Подать статью
Стать рецензентом
EN
Том 276 Вып. 2
Страницы:
49-57
В печати
Научная статья
Геотехнология и инженерная геология

Сорбция золота на модифицированном сапоните

Авторы:
В. А. Чантурия1
В. Г. Миненко2
А. Л. Самусев3
Об авторах
  • 1 — д-р техн. наук главный научный сотрудник Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В.Мельникова РАН ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
  • 2 — д-р техн. наук ведущий научный сотрудник Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В.Мельникова РАН ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
  • 3 — канд. техн. наук старший научный сотрудник Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В.Мельникова РАН ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
Дата отправки:
2025-03-27
Дата принятия:
2025-07-02
Дата публикации онлайн:
2025-10-15

Аннотация

Теоретически и экспериментально обоснован перспективный метод модификации сапонита (интеркаляция), обеспечивающий его высокую сорбционную емкость по отношению к золоту. Модификация сапонита, выделенного из оборотной воды хвостохранилища обогатительной фабрики, осуществляется путем перемешивания суспензии минерала и ацетона с поверхностно-активным веществом гексадецилтриметиламмония бромид (CTAB), четырехкратной промывкой этанолом и дистиллированной водой, сушкой. Механизм интеркаляции сапонитсодержащего продукта заключается во внедрении в межслоевое пространство положительно заряженных катионов органических соединений путем катионного обмена или адсорбции, что приводит к расширению слоев минерала, резкому смещению дзета-потенциала в положительную сторону. Появление полос в ИК-спектральном интервале 1460-1490 и 2850-2920 см–1, относящихся к деформационным и валентным колебаниям группы CH2 соответственно, подтверждает успешное внедрение молекул CTAB в структуру минерала. В результате исследований максимальной сорбционной емкости модифицированного сапонита установлено, что при исходной концентрации золота 22,6 мг/л полное извлечение достигается уже через 7,5 мин. Максимальная статическая обменная емкость модифицированного сапонита была достигнута после контакта с третьей порцией свежего золотосодержащего раствора и составила 100,5 мг/г. Изотермы сорбции золота соответствуют модели Ленгмюра, основанной на том, что на поверхности модифицированного сапонита образуется мономолекулярный сорбционный слой, и все активные места обладают равной энергией и энтальпией сорбции. При этом кинетические зависимости сорбции наилучшим образом описываются моделью псевдовторого порядка, предполагающей, что химическая реакция обмена лимитирует процесс сорбции. Установлено, что интеркаляция сапонита гексадецилтриметиламмонием бромида обеспечивает более эффективную сорбцию отрицательно заряженных комплексных ионов золота ([AuCl4]–). Рассчитанная равновесная статическая обменная емкость модифицированного сапонита составила 92-119 мг/г, экспериментально установленная – 102 мг/г.

Область исследования:
Геотехнология и инженерная геология
Ключевые слова:
органическая модификация сапонит золото сорбция статическая обменная емкость кинетика изотермы сорбции
Перейти к тому 276

