kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-4(20)-75kaz44-1993Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ОЧИСТКА ВОД, ЗАГРЯЗНЁННЫХ РАДИОАКТИВНЫМ ЙОДОМ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО И МОДИФИЦИРОВАННОГО ЦЕОЛИТАPURIFICATION OF WATER CONTAMINATED WITH RADIOACTIVE IODINE USING NATURAL AND MODIFIED ZEOLITEhttps://orcid.org/0009-0005-6517-6933КаныкешоваА. А.KanykeshovaA. A.

Акерке Алмаскызы Каныкешова – научный сотрудник лаборатории инженерного профиля 

050013, Республика Казахстан, г.Алматы, , ул.Сатпаева 22 

Akerke Almaskyzy Kanykeshova – researcher at the Engineering Laboratory

050013, Republic of Kazahstan, Almaty, Satpayev street, 22

a.aslmasovna@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0002-0258-8277СапаргалиИ. О.SapargaliI. O.

Инабат Омирузакқызы Сапаргали – Сатбаев Университет, научный сотрудник лаборатории инженерного профиля 

050013, Республика Казахстан, г.Алматы, , ул.Сатпаева 22

Inabat Omiruzakkyzy Sapargali – researcher at the Engineering Laboratory

050013, Republic of Kazahstan, Almaty, Satpayev street, 22

sapargali.i@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-1438-6568СеймухановаЛ. Н.SeimukhanovaL. N.

Лаура Нурланкызы Сеймуханова – научный сотрудник лаборатории инженерного профиля

050013, Республика Казахстан, г.Алматы, , ул.Сатпаева 22

Laura Nurlanovna Seimukhanova – researcher at the Engineering Laboratory

050013, Republic of Kazahstan, Almaty, Satpayev street, 22

lauraseimuhanova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5014-9407БексейтоваК. С.BexeitovaK. S.

Қалампыр Сунакбаевна Бексейтова – научный сотрудник лаборатории инженерного профиля, доктор философии

050013, Республика Казахстан, г.Алматы, , ул.Сатпаева 22

Kalampyr Sunakbaevna Bexeitova – researcher at the Engineering Laboratory

050013, Republic of Kazahstan, Almaty, Satpayev street, 22

bekalsu@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3858-9477АзатС.AzatS.

Сейтхан Азат – PhD, профессор, руководитель  лаборатории инженерного профиля

050013, Республика Казахстан, г.Алматы, , ул.Сатпаева 22

Seitkhan Azat – Head of the Engineering Laboratory

050013, Republic of Kazahstan, Almaty, Satpayev street, 22

seytkhan.azat@gmail.comSatbayev UniversityКазахстанSatbayev UniversityKazakhstan20252501202614(20)645653Copyright © Каныкешова А.А., Сапаргали И.О., Сеймуханова Л.Н., Бексейтова К.С., Азат С., 20262026Каныкешова А.А., Сапаргали И.О., Сеймуханова Л.Н., Бексейтова К.С., Азат С.Kanykeshova A.A., Sapargali I.O., Seimukhanova L.N., Bexeitova K.S., Azat S.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/1993

В работе исследована эффективность природного цеолита и его модифицированных форм для удаления стабильного изотопа йода (¹²⁷I) из водных растворов. Природный цеолит модифицирован ионами серебра (Ag⁺) и меди (Cu²⁺) методом ионного обмена. Структура и химический состав модифицированных образцов изучены с использованием рентгенофлуоресцентного анализа (XRF), рентгенографии (XRD) и сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным рентгеновским анализом (SEM-EDX).Результаты кинетических экспериментов показали, что Cu-модифицированный цеолит быстрее достигает сорбционного равновесия по сравнению с Ag-модифицированным аналогом. Время достижения равновесия для Cu-модифицированного цеолита составило приблизительно 30,5 часов, тогда как для Ag-модифицированного образца – около 36,0 часов. Степень удаления йода из водных растворов в обоих случаях была высокой и составила 99,4% для Cu-модифицированного цеолита и 99,1% для Ag-модифицированного.Анализ изотерм сорбции показал, что данные лучше всего описываются моделью Ленгмюра с коэффициентом детерминации (R²) более 0,98. При этом расчётная максимальная сорбционная ёмкость модифицированных цеолитов оказалась выше, чем у природного цеолита.Полученные результаты подтверждают высокую эффективность и экологическую безопасность металломодифицированных цеолитов в качестве сорбентов для удаления йодсодержащих загрязнений из водных растворов. Особое практическое значение имеет Cuмодификация, которая демонстрирует улучшенную кинетику сорбции, что делает её перспективной для применения в технологиях очистки воды.

The study evaluated the performance of natural zeolite and its modified forms for removing the stable iodine isotope (^127I) from aqueous solutions. The natural zeolite was modified with silver (Ag⁺) and copper (Cu²⁺) ions via an ion-exchange method. The structure and chemical composition of the modified samples were characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray analysis (SEM-EDX).Kinetic experiments showed that the Cu-modified zeolite reached sorption equilibrium faster than its Ag-modified counterpart. The time to equilibrium was approximately 30.5 h for the Cu-modified zeolite and about 36.0 h for the Ag-modified sample. In both cases, iodine removal from aqueous solutions was high: 99.4% for the Cu-modified zeolite and 99.1% for the Ag-modified zeolite.Analysis of the adsorption isotherms indicated that the data were best described by the Langmuir model, with a coefficient of determination R² > 0.98. The calculated maximum sorption capacity of the modified zeolites exceeded that of the natural zeolite.These results confirm that metal-modified zeolites are highly effective and environmentally safe sorbents for the removal of iodine-containing contaminants from water. Of particular practical interest is the Cu modification, which exhibits improved sorption kinetics and is therefore promising for water treatment technologies.

