Preview

Эталоны. Стандартные образцы

Расширенный поиск

Селективная сорбция ионов серебра из водных растворов поли(N-тиокарбамоил‑ 3-аминопропилсилсесквиоксаном)

https://doi.org/10.20915/2077-177-2022-18-2-57-71

Аннотация

Накопление электронного мусора на поверхности земли приводит к загрязнению окружающей среды токсичными ионами металлов, что впоследствии наносит вред всем живым организмам. До сих пор во многих странах применяют гидрометаллургические или ручные методы извлечения ионов серебра из электронных отходов. Данные методы характеризуются неэкологичностью и высокой степенью токсичности, поэтому возникает необходимость внедрения новых экологически безопасных способов выделения ценных компонентов из объектов различного состава.
В настоящей статье предложен безвредный для окружающей среды способ извлечения ионов серебра из многокомпонентных систем с помощью поли(N-тиокарбамоил‑3-аминопропилсилсесквиоксана). Поверхность сорбента исследована методом ИК-Фурье-спектроскопии с применением приставки нарушенного полного внутреннего отражения. По данным элементного анализа, концентрация привитых тиомочевинных групп составляет 1,39 ммоль/г. Установлено, что данный сорбент способен количественно извлекать ионы серебра в диапазоне значений рН от 0 до 6 при концентрации ионов серебра в исходном растворе 1·10–4 моль/дм3, статическая сорбционная емкость по ионам серебра в условиях эксперимента достигает 1,22 ммоль/г. При проведении сорбции в динамическом режиме рассчитано значение динамической емкости до проскока – 0,046 ммоль/г и значение полной динамической емкости по ионам серебра – 0,132 ммоль/г. Наибольшая степень десорбции (71–78 %) достигается при использовании сернокислых растворов с градиентом концентрации тиомочевины.

Об авторах

Е. А. Мельник
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, УНИИМ – филиал ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»
Россия

аспирант, инженер кафедры аналитической химии и химии окружающей среды, инженер отдела Государственной службы стандартных образцов



А. А. Сысолятина
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

магистрант



А. С. Холмогорова
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды



Л. К. Неудачина
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

кандидат химических наук, заведующий кафедрой аналитической химии и химии окружающей среды



В. А. Осипова
Институт органического синтеза им. И. Я. Постовского УрО РАН
Россия

младший научный сотрудник лаборатории органических материалов



В. А. Пестов
Институт органического синтеза им. И. Я. Постовского УрО РАН
Россия

кандидат химических наук, старший научный сотрудник, и. о. заведующего лабораторией органических материалов



Список литературы

1. Metals in e -waste: Occurrence, fate, impacts and remediation technologies / S. C. Chakraborty [et al.] // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 162. P. 230–252. https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.04.011

2. Characterization, recovery opportunities, and valuation of metals in municipal sludges from U. S. Wastewater treatment plants nationwide / P. Westerhoff [et al.] // Environmental Science & Technology. 2015, Vol. 49, no. 16. P. 9479–9488. h ttps://doi.org/10.1021/es505329q

3. Dutta D., Goel S., Kumar S. Health risk assessment for exposure to heavy metals in soils in and around E-waste dumping site // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2022. Vol. 10, no. 2. P. 107269. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107269

4. Has the question of e-waste opened a Pandora’s box? An overview of unpredictable issues and challenges / B. Bakhiyi [et al.] // Environment International. 2018. Vol. 110. P. 173–192. https://doi.org/10.1016/j.envint.2017.10.021

5. Das S., Chellam S. Estimating light-duty vehicles’ contributions to ambient PM2.5 and PM10 at a near-highway urban elementary school via elemental characterization emphasizing rhodium, palladium, and platinum // Science of The Total Environment. 2020. Vol. 747. P. 141268. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141268

6. Assessment of heavy metal contamination and health risk from indoor dust and air of informal E-waste recycling shops in Dhaka, Bangladesh / M. Mowla [et al.] // Journal of Hazardous Materials Advances. 2021. Vol. 4. P. 100025. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2021.100025

7. The traffic signature on the vertical PM profile: Environmental and health risks within an urban roadside environment / St. Pateraki [et al.] // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 646. P. 448–459. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.289

8. Martell A. E., Smith R. M. Critical stability constants: Other organic ligands. Vol. 3. New-York: Ed. Plenum, 1989. P. 313–314.

