ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЦЕОЛИТОВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ РТУТИ ИЗ ВОДЫ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ФЬЮЖН

В статье приведены результаты разработки новых композитных материалов, полученных из летучей золы угля (ЛЗУ) методом Фьюжн.
Композитные материалы легированы наночастицами серебра и охарактеризованы с использованием передовых методов определения их структурных показателей, а именно: рентгенофазового анализа (XRD), сканирующей электронной микроскопии с элементами полуколичественного анализа (SEM-EDS) и рентгенофлуоренцентного анализа (XRF). В ходе получения синтетических цеолитов на основе ЛЗУ структурная модификация проводилась для быстрого связывания цеолитов с ртутью при удалении ее из водной среды и улучшения качества воды. Синтезированные нанокомпозиты использовались для удаления ртути из водных растворов с различным pH. Установлено, что равновесие адсорбционной способности для синтетических цеолитов наступает примерно через 2 недели, в то время как для исходных ЛЗУ достигается в течение месяца. Предварительные результаты показывают значительно высокое удаление ртути из раствора – от 80 до 90% от исходной концентрации.

1. Seitkhan Azat, Synthesis of biosourced silica-Ag nanocomposites and amalgamation reaction with mercury in aqueous solutions / Azat Seitkhan, Elizabeth Arkhangelsky, Thanasis Papathanasiou, Antonis A. Zorpas, Askar Abirov and Vassilis J. Inglezakis // Comptes Rendus Chimie. – 2020. – Volume 23, issue 1. – P. 77–92.

2. Gomes, M.V.T. Phytoremediation of water contaminated with mercury using Typha domingensis in constructed wetland / M. V. T. Gomes, R. R. de Souza, V. S. Teles, E. Araújo Mendes, // Chemosphere. – 2014. – Vol. 103. – P. 228–233.

3. Saranya, K. Bioremediation of mercury by vibrio fluvialis screened from industrial effluents / K. Saranya, A. Sundaramanickam, S. Shekhar, S. Swaminathan, T. Balasubramanian // Biomed Res. Int. – Volume 2017. – Article ID 6509648. https://doi.org/10.1155/2017/6509648

4. Chiarle, S. Mercury removal from water by ion exchange resins adsorption / S. Chiarle, M. Ratto, M. Rovatti // Water Research. – 2000. 34(11). – P. 2971–2978.

5. Zhang, F.-S. Mercury removal from water using activated carbons derived from organic sewage sludge / F.-S. Zhang, J. O. Nriagu, H. Itoh // Water Res. – 2005, 39. – P. 389–395.

6. Chojnacki, A. The application of natural zeolites for mercury removal: From laboratory tests to industrial scale / A. Chojnacki, K. Chojnacka, J. Hoffmann, H. Górecki // Miner. Eng. – 2004. 17. – P. 933–937.

7. Azimi, A. Removal of Heavy Metals from Industrial Wastewaters: A Review / A. Azimi, A. Azari, M. Rezakazemi, M. Ansarpour // ChemBioEng Rev. – 2017. 4 – P. 37–59

8. Arkhangelsky, E. Nanoparticles as a Powerful Tool for Membrane Pore Size Determination and Mercury Removal / E. Arkhangelsky, V. Inglezakis, V. Gitis, A.V. Korobeinyk // Chapter in book: Nanotechnology in Water and Wastewater Treatment. – P. 63–86.

9. Gottardi, G. Mineralogy and crystal chemistry of zeolites in: Sand / G. Gottardi, L. Mumpton, F. (eds.) // Natural Zeolites, Oxford: Pergamon. – 1978. – P. 31–442.

10. Gottardi, G.; Galli, E.Natural zeolites, Berlin: SpringerVerlag, 1985. Passaglia, E.; Sheppard, R. A.: The crystal chemistry of zeolites, in:Bish, D. L.; Ming, D. W. (eds.): Natural zeolites: Occurrence, properties, applications: Reviews in mineralogy and geochemistry (45), Washington, DC: Mineralogical Society of America. – 2001 – P. 69–1164.

11. Deer, W. A.; Howie, R.; Wise, W. S.; Zussmann, J.: Rock forming minerals Volume 4B: Framework silicates: Silica minerals, Feldspathoids and the Zeolites, London: Geological Society of London, 2004.

12. Syed Salman, Conversion of coal fly ash to zeolite utilizing microwave and ultrasound energies: A review / Syed Salman Bukhar, Jamshid Behin, Hossein Kazemian, Sohrab Rohani // Fuel 140 (2015). – P. 250–266.

13. Luiz Fernando Oliveira Maia, Removal of mercury (II) from contaminated water by gold-functionalised Fe3O4 magnetic nanoparticles / Luiz Fernando Oliveira Maia, Mayra Soares Santos, Thainá Gusmão Andrade, Rodrigo de Carvalho Hott, Márcia Cristina da Silva Faria, Luiz Carlos Alves Oliveira, Márcio César Pereira & Jairo Lisboa Rodrigues. // Environmental Technology. https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1515989

14. Liu, Y. Reusable DNA-functionalized-graphene for ultrasensitive mercury (II) detection and removal. Biosens / Liu, Y., Wang, X., Wu, H. // Biosensors and Bioelectronics. – 2017. – Volume 87. – P. 129–135.

15. Vassilis J. Inglezakis, Magnetic Fe3O4-Ag0 Nanocomposites for Effective Mercury Removal from Water / Vassilis J. Inglezakis, Aliya Kurbanova, Anara Molkenova, Antonis A. Zorpas and Timur Sh. Atabaev // Sustainability. – 2020, 12, 5489. https://doi.org/10.3390/su12135489.

16. Li Xian-bo, Yе Jun-jian, Liu Zhi-hong, Qiu Yue-qin, Li Long-jiang, Mao Song, Wang Xian-chen, Zhang Qin, Microwave digestion and alkali fusion assisted hydrothermal synthesis of zeolite from coal fly ash for enhanced adsorption of Cd(II) in aqueous solution. - J. Cent. South Univ. (2018) 25: 9−20, https://doi.org/10.1007/s11771-018-3712-0

17. Zhandos Tauanov, Dhawal Shah, Vassilis Inglezakis, Prashant K. Jamwal Hydrothermal synthesis of zeolite production from coal fly ash: A heuristic approach and its optimization for system identification of conversion. – Journal of Cleaner Production 182 (2018) 616 – 623.

18. Tunde V. Ojumu, Pieter W. Du Plessis, Leslie F. Petrik, Synthesis of zeolite A from coal fly ash using ultrasonic treatment – A replacement for fusion step Ultrasonics Sonochemistry 31 (2016) 342–349.