Сорбционные свойства фосфатов Zr-Ca-Mg и Ti-Ca-Mg по отношению к ионам Sr(II)

Осуществлен синтез фосфатов Zr-Ca-Mg и Ti-Ca-Mg различного состава и изучены их сорбционные свойства по отношению к ионам Sr(II). Исследовано влияние рН водных растворов, а также фоновых электролитов NaCl, CaCl2 , раствора морской воды на сорбционно-селективные свойства фосфатных сорбентов. Изучены изотермы сорбции и кинетические закономерности извлечения ионов Sr(II), проведена математическая обработка экспериментальных данных с использованием различных моделей. Установлено, что наибольшую селективность к ионам Sr(II) проявляют Ti-содержащие сорбенты. Максимальная сорбционная емкость для образца Ti-2 достигает 196,5 мг/г (2,2 ммоль/г). Образцы фосфатов Zr-Ca-Mg и Ti-Ca-Mg сохраняют высокую сорбционную емкость в 0,1 М NaCl растворе и в морской воде. Кинетика сорбции для всех сорбентов с высокой степенью достоверности (R² ≥ 0,99) описывается уравнением псевдо-второго порядка, что свидетельствует о химическом взаимодействии при сорбции ионов Sr(II). Исследование фазового состава продуктов сорбции свидетельствует об ионообменном и хемосорбционном механизмах поглощения ионов Sr(II).

1. Strontium Contamination in the Environment / eds. P. Pathak, D. K. Gupta. – Springer, 2020. – 250 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15314-4

2. Murthy, Z. V. P. Removal of strontium by electrocoagulation using stainless steel and aluminum electrodes / Z. V. P. Murthy, S. Parmar // Desalination. ‒ 2011. ‒ Vol. 282. ‒ P. 63–67. https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.08.058

3. Removal of strontium from drinking water by conventional treatment and lime softening in bench-scale studies / A. J. O’Donnell [et al.] // Water Research. ‒ 2016. ‒ Vol. 103. ‒ P. 319–333. https://doi.org/10.1016/j.watres.2016.06.036

4. Hossain, F. Natural and anthropogenic radionuclides in water and wastewater: Sources, treatments and recoveries / F. Hossain // J. Environ. Radioact. ‒ 2020. ‒ Vol. 225. ‒ Art. 106423. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106423

5. Abdel-Rahman, R. O. Liquid Radioactive Wastes Treatment: A Review / R. O. Abdel-Rahman, H. A. Ibrahium, Y.-T. Hung // Water. ‒ 2011. ‒ Vol. 3, N 2. ‒ P. 551−565. https://doi.org/10.3390/w3020551

6. Radioactive decontamination of water by membrane processes ‒ A review / D. Rana [et al.] // Desalination. ‒ 2013. ‒ Vol. 321. ‒ P. 77‒92. https://doi.org/10.1016/j.desal.2012.11.007

7. Xu, C. Solvent extraction of strontium and cesium: a review of recent progress / C. Xu, J. Wang, J. Chen // Solvent Extraction and Ion Exchange. ‒ 2012. ‒ Vol. 30, N 6. ‒ P. 623–650. https://doi.org/10.1080/07366299.2012.700579

8. Strontium Removal in Seawater by Means of Composite Magnetic Nanoparticles Derived from Industrial Sludge / Y.-J. Tu [et al.] // Water. ‒ 2016. ‒ Vol. 8, N 8. ‒ Art. 357. https://doi.org/10.3390/w8080357

9. A facile synthesis of hydroxyapatite for effective removal strontium ion / X. Xia [et al.] // J. Hazard. Mater. ‒ 2019. ‒ Vol. 368. ‒ P. 326‒335. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.01.040

10. Xiao, H. Zirconium phosphate (ZrP)-based functional materials: Synthesis, properties and applications / H. Xiao, S. Liu // Materials & Design. ‒ 2018. ‒ Vol. 155. ‒ P. 19–35. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.05.041

11. Effect of phase composition on sorption behavior of Ca-Mg phosphates towards Sr(II) ions in aqueous solution / I. L. Shashkova [et al.] // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. ‒ 2017. ‒ Vol. 80. ‒ P. 787‒796. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2017.09.027

12. New heterogeneous synthesis of mixed Ti-Ca-Mg phosphates as efficient sorbents of 137Cs, 90Sr and 60Co radionuclides / A. I. Ivanets [et al.] // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. ‒ 2019. ‒ Vol. 104. ‒ P. 151‒159. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2019.09.001

13. Facile synthesis of calcium magnesium zirconium phosphate adsorbents transformed into MZr4 P6 O24 (M: Ca, Mg) ceramic matrix for radionuclides immobilization / A. Ivanets [et al.] // Sep. Purif. Technol. ‒ 2021. ‒ Vol. 272. ‒ Art. 118912. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.118912

14. Khan, M. N. Determination of points of zero charge of natural and treated adsorbents / M. N. Khan, A. Sarwar // Surface Review Letters. ‒ 2007. ‒ Vol. 14, N 3. ‒ P. 461–469. https://doi.org/10.1142/s0218625x07009517

15. Mistakes and inconsistencies regarding adsorption of contaminants from aqueous solutions: A critical review / H. N. Tran [et al.] // Water Research. ‒ 2017. ‒ Vol. 120. ‒ P. 88–116. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.04.014