9. Synthesis of thiourea-immobilized polystyrene nanoparticles and their sorption behavior with respect to silver ions in aqueous phase / J. I. Yun [et al.] // Journal of Hazardous Materials. 2018. Vol. 344. P. 398–407. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.050

10. Sorption behavior of thiourea-grafted polymeric resin toward silver ion, reduction to silver nanoparticles, and their antibacterial properties / P. Kumar [et al.] // Industrial Engineering Chemistry. 2013. Vol. 52, no. 19. P. 6438–6445. https://doi.org/10.1021/ie3035866

11. Stepwise extraction of gold and silver from refractory gold concentrate calcine by thiourea / Guo X. [et al.] // Hydrometallurgy. 2020. Vol. 194. P. 105330. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105330

12. Recovery of silver (I) using a thiourea-modified chitosan resin / L. Wang [et al.] // Journal of Hazardous Materials. 2010. Vol. 180, no. 1–3. P. 577–582. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.04.072

13. Zhang M., Zhang Y., Helleur R. Selective adsorption of Ag+ by ion-imprinted O-carboxymethyl chitosan beads grafted with thiourea– glutaraldehyde // Chemical Engineering Journal. 2015. Vol. 264. P. 56–65. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.11.062

14. Kinetics and thermodynamics modeling of Nd(III) removal from aqueous solution using modified Amberlite XAD7 / P. Negrea [et al.] // Journal of Rare Earths. 2020. Vol. 38, no. 3. P. 306–314. https://doi.org/10.1016/j.jre.2019.04.023

15. Separation of platinum, palladium and rhodium from aqueous solutions using ion exchange resin: A review / J. Lee [et al.] // Separation and Purification Technology. 2020. Vol. 246. P. 116896. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.116896

16. Extraction of precious metals from industrial solutions by the pine (Pinus sylvestris) sawdust-based biosorbent modified with thiourea groups / V. N. Losev [et al.] // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 176. P. 118–128. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.01.016

17. Recovery and reduction of Au(III) from mixed metal solution by thiourearesorcinol-formaldehyde microspheres / X. Chen [et al.] // Journal of Hazardous Materials. 2020. Vol. 397. P. 122812. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122812

18. Gold recovery from precious metals in acidic media by using human hair waste as a new pretreatment-free green material / D. Yu [et al.] // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. Vol. 9. P. 104724. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104724

19. Pal N., Sim S., Cho E.-B. Multifunctional periodic mesoporous benzene-silicas for evaluation of CO2 adsorption at standard temperature and pressure // Microporous and Mesoporous Materials. 2020. Vol. 293. P. 109816. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.109816

20. Amine-containing (nano-) Periodic Mesoporous Organosilica and its application in catalysis, sorption and luminescence / A. M. Kaczmarek [et al.] // Microporous and Mesoporous Materials. 2020. Vol. 291. P. 109687. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.109687

21. Merging metal organic framework with hollow organosilica nanoparticles as a versatile nanoplatform for cancer theranostics / L. Chen [et al.] // Acta Biomaterialia. 2019. Vol. 86. P. 406–415. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.01.005

22. Surface-coating engineering for flame retardant flexible polyurethane foams: A critical review / H. Yang [et al.] // Composites Part B: Engineering. 2019. Vol. 176. P. 107185. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107185

