kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-1(17)-52kaz44-1500Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)СИНТЕЗ И ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОРГАНИЧЕСКИХ КАРКАСОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ КРАСИТЕЛЯ КОНГО КРАСНОГО (Congo Red)SYNTHESIS AND CHARACTERZATION OF METAL-ORGANIC FRAMEWORK FOR THE REMOVAL OF CONGO RED DYE FROM WATERТабынбаеваА. Т.TabynbayevaA.

Айдана Талгатовна Табынбаева – магистрант, кафедра «Химической физики и материаловедения»

050038, г. Алматы, пр. Аль-Фараби 71

Aidana Tabynbayeva – Master’s student, Department of Chemical Physics and Materials Science

050038, Almaty, Al-Farabi av, 71

aidanatabynbaeva1@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1182-7460ТоштайК.ToshtayK.

Кайнаубек Тоштай – PhD, доцент, кафедра «Физическая химия, катализ и нефтехимия»

050038, г. Алматы, пр. Аль-Фараби 71

Kainaubek Toshtay – PhD, associate professor, department of «Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry»

050038, Almaty, Al-Farabi av, 71

kainaubek.toshtay@kaznu.kzАхметовН. А.AkhmetovN.

Нурлан Абдурахманович Ахметов – PhD, директор, НИИ Экологии

161200, г. Туркестан, пр. Б.Саттарханова, 29 

Nurlan Akhmetov – PhD, director, SRI Ecology

161200, Turkestan, B.Sattarkhanov Ave., 29 

nurlan.akhmetov@ayu.edu.kzТастамбекК. Т.TastambekK.

Куаныш Талгатович Тастамбек – PhD, директор, НИИ Устойчивости экологии и биоресурсов

050038, г. Алматы, пр. Аль-Фараби 71

161200, г. Туркестан, пр. Б.Саттарханова, 29 

Kuanysh Tastambek – PhD, director, SRI Sustainability of ecology and bioresources

050038, Almaty, Al-Farabi av, 71

161200, Turkestan, B.Sattarkhanov Ave., 29 

kuanysh.tastambek@kaznu.edu.kzТауановЖ. Т.TauanovZh.

Жандос Турегулович Тауанов – PhD, ассоциированный профессор-исследователь

050038, г. Алматы, пр. Аль-Фараби 71

161200, г. Туркестан, пр. Б.Саттарханова, 29 

Zhandos Tauanov – PhD, associate professor-researcher

050038, Almaty, Al-Farabi av, 71

161200, Turkestan, B.Sattarkhanov Ave., 29 

tauanov.zhandos@kaznu.edu.kzКазахский Национальный Университет имени Аль-ФарабиКазахстанAl-Farabi Kazakh National UniversityKazakhstanМеждународный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда ЯсавиКазахстанKhoja Akhmet Yassawi International Kazakh-Turkish UniversityKazakhstanКазахский Национальный Университет имени Аль-Фараби; Международный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда ЯсавиКазахстанAl-Farabi Kazakh National University; Khoja Akhmet Yassawi International Kazakh-Turkish UniversityKazakhstan20252903202501(17)420429Copyright © Табынбаева А.Т., Тоштай К., Ахметов Н.А., Тастамбек К.Т., Тауанов Ж.Т., 20252025Табынбаева А.Т., Тоштай К., Ахметов Н.А., Тастамбек К.Т., Тауанов Ж.Т.Tabynbayeva A., Toshtay K., Akhmetov N., Tastambek K., Tauanov Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1500

В данной статье подробно рассматриваются синтез и структурные характеристики металлорганических каркасов (MOК), в частности ZIF-8 и ZIF-67, и их перспективы применения в области очистки воды от токсичных органических загрязнителей. Эти материалы относятся к классу пористых координационных полимеров, которые привлекают внимание благодаря своей уникальной кристаллической структуре, высокой удельной поверхности и возможностям для модификации пористости и функциональных групп. Особое внимание уделено исследованию адсорбционных свойств ZIF-8 и ZIF-67 на примере удаления токсичного анионного красителя конго красного из водных растворов, что позволяет оценить их эффективность в качестве адсорбентов. Проведенные исследования показали, что оба материала обладают высокой емкостью адсорбции, которая составила 74,15 мг/г для ZIF-8 и 81,27 мг/г для ZIF-67, что объясняется возможностью молекул красителя проникать в пористую структуру каркасов. Адсорбция конго красного соответствует модели изотермы Ленгмюра, указывая на преимущественно монослойное взаимодействие с поверхностью адсорбента. Кинетический анализ показал, что ZIF-67 достигает 53,8% эффективности удаления красителя за 24 часа, а ZIF-8-46,6%, что подтверждает значительный потенциал данных материалов в химической и экологической инженерии для эффективной очистки сточных вод.