Литература

  1. Чантурия В.А., Николаев А.И., Александрова Т.Н. Инновационные экологически безопасные процессы извлечения редких и редкоземельных элементов из комплексных руд сложного вещественного состава // Геология рудных месторождений. 2023. Т. 65. № 5. С. 402-415. DOI: 10.31857/S0016777023050040
  2. Нандиянто А.Б.Д., Нуграха В.К., Юстиа И. и др. Изотерма и кинетическая адсорбция частиц рисовой шелухи как модельного адсорбента для решения проблем устойчивой добычи золота в результате выщелачивания ртути // Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 104-120.
  3. Воропанова Л.А., Кокоева Н.Б. Способ селективной экстракции ионов золота и серебра из солянокислых растворов трибутилфосфатом // Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 823-827. DOI: 10.18454/PMI.2016.6.823
  4. Александрова Т.Н., Афанасова А.В., Абурова В.А. «Невидимые» благородные металлы в углеродистых породах и продуктах обогащения: возможность выявления и укрупнения // Горные науки и технологии. 2024. Т. 9 (3). C. 231-242. DOI: 10.17073/2500-0632-2024-03-229
  5. Heshami M., Taheri B. An experimental study on the adsorption behavior of gold glycinate complex on graphene oxide // Hydrometallurgy. 2024. Vol. 224. № 106229. DOI: 10.1016/j.hydromet.2023.106229
  6. Romero H., Suarez C., Salazar N. et al. Evaluation of gold adsorption on activated carbon from real cyanide and thiourea leachate solutions // Heliyon. 2024. Vol. 10. Iss. 11. № e31606. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e31606
  7. Епифоров А.В., Козлов А.А., Немчинова Н.В., Селезнев А.Н. Угольно-сорбционное извлечение золота из сернокислых растворов атмосферного выщелачивания золотомедного флотоконцентрата, содержащих тиоцианат-ион // Цветные металлы. 2020. № 1. С. 38-44. DOI: 10.17580/tsm.2020.01.06
  8. Jinsong Xia, Marthi R., Twinney J., Ghahreman A. A review on adsorption mechanism of gold cyanide complex onto activation carbon // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2022. Vol. 111. P. 35-42. DOI: 10.1016/j.jiec.2022.04.014
  9. Wypych F., Alves de Freitas R. Chapter 1 – Clay minerals: Classification, structure, and properties // Developments in Clay Science. 2022. Vol. 10. P. 3-35. DOI: 10.1016/B978-0-323-91858-9.00004-5
  10. Shaojian Xie, Lei Huang, Changqing Su et al. Application of clay minerals as adsorbents for removing heavy metals from the environment // Green and Smart Mining Engineering. 2024. Vol. 1. Iss. 3. P. 249-261. DOI: 10.1016/j.gsme.2024.07.002
  11. Pengsheng Wang, Xinkai Shen, Shusheng Qiu et al. Clay-Based Materials for Heavy Metals Adsorption: Mechanisms, Advancements, and Future Prospects in Environmental Remediation // Crystals. 2024. Vol. 14. Iss. 12. № 1046. DOI: 10.3390/cryst14121046
  12. Orucoglu E., Grangeon S., Gloter A. et al. Competitive Adsorption Processes at Clay Mineral Surfaces: A Coupled Experimental and Modeling Approach // ACS Earth and Space Chemistry. 2022. Vol. 6. Iss. 1. P. 144-159. DOI: 10.1021/acsearthspacechem.1c00323
  13. Chun Hui Zhou, Qian Zhou, Qi Qi Wu et al. Modification, hybridization and applications of saponite: An overview // Applied Clay Science. 2019. Vol. 168. P. 136-154. DOI: 10.1016/j.clay.2018.11.002
  14. Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupina E.A. et al. Experimental Study of Montmorillonite Structure and Transformation of Its Properties under Treatment with Inorganic Acid Solutions // Minerals. 2017. Vol. 7. Iss. 4. № 49. DOI: 10.3390/min7040049
  15. Xiaotong Yang, Yi Zhou, Jingjing Hu et al. Clay minerals and clay-based materials for heavy metals pollution control // Science of The Total Environment. 2024. Vol. 954. № 176193. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.176193
  16. Najafi H., Farajfaed S., Zolgharnian S. et al. A comprehensive study on modified-pillared clays as an adsorbent in wastewater treatment processes // Process Safety and Environmental Protection. 2021. Vol. 147. P. 8-36. DOI: 10.1016/j.psep.2020.09.028
  17. Kanglong Cheng, Qin You, Linxi Zou et al. High-temperature calcination modified red clay as an efficient adsorbent for phosphate removal from water // Environmental Research. 2025. Vol. 268. № 120704. DOI: 10.1016/j.envres.2024.120704
