The impact of acid activation on manganese ion extraction from natural water and industrial wastewater

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Increased manganese concentration is characteristic not only of fresh water, but also of wastewater. Metal enters wastewater as a result of industrial activities such as manganese oxide ore beneficiation, galvanic cell production, and organic synthesis. Manganese compounds are strong poisons with pronounced cumulative effects. The effect leads to enzyme blockage, thyroid gland suppression, and accumulation in the liver and kidneys. Sorption method is used to remove manganese from natural water and industrial wastewater. This method can remove contaminants to any desired residual concentration. However, to mitigate the consequences of anthropogenic impact on the environment in the context of growing water consumption, the use of new, efficient materials is required. Currently, modified natural clay materials are being used for the purification of natural water and industrial wastewater. The authors investigated the extraction of manganese ions from aqueous solutions using modified diatomite. The diatomite was treated with a hydrochloric acid solution to increase the number of surface adsorption sites. Chemical modification of clay sorbents increases the pore space and specific surface area, which leads to an increase in sorption capacity. The experimental results showed an increase in the exchange capacity of the modified H-form: 1.45 mg/g compared to the native form – 0.63 mg/g. The values of maximum sorption capacity were 0.58 mg/g for the native form and 1.19 mg/g for the H-form. The optimal conditions for the sorption extraction of manganese ions were determined: 15.7 % for the native form and 63.2 % for the modified H-form.

About the authors

L. A. Pimneva

Industrial University of Tyumen

Email: pimnevala@tyuiu.ru

A. A. Zagorskaya

Industrial University of Tyumen

Email: zagorskajaaa@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3147-0438

E. V. Zherebchuk

Industrial University of Tyumen

References

  1. Медведев И. Ф., Деревягин С. С. Тяжелые металлы в экосистемах. Саратов: Ракурс; 2017. 178 с.
  2. Волобуева Е. Е., Пимонова С. А., Булычева О. С. Токсические свойства марганца. Успехи современного естествознания. 2014;6:87.
  3. Назаров В. Д., Назаров М. В., Разумов В. Ю., Дремина М. А., Осипова А. А. Очистка природных вод от железа и марганца. Градостроительство и архитектура. 2017;7(4):54–59. https://doi.org/10.17673/Vestnik.2017.04.9
  4. Дзюбо В. В., Алферова Л. И., Васильев В. М. О некоторых особенностях озонированиия подземных вод. Вода и экология: проблемы и решения. 2018;2:10–16. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2018.20.2.10-16
  5. Головко Т. К., Гармаш Е. В., Скугорева С. Г. Тяжелые металлы в окружающей среде и растительных организмах. Вестник института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2008;7:2–7.
  6. Jean Wilfried Hounfodji, Wilfried G. Kanhounnon, Gaston Kpotin, Guy S. Atohoun, Juliette Laine, Yann Foucaud, Michael Badawi. Molecular insights on the adsorption of some pharmaceutical residues from wastewater on kaolinite surfaces. Chemical Engineering Journal. 2021;407:127176. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127176
  7. Folasegun Anthony Dawodu, Kovo Godfrey Akpomie. Simultaneous adsorption of Ni (II) and Mn(II) ions from aqueous solution unto a Nigerian kaolinite clay. Journal of Materials Research and Technology. 2014;3(2):129– 141. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2014.03.002
  8. Фоменко А. И., Соколов Л. И. Исследование сорбционных свойств болотных руд для извлечения ионов марганца и железа из подземных вод. Журнал прикладной химии. 2019;92(2):257–263. https://doi.org/10.1134/S004446181902018X
  9. Дударев В. И., Минаева Л. А. Применение углеродных сорбентов для извлечения марганца из растворов. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024;14(1):35–40. https://doi.org/10.21285/achb.897
  10. Падалкин Н. В., Евшин П. Н. Модифицированные сорбенты на основе опоки для очистки вод. Труды Кольского научного центра РАН. 2019;10(1-3):262–269. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.262-269
  11. Сынбулатова Р. И., Осипова Е. А. Сорбенты для извлечения ионов меди. В сб.: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Оренбург, 26–27 января 2023 г. Оренбург: Оренбургский государственный университет; 2023. С. 4436–4440.
  12. Ханхасаева С. Ц., Бадмаева С. В., Ухинова М. В. Синтез Fe-алюмосиликатных материалов на основе монтмориллонита и тестирование их сорбционных свойств. Сорбционные и хроматографические процессы. 2022;22(4):534–544. https://doi.org/10.17308/sorpchrom/2022.22/10609
  13. Yurak V., Apakashev R., Dushin A., Usmanov A., Lebzin M., Malyshev A. Testing of natural sorbents for the assessment of heavy metal ions’ adsorption. Applied Sciences. 2021;11(8):3723. https://doi.org/10.3390/app11083723
  14. Piri M., Sepehr E., Samadi A., Farhadi K. H., Alizadeh M. Contaminated soil amendment by diatomite: chemical fractionsof zinc, lead, copper and cadmium. International Journal of Environmental Science and Technology. 2021;18:1191–1200. https://doi.org/10.1007/s13762-020-02872-0
  15. Boriskov D., Efremova S., Komarova N., Tikhomirova E., Bodrov A. Applicability of the modified diatomite for treatment of wastewater containing heavy metals. E3S Web of Conferences. 2021;247(7):01052. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202124701052
  16. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. Москва: Химия; 1970. 360 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).