This article discusses the synthesis and structural characteristics of metal-organic frameworks (MOFs), specifically ZIF-8 and ZIF-67, and their potential applications in the removal of toxic organic pollutants from water. These materials belong to the class of porous coordination polymers, which have attracted attention due to their unique crystalline structure, high specific surface area, and potential for tunable porosity and functional groups. Special emphasis is placed on studying the adsorption properties of ZIF-8 and ZIF-67 using the removal of the toxic anionic dye Congo red from aqueous solutions as an example, allowing an evaluation of their effectiveness as adsorbents. Research has shown that both materials exhibit high adsorption capacities, amounting to 74.15 mg/g for ZIF-8 and 81.27 mg/g for ZIF-67, attributed to the ability of dye molecules to penetrate the porous structure of the frameworks. The adsorption of Congo red corresponds to the Langmuir isotherm model, indicating predominantly monolayer interactions with the adsorbent surface. Kinetic analysis showed that ZIF-67 achieves 53.8% dye removal efficiency in 24 hours, while ZIF-8 achieves 46.6%, confirming the significant potential of these materials in chemical and environmental engineering for effective wastewater treatment.

металл органический каркасZIF-8ZIF-67конго красныйадсорбцияочистка водыMetal-organic frameworkZIF-8ZIF-67congo redadsorptionwater purificationРабота выполнена при поддержке Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан, BR24992814 «Развитие инновационных технологий и создание современной инфраструктуры для устойчивого развития Южно-Казахстанской области».ReferencesEffect of metal atom in zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8 & 67) for removal of Pb2+ & Hg2+ from water / К. Ahmad et al // Food and Chemical Toxicology. – 2021. – № 149. – Р. 112008. https://doi.org/10.1016/j.fct.2021.112008.Effect of metal atom in zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8 & 67) for removal of Pb2+ & Hg2+ from water / К. Ahmad et al // Food and Chemical Toxicology. – 2021. – № 149. – Р. 112008. https://doi.org/10.1016/j.fct.2021.112008.Yusuf V.F. Review on Metal-Organic Framework Classification, Synthetic Approaches, and Influencing Factors: Applications in Energy, Drug Delivery, and Wastewater Treatment / V.F. Yusuf, N.I. Malek, S.K. Kailasa // ACS Omega. – 2022. – № 7. – Р. 44507–31. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c05310.Yusuf V.F. Review on Metal-Organic Framework Classification, Synthetic Approaches, and Influencing Factors: Applications in Energy, Drug Delivery, and Wastewater Treatment / V.F. Yusuf, N.I. Malek, S.K. Kailasa // ACS Omega. – 2022. – № 7. – Р. 44507–31. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c05310.Metal-organic frameworks: structure, properties, methods of synthesis and characterization / V.V. Butova et al // Russian Chemical Reviews. – 2016. – № 85. – Р. 280-307. https://doi.org/10.1070/rcr4554.Metal-organic frameworks: structure, properties, methods of synthesis and characterization / V.V. Butova et al // Russian Chemical Reviews. – 2016. – № 85. – Р. 280-307. https://doi.org/10.1070/rcr4554.Khosravi A. Synthesis, characterization, and application of ZIF-8 for removal of Cd, Ni, and Pb ions from aqueous solutions: Optimization of the process by Response Surface Methodology (RSM) based on Central Composite Design (CCD) technique / A. Khosravi, M. Randjbar, R. Habibpour // Journal of Metals, Materials and Minerals. – 2023. – № 33. – Р. 88-102. https://doi.org/10.55713/jmmm.v33i2.1668.Khosravi A. Synthesis, characterization, and application of ZIF-8 for removal of Cd, Ni, and Pb ions from aqueous solutions: Optimization of the process by Response Surface Methodology (RSM) based on Central Composite Design (CCD) technique / A. Khosravi, M. Randjbar, R. Habibpour // Journal of Metals, Materials and Minerals. – 2023. – № 33. – Р. 88-102. https://doi.org/10.55713/jmmm.v33i2.1668.Raptopoulou C.P. Metal-Organic Frameworks / C.P. Raptopoulou // Synthetic Methods and Potential Applications. – 2021.Raptopoulou C.P. Metal-Organic Frameworks / C.P. Raptopoulou // Synthetic Methods and Potential Applications. – 2021.Khoramian R. Chemical enhanced oil recovery using carbonized ZIF-67 MOFs and sulfonated copolymers at high reservoir temperatures / R. Khoramian, M. Nurmyrza, W. Lee // Chem. Eng. J. Elsevier B.V. