kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-3(19)-61kaz44-1821Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО ЦЕОЛИТА ТАЙЖУЗГЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯINVESTIGATION OF SORPTION PROPERTIES OF MECHANICALLY ACTIVATED ZEOLITE FROM THE TAIZHUZGEN DEPOSIThttps://orcid.org/0000-0001-9403-1104АубакироваР. А.АubakirovaR. A.

Роза Аблакимовна Аубакирова – кандидат химических наук, профессор кафедры «Химия»

070010, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Казахстан, 55

Roza Ablakimovna Aubakirova – Candidate of Chemical Sciences, Professor of the Department of Chemistry 

070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan street, 55 

roza.aubakirova@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7991-9129СераяН. В.SerayaN. V.

Наталья Владимировна Серая – кандидат химических наук, профессор международной Школы инженерии

070010, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19

Natalya Vladimirovna Seraya – Candidate of Chemical Sciences, Professor of the International School of Engineering 

070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 9 D. Serikbaev Street

nseraya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6312-5343ДаумоваГ. К.DaumovaG. K.

Гульжан Камалбеккызы Даумова – кандидат технических наук, профессор Школы Наук о Земле

070010, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19

 

 

Gulzhan Kamalbekkyzy Daumova – Candidate of Technical Sciences, Professor of the School of Earth Sciences

070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 9 D. Serikbaev Street

gulzhan.daumova@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-0741-9268СаньязоваШ. К.SanyazovaSh. K.

Шынар Кадылбековна Саньязова – магистр педагогических наук, Сениор лектор кафедры «Химия»

070010, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Казахстан, 55

Shynar Kadylbekovna Sanyazova – Master of Pedagogical Sciences, Senior Lecturer of the Department of Chemistry

070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan street, 55

shynarsanyazova@mail.ruВосточно-Казахстанский университет имени С.АманжоловаКазахстанS. East Kazakhstan University named after AmanzholovaKazakhstanВосточно-Казахстанский технический университет имени Д.СерикбаеваКазахстанD. Serikbaev East Kazakhstan Technical UniversityKazakhstan20250311202503(19)541552Copyright © Аубакирова Р.А., Серая Н.В., Даумова Г.К., Саньязова Ш.К., 20252025Аубакирова Р.А., Серая Н.В., Даумова Г.К., Саньязова Ш.К.Аubakirova R.A., Seraya N.V., Daumova G.K., Sanyazova S.K.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/1821

В работе исследуется очистка сточных вод металлургического предприятия УК МК ТОО «Казцинк» от ионов металлов, таких как медь (II), цинк и свинец (II). Обоснована возможность очистки сточных вод от ионов металлов с помощью механоактивированного природного цеолита Тайжузгенского месторождения (Восточный Казахстан). Изучена адсорбционная способность цеолита в зависимости от его фракционного состава. Показан эффективный метод модификации сорбентов - механическая активация. По результатам экспериментальных исследований установлено, что полученный механоактивированный сорбент на основе природного цеолита является перспективным для глубокой очистки многокомпонентных сточных вод металлургических предприятий. Установлено, что сорбционная активность цеолита напрямую зависит от степени механоактивации сорбента. Наибольшая степень очистки промышленных сточных вод от ионов Cu2+, Zn2+, Pb2+ (53,85%, 88,52% и 92,11% соответственно) достигается при 3 часовом контакте механоактивированного сорбента (оптимальной крупностью 50-100 мкм) со сточной водой и соотношении (1-2) г:100 см3. Впервые построены изотермы адсорбции ионов меди (II), цинка и свинца (II) на механоактивированном цеолите Тайжузгенского месторождения в соответствии с моделями Ленгмюра и Фрейндлиха.

The paper investigates the treatment of wastewater of metallurgical enterprise MC MC ‘Kazzinc’ LLP from metal ions such as copper (II), zinc and lead (II). The possibility of wastewater treatment from metal ions with the help of mechanically activated natural zeolite of Taizhuzgen deposit (East Kazakhstan) has been substantiated. Adsorption ability of zeolite depending on its fractional composition has been studied. The effective method of sorbents modification – mechanical activation – is shown. By results of experimental researches it is established that the received mechanically activated sorbent on the basis of natural zeolite is perspective for deep treatment of multicomponent waste waters of metallurgical enterprises. It was found that the sorption activity of zeolite directly depends on the degree of mechanically activated sorbent. The highest degree of industrial wastewater purification from Cu2+, Zn2+, Pb2+ ions (53.85%, 88.52% and 92.11%, respectively) is achieved at 3-hour contact of mechanically activated sorbent (optimal size 50-100 microns) with wastewater and the ratio (1-2) g:100 cm3. The adsorption isotherms of copper (II), zinc and lead (II) ions on mechanically activated zeolite of the Tayzhuzgen deposit were constructed for the first time in accordance with the Langmuir and Freundlich models.