  18. Kabdrakhmanova S., Aryp K., Shaimardan E. et al. Acid modification of clays from the Kalzhat, Orta Tentek deposits and study their physical-chemical properties // Materials Today: Proceedings. 2023. 6 p. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.04.427
  19. Costanza-Robinson M.S., Payne E.M., Dellinger E. et al. Influence of water saturation on interlayer properties of HDTMA-, HDTMP-, and HDPy-modified montmorillonite organoclays // Applied Clay Science. 2024. Vol. 247. № 107188. DOI: 10.1016/j.clay.2023.107188
  20. Huawen Han, Rafiq M.K., Tuoyu Zhou et al. A critical review of clay-based composites with enhanced adsorption performance for metal and organic pollutants // Journal of Hazardous Materials. 2019. Vol. 369. P. 780-796. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.02.003
  21. Kotal M., Bhowmick A.K. Polymer nanocomposites from modified clays: Recent advances and challenges // Progress in Polymer Science. 2015. Vol. 51. P. 127-187. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2015.10.001
  22. Shanshan Mao, Manglai Gao. Functional organoclays for removal of heavy metal ions from water: A review // Journal of Molecular Liquids. 2021. Vol. 334. № 116143. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.116143
  23. Perelomov L., Mandzhieva S., Minkina T. et al. The Synthesis of Organoclays Based on Clay Minerals with Different Structural Expansion Capacities // Minerals. 2021. Vol. 11. Iss. 7. № 707. DOI: 10.3390/min11070707
  24. Ханхасаева С.Ц., Бадмаева С.В. Получение нанопористого сорбента на основе бентонитовой глины и комплексов алюминия для применения в процессах водоочистки // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2024. Т. 60. № 4. С. 413-421. DOI: 10.31857/S0044185624040092
  25. Goronja J.M., Janošević-Ležaić A.M., Dimitrijević B.M. et al. Determination of critical micelle concentration of cetyltrimethylammonium bromide: Different procedures for analysis of experimental data // Hemijska industrija. 2016. Vol. 70. Iss. 4. P. 485-492. DOI: 10.2298/HEMIND150622055G
  26. Чантурия В.А., Миненко В.Г. Теоретическое и экспериментальное обоснование методов получения вторичных продуктов из сапонитсодержащих техногенных вод // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2023. № 6. C. 91-104. DOI: 10.15372/FTPRPI20230609
  27. Двойченкова Г.П., Миненко В.Г., Масанов А.Ю., Тимофеев А.С. Обоснование криогенной технологии осветления сапонитсодержащей оборотной воды хвостохранилища обогатительной фабрики № 1 АО «Севералмаз» // Устойчивое развитие горных территорий. 2024. Т. 16. № 2 (60). С. 692-709. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-2-692-709
  28. Wei Hua Yu, Ting Ting Zhu, Dong Shen Tong et al. Preparation of Organo-Montmorillonites and the Relationship Between Microstructure and Swellability // Clays and Clay Minerals. 2017. Vol. 65. Iss. 6. P. 417-430. DOI: 10.1346/CCMN.2017.064068
  29. Zhiping Shi, Pengxiang Li, Liyan Liu. Interactions between CTAB and montmorillonite by atomic force microscopy and molecular dynamics simulation // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2023. Vol. 657. Part B. № 130656. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.130656
  30. Чантурия В.А., Самусев А.Л., Миненко В.Г. Интенсификация химико-электрохимического выщелачивания золота из упорного минерального сырья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2020. № 5. C. 154-164. DOI: 10.15372/FTPRPI20200518
  31. Матвеева Т.Н., Гетман В.В., Каркешкина А.Ю. Исследование адсорбционных и флотационных характеристик реагента дитиопирилметана для извлечения золота из упорных золотомышьяковых руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2020. № 4. C. 157-163. DOI: 10.15372/FTPRPI20200415
  32. Wojnicki M., Luty-Błocho M., Socha R.P. et al. The kinetic studies of gold(III) chloride complex adsorption mechanism from an aqueous and semi-aqueous system // Journal of Molecular Liquids. 2019. Vol. 278. P. 43-52. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.01.028
