Бентонит Нальчикского месторождения и возможности его использования как катионного адсорбента

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

установлены химические, минералогические, гранулометрические и структурно-морфологические характеристики бентонитовых глин Нальчикского месторождения. Элементный состав содержит В (следовые количества), Al, Si, K, Ca, Ti, Fe. Выявлено, что минералогический состав исследуемой глины сложен монтмориллонитом, клиноптилолитом и низкотемпературным тригональным кварцем. Содержание монтмориллонита 53.0 ± 1.1 масс.%. Максимальный размер частиц составляет 198.7-210.1 мкм, доля таких частиц – 0.69 масс.%. Минимальный размер частиц 0.6-0.9 мкм, доля таких частиц – 1.22 масс.%. По результатам дифференциально-термического анализа зафиксированы 4 эндоэффекта, суммарная потеря массы при прокаливании образца – 16.5 %, с учётом потери свободной воды – 9.5 масс.%. Исследованы адсорбционные характеристики анализируемого бентонита с помощью «модельных» загрязнителей – катионов никеля (II) и красителя метиленового голубого. Установлено, что изотерма адсорбции ионов никеля (II) относится к классу L типу 3, а изотерма адсорбции метиленового голубого относится к классу L типу 2 по классификации Гильса. По результатам исследования показано, что бентонитовая глина Нальчикского месторождения способна отчистить сточные воды до предельно допустимой концентрации катионных загрязнителей. Цели: исследовать вещественный состав и адсорбционные свойства бентонитовой глины Нальчикского месторождения. Методы. Для определения элементного, фазового и гранулометрического состава, применялось следующее оборудование: просвечивающий электронный микроскоп JEM-2100 (Jeol, Япония), дифрактометр Ultima IV (Rigaku, Япония), совмещенный анализатор ТГ/ДТГ/ДТА SDT Q600 (TA Instruments, Inc., США), анализатор размера частиц Microtrac S3500 (США), а также приборы и реактивы лабораторного назначения. Результаты. Установлен минералогический состав образца глины Нальчикского месторождения; определено массовое содержание монтмориллонита. Изучен гранулометрический состав. Исследованы адсорбционные процессы образца глины по отношению к органическому красителю метиленовому голубому и ионам никеля (II). Выводы.Установлен минералогический состав образца глины Нальчикского месторождения: монтмориллонит, клиноптилолит и низкотемпературный тригональный кварц. Содержание монтмориллонита составляет 53.0 ± 1.1 масс.%. Максимальный размер частиц фракции в исследуемом образце глины – 198.7˗210.1 мкм, доля таких частиц – 0,69 масс.%. Минимальный размер частиц фракции 0.6-0.9 мкм, доля частиц – 1.22 масс.%. Исследованы адсорбционные процессы образца глины по отношению к органическому красителю метиленовому голубому и ионам никеля (II). Показано, что глина Нальчикского месторождения способна отчистить сточные воды от указанных катионных загрязнителей до нормативных требований.

