geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.55959/MSU0579-9406-4-2026-65-1-91-96geolmsu-888Research ArticleСтатьиАдсорбция кадмия на тальке (Кинетика и равновесие)Аdsorption of cadmium on talc (kinetics and equilibrium)КарасеваО. Н.KarasevaO. N.

Ольга Николаевна Карасева

Черноголовка

Olga N. Karaseva 

Chernogolovka

olga@iem.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0463-0731ХанинД. А.KhaninD. A.

Дмитрий Александрович Ханин 

Черноголовка; Москва

Dmitriy A. Khanin 

Chernogolovka; Moscow 

mamontenok49@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2878-0884ЛакштановЛ. З.LakshtanovL. Z.

Леонид Зиновьевич Лакштанов 

Черноголовка

Leonid Z. Lakshtanov 

Chernogolovka

leonid@iem.ac.ruИнститут экспериментальной минералогии имени академика Д.С. КоржинскогоРоссияD.S. Korzhinskii Institute of Experimental MineralogyRussian FederationИнститут экспериментальной минералогии имени академика Д.С. Коржинского ; Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияD.S. Korzhinskii Institute of Experimental Mineralogy ; Lomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2026070320266519196Copyright © Карасева О.Н., Ханин Д.А., Лакштанов Л.З., 20262026Карасева О.Н., Ханин Д.А., Лакштанов Л.З.Karaseva O.N., Khanin D.A., Lakshtanov L.Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/888

Исследована адсорбция ионов кадмия на поверхности природного талька. Получены зависимости величины адсорбции от рН раствора при 25 °С. Показано, что максимальное поглощение кадмия из раствора происходит при рН 7–8. Адсорбция наиболее интенсивно протекает в первые 5 мин, адсорбционное равновесие устанавливается примерно через 40 мин после контакта минерал/раствор. Установлен вклад в общую скорость процесса стадии химического взаимодействия ионов кадмия с поверхностью талька, что подтверждается соответствием экспериментальных данных и кинетической моделью псевдо-второго порядка. Изотермы адсорбции наиболее адекватно описываются моделью Фрейндлиха, что указывает на неоднородность поверхностных адсорбционных центров, обладающих различной энергией. Эффективное поглощение тальком ионов кадмия обусловливает возможность использования талька в качестве сорбента для очистки природных и промышленных сточных вод в широком диапазоне рН.

The adsorption of cadmium ions on the surface of natural talc was studied. The dependences of the adsorption value on the pH of the solution at 25 °C were obtained. It was shown that the maximum absorption of cadmium from the solution occurs at pH 7–8. Adsorption is most intense in the first 5 min, the adsorption equilibrium is established approximately 40 min after the mineral/solution contact. The contribution of the stage of chemical interaction of cadmium ions with the talc surface to the overall rate of the process was established, which is confirmed by the agreement between the experimental data and the pseudo-second-order kinetic model. Adsorption isotherms are most adequately described by the Freundlich model, which indicates the heterogeneity of the surface adsorption centers with different energies. The effective sorption of cadmium ions by talc makes it possible to use talc as a sorbent for the purification of natural and industrial wastewater in a wide pH range.