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156653.Khoramian R. Chemical enhanced oil recovery using carbonized ZIF-67 MOFs and sulfonated copolymers at high reservoir temperatures / R. Khoramian, M. Nurmyrza, W. Lee // Chem. Eng. J. Elsevier B.V. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156653.Advances in metal-organic frameworks for water remediation applications / S. Lal et al // RSC Adv. – 2024. – № 14. – Р. 3413–46. https://doi.org/10.1039/d3ra07982a.Advances in metal-organic frameworks for water remediation applications / S. Lal et al // RSC Adv. – 2024. – № 14. – Р. 3413–46. https://doi.org/10.1039/d3ra07982a.Enhanced reductive removal of aqueous Hg(II) by a novel Pd-Cu-BTC catalyst / N. Nurlan et al // Chem. Eng. J. Elsevier B.V. – 2024. – P. 151276. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151276.Enhanced reductive removal of aqueous Hg(II) by a novel Pd-Cu-BTC catalyst / N. Nurlan et al // Chem. Eng. J. Elsevier B.V. – 2024. – P. 151276. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151276.A critical review on the treatment of dye-containing wastewater: Ecotoxicological and health concerns of textile dyes and possible remediation approaches for environmental safety / R. Al- Tohamy et al / Ecotoxicol Environ Saf. – 2022. – № 231. – Р. 113160. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.113160.A critical review on the treatment of dye-containing wastewater: Ecotoxicological and health concerns of textile dyes and possible remediation approaches for environmental safety / R. Al- Tohamy et al / Ecotoxicol Environ Saf. – 2022. – № 231. – Р. 113160. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.113160.Investigation of Congo Red Toxicity towards Different Living Organisms: A Review / S.I .Siddiqui et al / Processes. – 2023. – № 11. – Р. 1-12. https://doi.org/10.3390/pr11030807.Investigation of Congo Red Toxicity towards Different Living Organisms: A Review / S.I .Siddiqui et al / Processes. – 2023. – № 11. – Р. 1-12. https://doi.org/10.3390/pr11030807.Anjum A. Adsorption Technology for Removal of Toxic Pollutants / A. Anjum. – 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-61146-4_2.Anjum A. Adsorption Technology for Removal of Toxic Pollutants / A. Anjum. – 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-61146-4_2.Adsorptive removal of Congo red from aqueous solution using zeolitic imidazolate framework67 / Tu NT Thanh et al // J Environ Chem Eng. – 2018. – № 6. – Р. 2269-80. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.03.031.Adsorptive removal of Congo red from aqueous solution using zeolitic imidazolate framework67 / Tu NT Thanh et al // J Environ Chem Eng. – 2018. – № 6. – Р. 2269-80. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.03.031.Harja M. Recent advances in removal of Congo Red dye by adsorption using an industrial waste / M. Harja, G. Buema, D. Bucur // Sci Rep. – 2022. – № 12. – Р. 1-18. https://doi.org/10.1038/s41598022-10093-3.Harja M. Recent advances in removal of Congo Red dye by adsorption using an industrial waste / M. Harja, G. Buema, D. Bucur // Sci Rep. – 2022. – № 12. – Р. 1-18. https://doi.org/10.1038/s41598022-10093-3.Sustainable Synthesis of Zeolitic Imidazolate Frameworks at Room Temperature in Water with Exact Zn/Linker Stoichiometry / MA Molina et al // Nanomaterials. – 2024. – № 14. – Р. 1-17. https://doi.org/10.3390/nano14040348.Sustainable Synthesis of Zeolitic Imidazolate Frameworks at Room Temperature in Water with Exact Zn/Linker Stoichiometry / MA Molina et al // Nanomaterials. – 2024. – № 14. – Р. 1-17. https://doi.org/10.3390/nano14040348.Qian J. Hydrothermal synthesis of zeolitic imidazolate framework-67 (ZIF-67) nanocrystals / J. Qian, F. Sun, L. Qin // Mater Lett. – 2012. – № 82. – Р. 220–3. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.05.077.Qian J. Hydrothermal synthesis of zeolitic imidazolate framework-67 (ZIF-67) nanocrystals / J. Qian, F. Sun, L. Qin // Mater Lett. – 2012. – № 82. – Р. 220–3. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.05.077.

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