Об авторах

А. И Везенцев

Белгородский государственный научный исследовательский университет

Email: vesentsev@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0415-4432

Б. Ш Эфендиев

Федеральный научный центр Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук

ORCID iD: 0000-0002-5730-2160

Л. Л Нестерова

Югорский государственный университет

Г. М Шайдорова

Белгородский государственный научный исследовательский университет

ORCID iD: 0000-0002-9467-027X

А. А Вьялкин

Белгородский государственный научный исследовательский университет

Список литературы

  1. Sharma P., Pandey A.K., Kim S.H., Singh S.P., Chaturvedi P., Varjani S. Critical review on microbial community during in-situ bioremediation of heavy metals from industrial wastewater // Environmental Technology & Innovation. 2021. Vol. 24. 101826. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101826
  2. Fu Z., Xi S. The effects of heavy metals on human metabolism // Toxicology mechanisms and methods. 2020. Vol. 30. № 3. P. 167 – 176. https://doi.org/10.1080/15376516.2019.1701594
  3. Showkat A., Bhat S.A., Hassan T., Majid S. Heavy metal toxicity and their harmful effects on living organisms–a review // International Journal of Medical Science And Diagnosis Research. 2019. Vol. 3. № 1. P. 106 – 122. https://doi.org/10.32553/JMSDR
  4. Afolalu S.A., Ikumapayi O.M., Ogedengbe T.S., Kazeem R.A., Ogundipe A.T. Waste pollution, wastewater and effluent treatment methods–An overview // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 62. P. 3282 – 3288. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.231
  5. Crini G., Lichtfouse E. Advantages and disadvantages of techniques used for wastewater treatment // Environmental Chemistry Letters. 2019. Vol. 17. P. 145 – 155. https://doi.org/10.1007/s10311-018-0785-9
  6. Чеченов А.А., Куршаева Ф.М. Особенности природопользования в Кабардино-Балкарской республике // Устойчивое развитие горных территорий. 2009. № 1. С. 7 – 13.
  7. Dhar A.K., Himu H.A., Bhattacharjee M., Mostufa M.G., Parvin F. Insights on applications of bentonite clays for the removal of dyes and heavy metals from wastewater: a review // Environmental Science and Pollution Research. 2023. Vol. 30 (3). Р. 5440 – 5474. https://doi.org/10.1007/s11356-022-24277-x
  8. Сабитов А.А., Лыгина Т.З., Аксаментов Е.В., Мирошников К.Е., Руселик Е.С., Трофимова Ф.А., Зайнуллин И.И., Тетерин А.Н. Бентониты Северного Кавказа и перспективы их освоения // Отечественная геология. 2009. № 4. С. 46 – 53.
  9. Беляев Е.В. Неметаллические полезные ископаемые Северного Кавказа // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2020. № 4-5 (173). С. 23 – 37.
  10. Беляев Е.В. Минерагения Северного Кавказа // Разведка и охрана недр. 2023. № 2. С. 29 – 39.
  11. Holtzer M., Bobrowski A., Grabowska B. Montmorillonite: a comparison of methods for its determination in foundry bentonites // Metalurgija. 2011. Vol. 50 (2). Р. 119 – 122.
  12. García-Romero E., María Manchado E., Suárez M., García-Rivas J. Spanish bentonites: a review and new data on their geology, mineralogy, and crystal chemistry // Minerals. 2019. Vol. 9 (11). 696. P. 1 – 31. https://doi.org/10.3390/min9110696
  13. Kabdrakhmanova S.K., Kerimkulova A.Z., Nauryzova S.Z., Aryp K., Shaimardan E., Kukhareva A.D., Kantay N., Beisebekov M.M., Thomas S. Bentonite-Based Composites in Medicine: Synthesis, Characterization, and Applications // Journal of Composites Science. 2025. Vol. 9 (6). 310. P. 1 – 25. https://doi.org/10.3390/jcs9060310
  14. Gafoor A., Kumar S., Begum S., Rahman Z. Elimination of nickel (II) ions using various natural/modified clay minerals: A review // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 37. P. 2033 – 2040. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.500
  15. Mohammadtaghi V., Mohd R., Jing Y., Haider M.Z., Amin M., Zahra G., Fatemeh G., Wei W., Abdulmoseen S.G., Youqing Y., Giovanni C., Gang Yu. Nickel ion removal from aqueous solutions through the adsorption process: a review // Reviews in Chemical Engineering. 2021. Vol. 37. No. 6. P. 755 – 778. https://doi.org/10.1515/revce-2019-0047
  16. Jock A.A., Zaini M.A.A., Surajudeen A., Aliyu El-N.U., Omeiza A.U. Surface modification of low-cost bentonite adsorbents – A review // Particulate Science and Technology. 2019. Vol. 37 (5). P. 538 – 549. https://doi.org/10.1080/02726351.2018.1438548
  17. Fendi W.J., Al-Dulaimy Z.A., Jadoo S.A., Hassan D.F. Adsorption of Methylene Blue from Their Aqueous Solution // International Journal of Special Education. 2022. Vol. 37 (3). P. 16399 – 16407. https://doi.org/10.2166/WST.2016.510
  18. Musah M., Azeh Y., Mathew J.T., Umar M.T., Abdulhamid Z., Muhammad A.I. Adsorption kinetics and isotherm models: a review // CaJoST. 2022. Vol. 4 (1). P. 20 – 26. https://doi.org/10.4314/cajost.v4i1.3
  19. Girish C.R. Various isotherm models for multicomponent adsorption: A review // Int. J. Civ. Eng. Technol. 2017. Vol. 8 (10). P. 80 – 86.
  20. Kalam S., Abu-Khamsin S.A., Kamal M.S., Patil S. Surfactant adsorption isotherms: A review // ACS omega. 2021. Vol. 6 (48). P. 32342 – 32348. https://doi.org/10.1007/s40710-023-00631-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).