сточные водыионы металловсорбцияцеолитмеханоактивацияизотермаwastewatermetal ionssorptionzeolitemechanical activationisothermReferencesAdsorption of Heavy Metals: Mechanisms, Kinetics, and Applications of Various Adsorbents in Wastewater Remediation-A Review / Z. Raji et al // Waste. – 2023. – № 1. – Р. 775-805. https://doi.org/10.3390/waste1030046.Adsorption of Heavy Metals: Mechanisms, Kinetics, and Applications of Various Adsorbents in Wastewater Remediation-A Review / Z. Raji et al // Waste. – 2023. – № 1. – R. 775-805. https://doi.org/10.3390/waste1030046. (In English).Senila M. Modification of natural zeolites and their applications for heavy metal removal from polluted environments: Challenges, recent advances, and perspectives / M. Senila, O. Cadar // Heliyon. – 2024. – № 10(3). – Р. e25303. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e25303.Senila M. Modification of natural zeolites and their applications for heavy metal removal from polluted environments: Challenges, recent advances, and perspectives / M. Senila, O. Cadar // Heliyon. – 2024. – № 10(3). – R. e25303. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e25303. (In English).Application of clay minerals as adsorbents for removing heavy metals from the environment / Sh. Xiea et al // Green and Smart Mining Engineering. – 2024. – № 1(3). – Р. 249-261. https://doi.org/10.1016/j.gsme.2024.07.002.Application of clay minerals as adsorbents for removing heavy metals from the environment / Sh. Xiea et al // Green and Smart Mining Engineering. – 2024. – № 1(3). – R. 249-261. https://doi.org/10.1016/j.gsme.2024.07.002. (In English).Ugwu E.I. A review on zeolites as cost-effective adsorbents for removal of heavy metals from aqueous environment / E.I. Ugwu, A. Othmani, C.C. Nnaji // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2022. – № 19. – Р. 8061-8084. https://doi.org/10.1007/s13762-021-03560-3.Ugwu E.I. A review on zeolites as cost-effective adsorbents for removal of heavy metals from aqueous environment / E.I. Ugwu, A. Othmani, C.C. Nnaji // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2022. – № 19. – R. 8061-8084. https://doi.org/10.1007/s13762-021-03560-3. (In English).Rodríguez-Iznaga I. Ion Exchange in Natural Clinoptilolite: Aspects Related to Its Structure and Applications / I. Rodríguez-Iznaga, M.G. Shelyapina, V. Petranovskii // Minerals. – 2022. – № 12. – Р. 1628. https://doi.org/10.3390/min12121628.Rodríguez-Iznaga I. Ion Exchange in Natural Clinoptilolite: Aspects Related to Its Structure and Applications / I. Rodríguez-Iznaga, M.G. Shelyapina, V. Petranovskii // Minerals. – 2022. – № 12. – R. 1628. https://doi.org/10.3390/min12121628. (In English).Tasić Ž.Z. Application of natural zeolite in wastewater treatment-A review / Ž.Z. Tasić, G.D. Bogdanović, M.M. Antonijević // Journal of Mining and Metallurgy. – 2019. – № 55A (1). – Р. 67-79. https://doi.org/10.5937/JMMA1901067T.Tasić Ž.Z. Application of natural zeolite in wastewater treatment-A review / Ž.Z. Tasić, G.D. Bogdanović, M.M. Antonijević // Journal of Mining and Metallurgy. – 2019. – № 55A (1). – R. 67-79. https://doi.org/10.5937/JMMA1901067T. (In English).Kordala N. Zeolite Properties, Methods of Synthesis, and Selected Applications / N. Kordala, M. Wyszkowski // Molecules. – 2024. – № 29. – Р. 1069. https://doi.org/10.3390/molecules29051069.Kordala N. Zeolite Properties, Methods of Synthesis, and Selected Applications / N. Kordala, M. Wyszkowski // Molecules. – 2024. – № 29. – R. 1069. https://doi.org/10.3390/molecules29051069. (In English).Ates A. The effect of various treatment conditions on natural zeolites: ion exchange, acidic, thermal and steam treatments / A. Ates, C. Hardacre // Journal of Colloid and Interface Science. – 2012. – № 372. – Р. 130-140. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.01.017.Ates A. The effect of various treatment conditions on natural zeolites: ion exchange, acidic, thermal and steam treatments / A. Ates, C. Hardacre // Journal of Colloid and Interface Science. – 2012. – № 372. – R. 130-140. