Preconcentration of Zinc, Cadmium, and Mercury(II) Ions on a Polymeric Modified Adsorbent Based on a Highly Basic ARA-8p Anionite and a Rhodanine Derivative

S. M. Uvaisova; Увайсова С. М.; M. A. Babuev; Бабуев М. А.; U. M. Damyrov; Дамыров У. М.

doi:10.31857/S004445022305016X

Preconcentration of Zinc, Cadmium, and Mercury(II) Ions on a Polymeric Modified Adsorbent Based on a Highly Basic ARA-8p Anionite and a Rhodanine Derivative

Authors: Uvaisova S.M.¹, Babuev M.A.², Damyrov U.M.²
Affiliations:
1. Dagestan Federal Research Center, Russian Academy of Sciences
2. Dagestan State University
Issue: Vol 78, No 5 (2023)
Pages: 420-426
Section: ORIGINAL ARTICLES
Submitted: 31.01.2025
URL: https://vestnik.nvsu.ru/0044-4502/article/view/650147
DOI: https://doi.org/10.31857/S004445022305016X
EDN: https://elibrary.ru/MIXWPA
ID: 650147

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

We studied the conditions for the adsorption of zinc, cadmium, and mercury(II) ions on a modified adsorbent based on an ARA-8p highly basic anion exchange resin and a Rhodanine derivative, 5-(4-carboxyphenyl-azo)rhodanine (ARA-8p-p-KBAR), in a batch mode. The values of pH, phase contact time, and adsorbate concentration at which the maximum recovery of zinc, cadmium, and mercury(II) ions was achieved were determined. The adsorption capacity of the adsorbent for the adsorbed ions was determined from the obtained adsorption isotherms. The calculated value of the free energy shows that adsorption proceeds with the formation of an ionic bond. Eluents were selected to ensure the quantitative desorption of zinc, cadmium, and mercury(II) ions. The interfering effect of macrocomponents and trace elements of water was studied; zinc, cadmium, and mercury(II) ions were quantitatively adsorbed by this adsorbent from a solution of a complex composition. A procedure was developed for the adsorption–atomic-absorption determination of zinc, cadmium, and mercury(II) ions in various water samples.

