Модификация галлуазитовой наноглины тетраэтиленпентамином для сорбции загрязнителей воды

Кобальт и никель широко используются в промышленности и энергетике, но при повышенных концентрациях ионы этих переходных металлов токсичны и опасны для экосистем, поэтому их удаление из водных сред является важной задачей. Среди существующих методов очистки воды адсорбция остаётся наиболее перспективной благодаря простоте и экономичности, особенно при использовании дешёвых природных материалов. Таким является галлуазит — доступная наноглина с трубчатой структурой, высокой удельной поверхностью, пригодной для химической модификации.

Новый сорбент на основе галлуазита исследован в работе коллектива ученых из Египта (г. Каир) и России (г. Екатеринбург) в лице сотрудников УФУ и ИОС УрО РАН. Статья опубликована в журнале «Separation Science and Technology».

Авторами получен новый хелатообразующий сорбент (HNC-TEPA) в результате химического нанесения тетраэтиленпентамина (TEPA) на поверхность галлуазитовой наноглины (HNC). Для этого сначала HNC функционализировали органосиланом с  эпоксидным фрагментом, а затем использовали TEPA для раскрытия концевого эпоксидного кольца, варьируя растворители. В диметилсульфоксиде раскрытие протекало наиболее эффективно.

HNC-TEPA демонстрировал сорбционную способность в отношении ионов Co⁺² (до 106 мг/г) и Ni⁺² (до 66 мг/г), превосходящую некоторые традиционные сорбенты на основе аминов. Показано, что извлечение металлов наиболее эффективно при pH=6.5-7 и определяется сочетанием электростатического взаимодействия и координационного связывания с аминогруппами. Процесс сорбции Co⁺² и Ni⁺² описывается изотермой Лэнгмюра и псевдовторым порядком кинетики, является спонтанным и экзотермическим.

Испытания на сорбцию/десорбцию подтвердили способность HNC-TEPA к переработке. Данная работа подчеркивает уникальное преимущество TEPA перед более простыми аминами, что делает HNC-TEPA масштабируемым и конкурентоспособным материалом для извлечения и восстановления тяжелых металлов из сточных вод.

Источник: Пресс-служба ИОС УрО РАН