23. Controllable preparation of thio-functionalized composite polysilsesquioxane microspheres in a microreaction system / T. Tang [et al.] // Advanced Powder Technology. 2022. Vol. 33, no. 5. P. 103578. https://doi.org/10.1016/j.apt.2022.103578

24. Interpenetrating polymer network-based composites reinforced by polysilsesquioxanes: Molecular dynamic simulations and experimental analysis / W. Zhang [et al.] // Composites Part B: Engineering. 2021. Vol. 209. P. 108604. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108604

25. Controlled formation of ordered coordination polymeric networks using silsesquioxane building blocks / S. Banerjee [et al.] // Dalton Transactions. 2016. Vol. 45. P. 17082. https://doi.org/10.1039/c6dt02868c

26. Synthesis of non-spherical bridged polysilsesquioxane particles with controllable morphology / P. Li [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2022. Vol. 637. P. 128203. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.128203

27. Photosensitive hybrid polysilsesquioxanes for etching-free processing of flexible copper clad laminate / Y.-M. Choi [et al.] // Composites Science and Technology. 2021. Vol. 201. P. 108556. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108556

28. Carboxylic acid-modified polysilsesquioxane aerogels for the selective and reversible complexation of heavy metals and organic molecules / C. R. Ehgartner [et al.] // Microporous and Mesoporous Materials. 2021. Vol. 312. P. 110759. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110759

29. Mercury sorption on a thiocarbamoyl derivative of chitosan / K. C. Gavilan [et al.] // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 165. P. 415–426. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.10.005

30. Syntheses of diethylenetriamine-bridged polysilsesquioxanes and their structure–adsorption properties for Hg(II) and Ag(I) / C. Sun [et al.] // Chemical Engineering Journal. 2014. Vol. 240. P. 369–378. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.11.092

31. Study on soluble heavy metals with preconcentration by using a new modified oligosilsesquioxane sorbent / E. G. Vieira [et al.] // Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 237–238. P. 215–222. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.08.030

32. High stability amino-derived reversed-phase/anion-exchange mixed-mode phase based on polysilsesquioxane microspheres for simultaneous separation of compound drugs / J. Shi [et al.] // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2021. Vol. 203. P. 114187. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2021.114187

33. Selective adsorption of Ag(I) ions with poly(vinyl alcohol) modified with thiourea (TU–PVA) / T. Yang [et al.] // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 175. P. 179–186. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.11.007

34. Selective adsorption for Ag (I) from wastewater by carbon-magnetic fly ash beads modified with polydopamine and thiourea / L. Zhang [et al.] // Sustainable Chemistry and Pharmacy. 2020. Vol. 17. P. 100287. https://doi.org/10.1016/j.scp.2020.100287

35. Influence of the Structure of the Aminoalkyl Group in Polysiloxane on the Selectivity of Its Interaction with Metal Ions / A. S. Kholmogorova [et al.] // Russian Journal of Applied Chemistry. 2021. Vol. 94, no. 4, P. 478–485. https://doi.org/10.1134/S1070427221040078


Рецензия

Для цитирования:


Мельник Е.А., Сысолятина А.А., Холмогорова А.С., Неудачина Л.К., Осипова В.А., Пестов В.А. Селективная сорбция ионов серебра из водных растворов поли(N-тиокарбамоил‑ 3-аминопропилсилсесквиоксаном). Эталоны. Стандартные образцы. 2022;18(2):57-71. https://doi.org/10.20915/2077-177-2022-18-2-57-71

For citation:


Melnik E.A., Sysolyatina A.A., Kholmogorova A.S., Neudachina L.K., Osipova V.A., Pestov A.V. Selective Sorption of Silver Ions from Aqueous Solutions Using Poly(N-thiocarbamoyl‑ 3-aminopropylsilsesquioxane). Measurement Standards. Reference Materials. 2022;18(2):57-71. (In Russ.) https://doi.org/10.20915/2077-177-2022-18-2-57-71

Просмотров: 553


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).


ISSN 2687-0886 (Print)