адсорбциякадмийтальккинетикаизотермы адсорбцииadsorptioncadmiumtalckineticsadsorption isothermsИсследования выполнены за счет средств Российского научного фонда, проект № 22-27-00035. Аналитические работы выполнены в рамках госбюджетной темы «Экспериментальное и теоретическое моделирование растворимости и форм переноса компонентов во флюидно-магматических и гидротермальных системах (№ FMUF- 2022-0003).ReferencesКарасева О., Лакштанов Л., Ханин Д. и др. Влияние рН, СО 2 и органических лигандов на кинетику растворения талька и лизардита // Геохимия. 2024. Т. 69, № 4. С. 393–403.Карасева О., Лакштанов Л., Ханин Д. и др. Влияние рН, СО 2 и органических лигандов на кинетику растворения талька и лизардита // Геохимия. 2024. Т. 69, № 4. С. 393–403.Карасева О., Лакштанов Л., Ханин Д. и др. Кинетика растворения талька в присутствии органических комплексообразователей // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2024. № 3. С. 59–64.Карасева О., Лакштанов Л., Ханин Д. и др. Кинетика растворения талька в присутствии органических комплексообразователей // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2024. № 3. С. 59–64.Хамизов Р. О кинетическом уравнении псевдо-второго порядка в сорбционных процессах // Журнал физической химии. 2020. Т. 94, № 1. С. 125–130.Хамизов Р. О кинетическом уравнении псевдо-второго порядка в сорбционных процессах // Журнал физической химии. 2020. Т. 94, № 1. С. 125–130.Burdukova E., Becker M., Bradshaw D., et al. Presence of negative charge on the basal planes of New York talc // Journal of Colloid and Interface Science. 2007. V. 315. P. 337–342.Burdukova E., Becker M., Bradshaw D., et al. Presence of negative charge on the basal planes of New York talc // Journal of Colloid and Interface Science. 2007. V. 315. P. 337–342.Cao C., Liang C., Yin Y., et al. Thermal activation of serpentine for adsorption of cadmium // Journal of Hazardous Маterials. 2017. Vol. 329. P. 222–229.Cao C., Liang C., Yin Y., et al. Thermal activation of serpentine for adsorption of cadmium // Journal of Hazardous Маterials. 2017. Vol. 329. P. 222–229.Douven S., Paez C., Gommes C. The range of validity of sorption kinetic models // Journal of Colloid and Interface Science 2015. Vol. 448. P. 437–450.Douven S., Paez C., Gommes C. The range of validity of sorption kinetic models // Journal of Colloid and Interface Science 2015. Vol. 448. P. 437–450.Freeze R.A., Cherry J.A. Groundwater // Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs. 1979. Vol. 7632. P. 604.Freeze R.A., Cherry J.A. Groundwater // Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs. 1979. Vol. 7632. P. 604.Fu С., Zhu X., Dong X., Zhao P., et al. Study of adsorption property and mechanism of lead(II) and cadmium(II) onto sulfhydryl modified attapulgite // Arabian Journal of Chemistry. 2012. Vol. 14. P. 1–10.Fu С., Zhu X., Dong X., Zhao P., et al. Study of adsorption property and mechanism of lead(II) and cadmium(II) onto sulfhydryl modified attapulgite // Arabian Journal of Chemistry. 2012. Vol. 14. P. 1–10.Hamidpour M., Karamooz M., Akhgar A., et al. Adsorption of Cadmium and Zinc onto Micaceous Minerals: Effect of Siderophore Desferrioxamine // Pedosphere. 2019. Vol. 29. P. 590–597.Hamidpour M., Karamooz M., Akhgar A., et al. Adsorption of Cadmium and Zinc onto Micaceous Minerals: Effect of Siderophore Desferrioxamine // Pedosphere. 2019. Vol. 29. P. 590–597.Hizal J., Apak R. Modeling of cadmium (II) adsorption on kaolinite-based clays in the absence and presence of humic acid // Applied Clay Science. 2006. Vol. 32. P. 232–244.Hizal J., Apak R. Modeling of cadmium (II) adsorption on kaolinite-based clays in the absence and presence of humic acid // Applied Clay Science. 2006. Vol. 32. P. 232–244.Ho Y.S., McKay G. Pseudo-second order model for sorption processes // Process Biochemistry. 1999. Vol. 34. P. 451–465.Ho Y.S., McKay G. Pseudo-second order model for sorption processes // Process Biochemistry. 1999. Vol. 34. P. 451–465.Huang P., Fuerstenau D. The effect of the adsorption of lead and cadmium ions on the interfacial behavior of quartz and talc // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2001. Vol. 177. P.147–156.Huang P., Fuerstenau D. The effect of the adsorption of lead and cadmium ions on the interfacial behavior of quartz and talc // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2001. Vol. 177. P.147–156.Mehta V., Basu H., Singhal R., et al. Simple and sensitive colorimetric sensing of Cd2+ ion using chitosan dithiocarbamate functionalized gold nanoparticles as a probe // Sensors and Actuators B: Chemical. 