Центр физико-химических методов исследования и анализа
Казахский
национальный университет
имени аль-Фараби

Физико-химические закономерности сорбционного извлечения ионов тяжелых металлов композиционными материалами на основе минерального и растительного сырья

Проект Министерства образования и науки Республики Казахстан
ИРН: АР08957166

Актуальность проекта
Данный Проект направлен на установление физико-химических закономерностей адсорбции ионов тяжелых металлов (ТМ) материалами на основе минерального и растительного сырья. Проблема загрязнения водных объектов ТМ является одной их актуальных, так как они способны наносить непоправимый ущерб окружающей среде, в частности флоре, фауне и здоровью человека. В литературе имеется достаточное количество исследований, направленных на изучение адсорбционной активности минерального и растительного сырья по отношению к ионам ТМ. Однако качественные данные о физико-химических закономерностях, механизме процесса адсорбции ионов тяжелых металлов практически отсутствуют. Вследствие чего бывает достаточно сложно подобрать наиболее эффективный материал для очистки водных растворов от ионов ТМ, а также прогнозировать эффективность очистки, определить оптимальные условия проведения процесса. 

Цель проекта

- установление термодинамических и кинетических закономерностей процессов сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов композиционными материалами на основе минерального и растительного сырья.

Задачи проекта:

1) Установление оптимальных условий проведения процесса адсорбции ионов тяжелых металлов материалами на основе минерального сырья (рН, соотношение сорбент/раствор, концентрация металла, время контакта, Т);

2) Установление оптимальных условий проведения процесса адсорбции ионов тяжелых металлов материалами на основе растительного сырья (рН, соотношение сорбент/раствор, концентрация металла, время контакта, Т );

3) Установление термодинамических закономерностей процесса сорбции ионов ТМ на основе расчетных данных (изменения энергии Гиббса, энтальпии, энтропии; модели изотерм адсорбции);

4) Установление кинетических закономерностей процесса сорбции ионов ТМ на основе расчетных данных (скорость реакции, константа скорости, энергия активации, порядок реакции).

Основные члены проекта:

Усипбекова Е.Ж. – руководитель

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56010544200

Сейлханова Г.А. – исполнитель

https://scholar.google.ru/citations?hl=ru&pli=1&user=mEPpha0AAAAJ https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56652160000

Рахым А.Б. – исполнитель

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57208575069

Кенесова А. – исполнитель 

https://www.scopus.com/redirect.uri?url=https://orcid.org/0000-0001-5452-7543&authorId=57220024671&o...

Курманбаева Т. – исполнитель

https://www.scopus.com/redirect.uri?url=https://orcid.org/0000-0001-7109-1200&authorId=57220036264&o...

Используемые методы:

- физико-химические методы анализа для контроля концентрации загрязнителей и эффективности адсорбции: спектрофотометрия, атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС), ICP-спектрометрия (индуктивно-связанной плазмы);

- расчетные и графические методы определения физико-химических характеристик;

- расчетные и графические методы определения кинетических характеристик;

- методы математического и компьютерного моделирования процесса адсорбции ионов тяжелых металлов исследуемыми материалами.

Ожидаемые результаты:

2020 год (3 месяца)

- Будут определены оптимальные условия процесса сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов композиционными материалами на основе минерального сырья.

2021 год (9 месяцев)

- Будут определены оптимальные условия процесса сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов композиционными материалами на основе растительного сырья.

- Будут установлены термодинамические закономерности сорбционного извлечения ионов тяжелых металлов композиционными материалами, полученными в работе.

-  Будут установлены кинетические закономерности сорбционного извлечения ионов тяжелых металлов композиционными материалами, полученными в работе. 

Достигнутые результаты:

2020 год (3 месяца)

- Определены оптимальные условия процесса сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов композиционными материалами на основе минерального сырья.

2021 год (9 месяцев)

- Определены оптимальные условия процесса сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов композиционными материалами на основе растительного сырья.

- Установлены термодинамические закономерности сорбционного извлечения ионов тяжелых металлов композиционными материалами, полученными в работе.

-  Установлены кинетические закономерности сорбционного извлечения ионов тяжелых металлов композиционными материалами, полученными в работе.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ПРОЕКТУ

Статьи в журналах Комитета по обеспечению качества в сфере образования и науки Министерства образования науки Республики Казахстан:

1.             Baranchiyeva Z.E, Seilkhanova G.A., Rakhym A.B., Mastai Yitzhak, Ussipbekova Ye.Zh. Adsorption of Pb(II) and Cd(II) from aqueous solutions on polyvinylpyrrolidone modified Kyzylsok natural clay // International Journal of Biology and Chemistry. – V.14. – Is.1. – 2021. – pp. 164-171. https://doi.org/10.26577/ijbch.2021.v14.i1.018

2.             Усипбекова  Е.Ж.,  Рахым  А.Б.,  Сейлханова  Г.А.,  Жагипарова  А.Д.,  Кенесова  А.К., Османжан Г.О. Исследование адсорбции ионов Cu(II) и Zn (II) сорбентами на основе растительных отходов - жмыха и лузги семян подсолнуха // Вестник КазНУ, Серия экологическая, Т.67, №2, 2021. – С. 22-30. https://doi.org/10.26577/EJE.2021.v67.i2.02

Статьи в международных журналах:

1.             Baranchieva Z., Seilkhanova G., Rakhym A. Analysis of the physicochemical and sorption characteristics of composites based on zeolite and chamotte clay // MATEC Web of Conferences 340, 01027, 2021. https://doi.org/10.1051/matecconf/202134001027

Потенциальные пользователи проекта:

- Целевыми потребителями конечного продукта – композитными сорбентами на основе минерального и растительного сырья являются предприятия металлургической, химической, пищевой, агропромышленности, типографии, которые могут использовать их для очистки загрязненных стоков. Установленные фундаментальные закономерности протекания процесса адсорбции могут применяться исследователями всего мира, работающими в области адсорбции. Также полученные физико-химические закономерности позволят определять оптимальные условия и механизм процесса адсорбции загрязнителей, что представляет практический интерес в химической технологии неорганических и органических веществ. 

Н а у ч н ы е 
л а б о р а т о р и и 
Контакты