Вилучення іонів Hg²⁺ з водних розчинів нанокомпозитами на основі магнетиту

Мета роботи — дослідження адсорбційних властивостей нанорозмірного магнетиту (Fe₃O₄) та нанокомпозитів на його основі, здатних до сорбції іонів Hg²⁺ з водних розчинів. Напрямок досліджень включає синтез нанорозмірного однодоменного магнетиту як магніточутливого носія, модифікування його поверхні біосумісним покриттям.

Для досліджень синтезовано наступні зразки: Fe₃O₄, Fe₃O₄/SiO₂ та Fe₃O₄/ДМСК (мезо-2,3-димеркаптосукцинова кислота), Fe₃O₄/SiO₂/ДМСК. Для модифікування поверхні наночастинок магнетиту використовували покриття, відомі своєю біосумісністю із середовищем живого організму, зокрема, тетраетоксисилан та ДМСК.

Адсорбцію іонів Hg²⁺ на поверхні магнетиту та нанокомпозитів (НК) проводили у водному середовищі в діапазоні концентрацій C₀ = 1,0–40,0 мг/л (g = 0,03 г, V = 5 мл, pH = 2,7) протягом 1 год при кімнатній температурі. Концентрацію іонів Hg²⁺ до та після адсорбції визначали фотометрично у формі однозаміщеного дитизонату при довжині хвилі 490 нм.

Визначено значення pHᵢₚ поверхні синтезованих нанокомпозитів та встановлено залежність сорбційної активності від рівня pH та величини ізоіонної точки pHᵢₚ поверхні в діапазоні pH = 2–9.

Для дослідження кінетики сорбції використовували розчин з концентрацією Hg²⁺ = 36 мг/л і pH = 2,7, час контакту 15–180 хв.

Кінетику та ізотерму сорбції проаналізовано за допомогою кінетичних рівнянь та моделей, що враховують внесок хімічної реакції в сорбційний процес. Встановлено, що кінетиці сорбції іонів Hg²⁺ відповідає кінетична модель псевдо-другого порядку. Ізотерми сорбції відповідають моделі Фрейндліха.

Отримані дані можуть бути корисними при створенні магнітокерованих сорбційних матеріалів для вилучення іонів Hg²⁺ з водних розчинів та біологічних рідин.