  33. Чантурия В.А., Миненко В.Г., Самусев А.Л. и др. Сорбция редкоземельных элементов на модифицированном сапоните // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2024. № 3. С. 145-154. DOI: 10.15372/FTPRPI20240315
  34. Jorge N.L., Garrafa M.V., Romero J.M. et al. Adsorption of Ciprofloxacin on Clay Minerals in Argentinian Santa Rosa-Corrientes Soils // Molecules. 2024. Vol. 29. Iss. 8. № 1760. DOI: 10.3390/molecules29081760
  35. Qian Li, Min Yi, Lin Shao et al. CTAB modified metakaolin-based geopolymer microspheres for the selective adsorption and recovery of TcO4−/ReO4− // Separation and Purification Technology. 2024. Vol. 350. № 127853. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.127853
  36. Oliveira G.A., San Gil R.A.S., Gonzalez W.A. et al. Synthesis and structural characterization of HPW-doped niobium pillared Brazilian clay // Microporous and Mesoporous Materials. 2024. Vol. 368. № 113030. DOI: 10.1016/j.micromeso.2024.113030
  37. Moslemizadeh A., Aghdam S.K.-Y., Shahbazi Kh. et al. Assessment of swelling inhibitive effect of CTAB adsorption on montmorillonite in aqueous phase // Applied Clay Science. 2016. Vol. 127-128. P. 111-122. DOI: 10.1016/j.clay.2016.04.014
  38. Yunyan Zhu, Yuming Cui, Yiming Peng et al. Preparation of CTAB intercalated bentonite for ultrafast adsorption of anionic dyes and mechanism study // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2023. Vol. 658. № 130705. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.130705
  39. Jianlong Wang, Xuan Guo. Adsorption kinetic models: Physical meanings, applications, and solving methods // Journal of Hazardous Materials. 2020. Vol. 390. № 122156. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122156
  40. El Abbadi S., El Moustansiri H., Douma M. et al. Enhancing the performance of alumina-pillared clay for phenol removal from water solutions and polyphenol removal from olive mill wastewater: Characterization, kinetics, adsorption performance, and mechanism // Journal of Water Process Engineering. 2024. Vol. 63. № 105432. DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.105432
  41. Jianlong Wang, Xuan Guo. Adsorption isotherm models: Classification, physical meaning, application and solving method // Chemosphere. 2020. Vol. 258. № 127279. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127279
  42. Maleki S., Abedi E., Hashemi S.M.B. Insights into kinetic, isotherm, and thermodynamic of ultrasound mode- and amplitude-dependent carotenoid and chlorophyll degradation or/and adsorption // Ultrasonics Sonochemistry. 2024. Vol. 111. № 107130. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2024.107130
  43. Allaoui I., El Mourabit M., Arfoy B. et al. Adsorption equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies on the removal of paracetamol from wastewater using natural and HDTMA-modified clay // Desalination and Water Treatment. 2024. Vol. 318. № 100345. DOI: 10.1016/j.dwt.2024.100345
Статистика
Просмотр аннотаций
183
Просмотр полного текста
44
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
Меню статьи

Похожие статьи

Особенности и информативные возможности раннерадиального режима на КВД в горизонтальных скважинах с близко расположенными трещинами МГРП
2025 Т. А. Абрамов, И. М. Индрупский
Условия кристаллизации хлоридов при скважинной эксплуатации предельно насыщенных литиеносных рассолов на юге Сибирской платформы
2025 А. В. Сергеева, А. В. Кирюхин, А. Г. Вахромеев, С. Б. Коротков, М. А. Данилова, Е. В. Карташева, А. А. Кузьмина, М. А. Назарова
Полигенность алмазов из отложений карнийского яруса Булкурской антиклинали северо-востока Сибирской платформы
2025 А. М. Логвинова, С. С. Угапьева, Е. И. Николенко, А. О. Серебрянников, В. П. Афанасьев
Результаты исследования петрофизических свойств, механических и прочностных характеристик калькаренитовых пород
2025 Дж. Ф. Андриани
Прогноз предельного состояния и дилатансии пород вокруг горных выработок
2025 А. Г. Протосеня, М. А. Карасев, Н. А. Беляков, П. К. Тулин
Гранулометрия в рамках кинематической теории преобразования открытых систем
2025 И. А. Мельник