Физико-химические закономерности сорбционного извлечения ионов тяжелых металлов композиционными материалами на основе минерального и растительного сырья
Проект Министерства образования и науки Республики КазахстанИРН: 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
Курманбаева Т. – исполнитель
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.