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.01.017. (In English).Modifying Natural Zeolites to Improve Heavy Metal Adsorption / Е. Kuldeyev et al // Water. – 2023. – № 15. – Р. 2215. https://doi.org/10.3390/w15122215.Modifying Natural Zeolites to Improve Heavy Metal Adsorption / E. Kuldeyev et al // Water. – 2023. – № 15. – R. 2215. https://doi.org/10.3390/w15122215. (In English).Adsorption of heavy metals on natural zeolites: a review / L. Velarde et al // Chemosphere. – 2023. – № 328. – Р. 138508. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138508.Adsorption of heavy metals on natural zeolites: a review / L. Velarde et al // Chemosphere. – 2023. – № 328. – R. 138508. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138508. (In English).Study of the selection mechanism of heavy metal (Pb2+, Cu2+, Ni2+, and Cd2+) adsorption on clinoptilolite / М. Sprynskyy et al // Journal of Colloid and Interface Science. – 2006. – № 304(1). – Р. 21-28. https://doi.org/10.1016/J.JCIS.2006.07.068.Study of the selection mechanism of heavy metal (Pb2+, Cu2+, Ni2+, and Cd2+) adsorption on clinoptilolite / M. Sprynskyy et al // Journal of Colloid and Interface Science. – 2006. – № 304(1). – R. 21-28. https://doi.org/10.1016/J.JCIS.2006.07.068. (In English).Characterization of Zeolite Types Contained in Sangaredi Bauxite in the Republic of Guinea / М. Sylla et al // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. – 2024. – № 12. – Р.1-14. https://doi.org/10.4236/msce.2024.1211001.Characterization of Zeolite Types Contained in Sangaredi Bauxite in the Republic of Guinea / M. Sylla et al // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. – 2024. – № 12. – R.1-14. https://doi.org/10.4236/msce.2024.1211001. (In English).Taffarel S.R. On the removal of Mn2+ ions by adsorption onto natural and activated Chilean zeolites / S.R. Taffarel, J. Rubio // Minerals Engineering. – 2009. – № 22(4). – Р. 336-343. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.09.007.Taffarel S.R. On the removal of Mn2+ ions by adsorption onto natural and activated Chilean zeolites / S.R. Taffarel, J. Rubio // Minerals Engineering. – 2009. – № 22(4). – R. 336-343. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.09.007. (In English).Патент KZ (13) A (11) 14907 51) 7 C01B 39/00 Способ модификации природных неорганических сорбентов / Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Бектенов Н.А., Джусипбеков У.Ж., Каппар Б.К., Габдулина Ю.Р., Базилбаев С.М., Садвокасова А.Б., опубл. 15.10.2004.Patent KZ (13) A (11) 14907 51) 7 C01B 39/00 Sposob modifikatsii prirodnykh neorganicheskikh sorbentov / Ergozhin E.E., Akimbaeva A.M., Bektenov N.A., Dzhusipbekov U.ZH., Kappar B.K., Gabdulina YU.R., Bazilbaev S.M., Sadvokasova A.B., opubl. 15.10.2004. (In Russian).Yerbolov S. Waste Water Purification from Metal Ions by Ultra-Dispersed Natural Sorbents / S. Yerbolov , G. Daumova // Journal of Ecological Engineering. – 2022. – № 23(1). – Р. 43-50. https://doi.org/10.12911/22998993/143867.Yerbolov S. Waste Water Purification from Metal Ions by Ultra-Dispersed Natural Sorbents / S. Yerbolov , G. Daumova // Journal of Ecological Engineering. – 2022. – № 23(1). – R. 43-50. https://doi.org/10.12911/22998993/143867. (In English).РД Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши, под ред. А.Д. Семенова. Л., Гидрометеоиздат, 1977 – 345 с.RD Rukovodstvo po khimicheskomu analizu poverkhnostnykh vod sushi, pod red. A.D. Semenova. L., Gidrometeoizdat, 1977 – 345 s. (In Russian).Хумарбекулы Е. Исследование сорбции ионов тяжелых металлов сорбентами на основе модифицированных природных цеолитов из промышленных сточных вод // маг. диссертация, Казахский Национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, 2022. – 60 с.Khumarbekuly E. Issledovanie sorbtsii ionov tyazhelykh metallov sorbentami na osnove modifitsirovannykh prirodnykh tseolitov iz promyshlennykh stochnykh vod // mag. dissertatsiya, Kazakhskii Natsional'nyi issledovatel'skii tekhnicheskii universitet imeni K.I. Satpaeva, 2022. – 60 s. (In Russian).

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