удаление радионуклидовмодифицированный цеолитадсорбция йодананочастицы серебраионы медиочистка водыradionuclide removalmodified zeoliteiodine adsorptionsilver nanoparticlescopper ionswater purificationАвторы выражают благодарность Министерству высшего образования и науки Республики Казахстан, выделившему грантовый проект ИРН:BR27199301 «Разработка климатически-нейтральных новых материалов, передовых технологий и методов для защиты окружающей среды от антропогенных загрязнений и изменения климата.»ReferencesCarbon adsorbents for the uptake of radioactive iodine from contaminated water effluents: A systematic review / M. Kunarbekova et al // Journal of Water Process Engineering. – 2024. – Vol. 67. – Art. 106174. https://doi.org/10.1016/J.JWPE.2024.106174.Carbon adsorbents for the uptake of radioactive iodine from contaminated water effluents: A systematic review / M. Kunarbekova et al // Journal of Water Process Engineering. – 2024. – Vol. 67. – Art. 106174. https://doi.org/10.1016/J.JWPE.2024.106174. (In English).Комплексный метод очистки микропластика в воде с использованием сорбентов / И.О. Сапаргали и др. // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. – 2025. – С. 412-420. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-1(17)-51.Kompleksnyi metod ochistki mikroplastika v vode s ispol'zovaniem sorbentov / I.O. Sapargali i dr. // Vestnik Universiteta Shakarima. Seriya tekhnicheskie nauki. – 2025. – S. 412-420. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-1(17)-51. (In Russian).Highly efficient iodide adsorption from medical radioactive wastewater by strong alkaline anion exchange fiber / Z. Liao et al // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2024. – Vol. 12, № 1. – Art. 111783. https://doi.org/10.1016/J.JECE.2023.111783.Highly efficient iodide adsorption from medical radioactive wastewater by strong alkaline anion exchange fiber / Z. Liao et al // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2024. – Vol. 12, № 1. – Art. 111783. https://doi.org/10.1016/J.JECE.2023.111783. (In English).Alotaibi A. Modification of clinoptilolite as a robust adsorbent for highly-efficient removal of thorium(IV) from aqueous solutions / A. Alotaibi, A. Ismail // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2022. – Vol. 19, № 21. – Art. 13774. https://doi.org/10.3390/ijerph192113774.Alotaibi A. Modification of clinoptilolite as a robust adsorbent for highly-efficient removal of thorium(IV) from aqueous solutions / A. Alotaibi, A. Ismail // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2022. – Vol. 19, № 21. – Art. 13774. https://doi.org/10.3390/ijerph192113774. (In English).Cesium selectivity of natural zeolites (clinoptilolite, mordenite) in aqueous systems / H. Taira et al // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. – 2017.Cesium selectivity of natural zeolites (clinoptilolite, mordenite) in aqueous systems / H. Taira et al // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. – 2017. (In English).Modifying natural zeolites to improve heavy metal adsorption / Е. Kuldeyev et al // Water. – 2023. – Vol. 15, № 12. – Art. 2215. https://doi.org/10.3390/w15122215.Modifying natural zeolites to improve heavy metal adsorption / E. Kuldeyev et al // Water. – 2023. – Vol. 15, № 12. – Art. 2215. https://doi.org/10.3390/w15122215. (In English).Natural zeolites in water treatment – how effective is their use / J. Margeta et al // Water Treatment. – 2013. https://doi.org/10.5772/50738.Natural zeolites in water treatment – how effective is their use / J. Margeta et al // Water Treatment. – 2013. https://doi.org/10.5772/50738. (In English).Removal of radioactive iodine and cesium in water purification / S. Kitada et al // Desalination and Water Treatment. – 2015. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.923205.Removal of radioactive iodine and cesium in water purification / S. Kitada et al // Desalination and Water Treatment. – 2015. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.923205. (In English).Highly efficient removal of radioactive iodine anions by nano-silver modified activated carbon fiber X. Chen et al // Applied Surface Science. – 2024. – Vol. 643. – Art. 158644. https://doi.org/10.1016/J.APSUSC.2023.158644.Highly efficient removal of radioactive iodine anions by nano-silver modified activated carbon fiber X. Chen et al // Applied Surface Science. – 2024. – Vol. 643. – Art. 158644. https://doi.org/10.1016/J.APSUSC.2023.158644. (In English).Capture of iodine and organic iodides using silica zeolites and the semiconductor behaviour of iodine in a silica zeolite / T.C.T. Pham et al // Energy & Environmental Science. – 2016. https://doi.org/10.1039/c5ee02843d.Capture of iodine and organic iodides using silica zeolites and the semiconductor behaviour of iodine in a silica zeolite / T.C.T. Pham et al // Energy & Environmental Science. – 2016. https://doi.org/10.1039/c5ee02843d. (In English).Davis M.E. Zeolites from a materials chemistry perspective / M.E. Davis // Chemistry of Materials. – 2013. https://doi.org/10.1021/cm401914u.Davis M.E. Zeolites from a materials chemistry perspective / M.E. Davis // Chemistry of Materials. – 2013. https://doi.org/10.1021/cm401914u. (In English).Efficient removal of cesium from low-level radioactive liquid waste using natural and impregnated zeolite minerals / E.H. Borai et al // Journal of Hazardous Materials. – 2009. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.07.033.Efficient removal of cesium from low-level radioactive liquid waste using natural and impregnated zeolite minerals / E.H. Borai et al // Journal of Hazardous Materials. – 2009. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.07.033. (In English).

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