2015. Vol. 220. P. 850–858.Mehta V., Basu H., Singhal R., et al. Simple and sensitive colorimetric sensing of Cd2+ ion using chitosan dithiocarbamate functionalized gold nanoparticles as a probe // Sensors and Actuators B: Chemical. 2015. Vol. 220. P. 850–858.Mehta J., Bhardwaj S., Bhardwaj N., et el. Progress in the biosensing techniques for trace-level heavy metals // Biotechnology Advances. 2016. Vol. 34. P. 47–60.Mehta J., Bhardwaj S., Bhardwaj N., et el. Progress in the biosensing techniques for trace-level heavy metals // Biotechnology Advances. 2016. Vol. 34. P. 47–60.Oakley A. Interviewing women: A contradiction in terms? // Doing Feminist Research / Ed. H. Roberts. London: Routledge and Kegan Paul, 1981. P. 30–61.Oakley A. Interviewing women: A contradiction in terms? // Doing Feminist Research / Ed. H. Roberts. London: Routledge and Kegan Paul, 1981. P. 30–61.Paesano L., Маrmiroli M., Bianchi M., et el. Differences in toxicity, mitochondrial function and miRNome in human cells exposed in vitro to Cd as CdS quantum dots or ionic Cd // Journal of Hazardous Маterials. 2020. Vol. 393. P. 1–15.Paesano L., Маrmiroli M., Bianchi M., et el. Differences in toxicity, mitochondrial function and miRNome in human cells exposed in vitro to Cd as CdS quantum dots or ionic Cd // Journal of Hazardous Маterials. 2020. Vol. 393. P. 1–15.Paez C., Lambert S., Poelman D., et al. Improvement in the methylene blue adsorption capacity and photocatalytic activity of H2-reduced rutile-TiO2 caused by Ni(II)porphyrin preadsorption // Applied Catalysis B: Environmental. 2011. Vol. 106. P. 220–227.Paez C., Lambert S., Poelman D., et al. Improvement in the methylene blue adsorption capacity and photocatalytic activity of H2-reduced rutile-TiO2 caused by Ni(II)porphyrin preadsorption // Applied Catalysis B: Environmental. 2011. Vol. 106. P. 220–227.Parkhurst D., Appelo C. User’s Guide to PHREEQC (Version 2) — A Computer Program for Speciation, Batch-Reaction, One-Dimensional Transport, and Inverse Geochemical Calculations // U.S. Geological Survey, Water Resources Investigations Report. 99–4259; Washington DC. 1999. P. 327.Parkhurst D., Appelo C. User’s Guide to PHREEQC (Version 2) — A Computer Program for Speciation, Batch-Reaction, One-Dimensional Transport, and Inverse Geochemical Calculations // U.S. Geological Survey, Water Resources Investigations Report. 99–4259; Washington DC. 1999. P. 327.Pivovarov S. Adsorption of ions onto amorphous silica: Ion exchange model // Journal of Colloid and Interface Science. 2008. Vol. 319. P. 374–376.Pivovarov S. Adsorption of ions onto amorphous silica: Ion exchange model // Journal of Colloid and Interface Science. 2008. Vol. 319. P. 374–376.Ruyter-Hooley M., Johnson B., Morton D., et al. The adsorption of myo-inositol hexaphosphate onto kaolinite and its effect on cadmium retention // Applied Clay Science. 2017. Vol. 135. P. 405–413.Ruyter-Hooley M., Johnson B., Morton D., et al. The adsorption of myo-inositol hexaphosphate onto kaolinite and its effect on cadmium retention // Applied Clay Science. 2017. Vol. 135. P. 405–413.Sun Y., Ye H., Wei Z., et al. Root cell walls and phytochelatins in low-cadmium cultivar of Brassica parachinensis // Pedosphere. 2020. Vol. 30. P. 426–432.Sun Y., Ye H., Wei Z., et al. Root cell walls and phytochelatins in low-cadmium cultivar of Brassica parachinensis // Pedosphere. 2020. Vol. 30. P. 426–432.Wang X., Huang Y., Zhong Z., et al. Theoretical investigation of cadmium vapor adsorption on kaolinite surfaces with DFT calculations // Fuel. 2016. Vol. 166. P. 333–339.Wang X., Huang Y., Zhong Z., et al. Theoretical investigation of cadmium vapor adsorption on kaolinite surfaces with DFT calculations // Fuel. 2016. Vol. 166. P. 333–339.Wang Z., Tian H., Liu J., et al. Cd(II) adsorption on earth-abundant serpentine in aqueous environment: Role of interfacial ion specificity // Environmental Pollution. 2023. Vol. 331. 121845.Wang Z., Tian H., Liu J., et al. Cd(II) adsorption on earth-abundant serpentine in aqueous environment: Role of interfacial ion specificity // Environmental Pollution. 2023. Vol. 331. 121845.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.