Keywords

adsorption, modified adsorbent, zinc, cadmium, mercury, water

References

Janani R., Baskar Gurunathan, Sivakumar K, Sunita Varjani, Huu Hao Ngo, Edgard Gnansounou. Advancements in heavy metals removal from effluents employing nano-adsorbents: Way towards cleaner production // Environ. Res. 2022. V. 203. Article 111815. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111815
Маслакова Т.И., Первова И.Г., Желновач А.В., Маслаков П.А., Симонова Е.И., Вураско А.В. Сорбционные и физико-химические характеристики целлюлозосодержащих сорбентов, модифицированных гетарилформазанами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2017. Т. 17. № 3. С. 398.
Дидух–Шадрина С.Л., Лосев В.Н., Мазняк Н.В., Трофимчук А.К. Применение кремнезема с иммобилизованной 2-нитрозо-1-нафтол-4-сульфокислотой для сорбционно-фотометрического определения палладия // Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 8. С. 574. (Didukh-Shadrina S.L., Losev V.N., Maznyak N.V., Trofimchuk A.K. Application of silica with immobilized 2-nitroso-1-naphthol-4-sulfonic acid for sorption-photometric determination of palladium // J. Anal. Chem. 2019. V. 74. №. 8. P. 574.) https://doi.org/10.1134/S0044450219080061
Bo Li, Ming Li, Jinyao Zhang, Yuanfeng Pan, Zhihong Huang, Huining Xiao. Adsorption of Hg(II) ions from aqueous solution by diethylenetriaminepentaacetic acid-modified cellulose // Int. J. Biol. Macromol. 2019. V. 122. P. 149. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.10.162
Raghu M.S., Kumar K. Yogesh, Srilatha Rao, Aravinda T., Sharma S.C., Prashanth M.K. Simple fabrication of reduced graphene oxide-few layer MoS2 nanocomposite for enhanced electrochemical performance in supercapacitors and water purification // Physica B: Condensed Matter. 2018. V. 537. P. 336. https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.02.017
Bangda Wang, Yuexi Zhou, Lei Li, Hui Xua, Yinglong Suna, Yi Wanga. Novel synthesis of cyano-functionalized mesoporous silicananospheres (MSN) from coal fly ash for removal of toxic metals fromwastewater // J. Hazard. Mater. 2018. V. 345. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.063
Доронин С.Ю., Данчук А.И., Грунова Ю.В., Габидулина М.К. Концентрирование и тест-определение ионов тяжелых металлов с применением модифицированного нановолокна на основе полиакрилонитрила // Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 7. С. 597. (Doronin S.Yu., Danchuk A.I., Grunova Yu.V., Gabidulina M.K. Concentration and test determination of heavy metal ions using a modified nanofiber based on polyacrylonitrile // J. Anal. Chem. 2020. V. 75. № 7. P. 597). https://doi.org/10.31857/S0044450220070051
Оленин А.Ю., Коротков А.С. Спектрофотометрическое определение ионов Hg2+ с использованием золей наночастиц серебра, модифицированных цистеамином // Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 6. С. 530. (Olenin A.Yu., Korotkov A.S. Spectrophotometric determination of Hg2+ ions using sols of silver nanoparticles modified with cysteamine // J. Anal. Chem. 2021. V. 76. № 6. P. 530). https://doi.org/10.31857/S0044450221060062
Kumar Vikrant, Ki-Hyun Kim. Nanomaterials for the adsorptive treatment of Hg(II) ions from water // Chem. Eng. J. 2019. V. 358. P. 264. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.10.022
Siti Khadijah Ab. Rahman, Nor Azah Yusof, Abdul Halim Abdullah, Faruq Mohammad, Azni Idris, Hamad A. Al-lohedan. Evaluation of porogen factors for the preparation of ion imprinted polymer monoliths used in mercury removal // PLOS ONE. 2018. P. 14.
Kostenko Elizaveta, Melnyk Lyudmila, Matko Svitlana, Malovanyy Myroslav. The use of sulphophtalein dyes immobilized on anionite AB-17X8 to determine the contents of Pb(II), Cu(II), Hg(II) and Zn(II) in liquid medium // Chem. Chem. Technol. 2017. V. 11. № 1. P. 117.
Zhiyong Xia, Lance Baird, Natasha Zimmerman, Matthew Yeager. Heavy metal ion removal by thiol functionalized aluminum oxidehydroxide nanowhiskers // A-ppl. Surface Sci. 2017. V. 416. P. 565. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.04.095
Чернышева Е.А., Грабельных В.А., Леванова Е.П., Корчевин Н.А. Применение серосодержащего сорбента на основе лигнина для извлечения ртути из водных растворов // Изв. ВУЗов. Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7. № 3. С. 169.
Прописцова Р.Ф., Саввин С.Б. Синтез и свойства азосоединений на основе роданина и тиороданина // Журн. аналит. химии. 1973. Т. 28. № 2. С. 2277. (Propiscova R.F., Savvin S.B. Synthesis and properties of azo compounds based on rhodanine and thiorodanine // J. Anal. Chem. 1973. V. 28. № 2. P. 2277.)
Басаргин Н.Н., Оскотская Э.Р., Чеброва А.В., Розовский Ю.Г. Сорбция цинка полимерными хелатообразующими сорбентами и ее применение в анализе природных вод // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 3. С. 231. (Basargin N.N., Oskotskaya E.R., Chebrova A.V., Rozovsky Yu.G. Sorption of zinc by polymeric chelating sorbents and its application in the analysis of natural waters // J. Anal. Chem. 2008. V. 63. №. 3. P. 231.)
Грибанов Е.Н. Физико-химические характеристики и механизм сорбции алюмосиликатом ионов некоторых металлов из водных растворов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20. № 6. С. 719. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/3139
Саунина И.В., Грибанов Е.Н., Оскотская Э.Р. Атомно-абсорбционное определение Hg(II), Cd(II) и As(II) в природных и сточных водах после предварительного группового концентрирования // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 2. С. 12. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-2-12-16
Зейналов Р.З., Татаева С.Д., Атаева Н.И. Концентрирование и определение меди, цинка и кадмия хелатообразующим модифицированным сорбентом // Аналитика и контроль. 2013. Т. 17. № 1. С. 89.
Мифтахова Ф.Р., Нгуен Т.К.Т., Галимова Р.З., Шайхиев И.Г., Свергузова С.В. Исследование адсорбции ионов цинка кислотомодифицированными опилками акации ушковидной (Acacia auriculiformis) // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 5. С. 588. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/1174
Farideh Gheitasi, Shahriar Ghammamy, Mojgan Zendehdel, Farzam Babaei Semiromi. Removal of mercury (II) from aqueous solution by powdered activated carbon nanoparticles prepared from beer barley husk modified with Thiol/ Fe3O4 // J. Mol. Struct. 2022. V. 1267. Article 133555. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2022.133555
Manasi, Vidya Rajesh, Rajesh N. Biosorption study of cadmium, lead and zinc ions onto halophilic bacteria and reduced graphene oxide // J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6. № 4. P. 5053. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.07.042
Farida Khan, Naeem A., Israf Ud Din, Saeed T., Mshari A. Alotaibi, Abdulrahman I. Alharthi, Asad Habib, Tabassum Malik. Synthesis, characterization and adsorption studies of h-BN crystal for efficient removal of Cd2+ from aqueous solution // Ceramics Int. 2021. V. 47. № 4. P. 4749. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.10.044
Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М.: Наука, 1977. 400 с.
Назаренко В.А., Антонович В.П., Невская Е.М. Гидролиз ионов металлов в разбавленных растворах. М.: Атомиздат, 1979. 192 с.
Увайсова С.М., Бабуев М.А. Определение условий модификации анионитов АН-31 и АРА-8п иммобилизацией 5-(4-карбоксифенил-азо)-роданина // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 3. С. 344. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/751
Увайсова С.М., Бабуев М.А. Концентрирование ионов ртути(II) полимерным модифицированным сорбентом на основе низкоосновного анионита АН-31 // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2021. № 2. С. 20.
Langmuir I. Structure and basic properties of solids and liquids. Part I. Solids // J. Am. Chem. Soc. 1916. V. 38. № 11. P. 2221.
Freundlich H.M.F. Over the adsorption in solution // J. Phys. Chem. 1906. V. 57. P. 385.
Стрельцова Е.А., Гросул А.А. Адсорбция додецилсульфата натрия, хлорида додециламмония и твинов из водных растворов на парафине // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14. № 1. С. 129.
Зеленцов В.И., Дацко Т.Я. Применение адсорбционных моделей для описания равновесия в системе оксигидроксид алюминия – фтор // Электронная обработка материалов. 2012. Т. 48. № 6. С. 65.