ЦИКЛИЧЕСКОЕ ПОВЫШЕНИЕ ЦЕННОСТИ ОТРАБОТАННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦЕОЛИТОВЫХ АДСОРБЕНТОВ В ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫХ ПРОДУКТАХ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ: РЕГЕНЕРАЦИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ДЛЯ КОНКРЕТНОГО ПРОДУКТА
DOI:
https://doi.org/10.66960/jof.3093-8899.00031Ключевые слова:
отработанный цеолит, молекулярное сито, почвенный мелиорант, улучшитель почвы, емкость катионного обмена, засоленность, торфяной субстрат, циркулярная экономика, FTIR, XRDАннотация
Отработанные промышленные цеолитные адсорбенты из установок осушки газа, очистки углеводородов и молекулярно-ситового разделения представляют собой поток минеральных отходов, имеющий потенциальную ценность для устойчивого управления почвами. В данном исследовании разрабатывается специфичный циркулярный маршрут для переработки отработанных цеолитов типов CaA, NaA и KA в три продукта для улучшения почвы: ZeoMeliorant-CaA для засоленных и уплотненных почв, ZeoModifier-NaA/KA для удержания питательных веществ в культивируемых и тепличных почвах и ZeoSubstrate-15 для торфяных питательных сред. Предлагаемый маршрут включает механическую подготовку, термическую регенерацию при 530–550 °C, опциональную микроволновую активацию, мягкую модификацию лимонной кислотой, промывку, сушку и фракционирование. В статье также устанавливаются матрица тестирования почвы и критерии контроля безопасности для сельскохозяйственного использования. Предварительная оценка на основе моделей показывает, что правильно регенерированные цеолитные продукты могут улучшить влагоемкость, катионообменную способность и биологический отклик, одновременно снижая стресс, связанный с засолением, при правильном выборе дозы и целевой среды. Характеристики FTIR и XRD используются для проверки удаления органических остатков, модификации поверхности и сохранения алюмосиликатного каркаса типа A/LTA. Подход связывает управление отходами промышленных адсорбентов с мелиорацией почв, удержанием питательных веществ и улучшением субстрата, однако для окончательной агрономической валидации требуются измеренные данные XRF/ICP, FTIR, XRD, pH, EC, CEC, остаточных углеводородов, тяжелых металлов, всхожести и вегетационных опытов.
Библиографические ссылки
Szerement, J.; Szatanik-Kloc, A.; Jarosz, R.; Bajda, T.; Mierzwa-Hersztek, M. Contemporary applications of natural and synthetic zeolites from fly ash in agriculture and environmental protection. Journal of Cleaner Production 2021, 311, 127461. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127461 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127461
Szatanik-Kloc, A.; Szerement, J.; Adamczuk, A.; Jozefaciuk, G. Effect of low zeolite doses on plants and soil physicochemical properties. Materials 2021, 14, 2617. https://doi.org/10.3390/ma14102617 DOI: https://doi.org/10.3390/ma14102617
Kukowska, S.; Szewczuk-Karpisz, K. Management of the soil environment using biochar and zeolite in various combinations: impact on soil condition and economical aspects. Journal of Soils and Sediments 2025, 25, 77–108. https://doi.org/10.1007/s11368-024-03914-7 DOI: https://doi.org/10.1007/s11368-024-03927-2
Kakabouki, I.; Roussis, I.; Mavroeidis, A.; Stavropoulos, P.; Kanatas, P.; Pantaleon, K.; Folina, A.; Beslemes, D.; Tigka, E. Effects of zeolite application and inorganic nitrogen fertilization on growth, productivity and quality of crops. Sustainability 2025, 17, 2178. https://doi.org/10.3390/su17052178 DOI: https://doi.org/10.3390/su17052178
Aiad, M.A.; et al. Combined application of compost, zeolite and a raised bed planting method alleviate salinity stress and improve cereal crop productivity in arid regions. Agronomy 2021, 11, 2495. https://doi.org/10.3390/agronomy11122495 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy11122495
Ahmad, A.; Ijaz, S.S.; Zhao, F.; Rafa, H.U.; Farid, G. The effect of zeolitic fertilizer on nitrogen retention in soil and its availability to plants. Nitrogen 2025, 6, 46. https://doi.org/10.3390/nitrogen6020046 DOI: https://doi.org/10.3390/nitrogen6020046
M.P. Yunusov, Sh.T. Gulomov, Kh. A. Nasullayev, D.P.K. Turdiyeva, N.F. Isayeva, I.S.K. Abdurakhmanova, B.D. Mustafayev, D. Yu. Murzin. Mitigating the environmental impact by synthesis of adsorbents from aluminium-containing waste. Waste and Biomass Valorization 2024, 06, 3307-3321. https://doi.org/10.1007/s12649-023-02387-y DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-023-02387-y
Ghorbani, M.; Amirahmadi, E.; Konvalina, P.; Moudry, J.; Barta, J.; Kopecky, M. Comparative influence of biochar and zeolite on soil hydrological indices and growth characteristics of corn. Water 2022, 14, 3506. https://doi.org/10.3390/w14213506 DOI: https://doi.org/10.3390/w14213506
Asghari, H.R.; et al. Effectiveness of biochar and zeolite soil amendments in reducing pollution of municipal wastewater from nitrogen and coliforms. Sustainability 2022, 14, 8880. https://doi.org/10.3390/su14148880 DOI: https://doi.org/10.3390/su14148880
Zheng, X.J.; et al. Assessment of zeolite, biochar, and their combination for stabilization of potentially toxic elements in contaminated soil. ACS Omega 2020, 5, 27374–27382. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03710 DOI: https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03710
Ibrahim, E.A.; et al. Effects of biochar, zeolite and mycorrhiza inoculation on soil properties, heavy metal availability and cowpea growth in a multi-contaminated soil. Scientific Reports 2023, 13, 22334. https://doi.org/10.1038/s41598-023-49648-3 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-33712-z
Jevremovic, A.; Rankovic, M.; Janosevic Lezajic, A.; Uskokovic-Markovic, S.; Nedic Vasiljevic, B.; Gavrilov, N.; Bajuk-Bogdanovic, D.; Milojevic-Rakic, M. Regeneration or repurposing of spent pollutant adsorbents in environmental catalysis. Catalysts 2021, 11, 884. https://doi.org/10.3390/catal11080884 DOI: https://doi.org/10.3390/catal11080884
M.P Yunusov, Sh.B Djalаlova, Kh.A. Nasullaev. Sh.T Gulomov. New Catalytic Systems for Hydrofining and Dearomatization Processes of Oil Fractions. Catalysis for Sustainable Energy, 2016 3/1. https://doi.org/10.1515/cse-2016-0003 DOI: https://doi.org/10.1515/cse-2016-0003
Popadic, D.; Gavrilov, N.; Krstic, J.; Nedic Vasiljevic, B.; Janosevic Lezajic, A.; Uskokovic-Markovic, S.; Milojevic-Rakic, M.; Bajuk-Bogdanovic, D. How to obtain maximum environmental applicability from natural spent adsorbents. Recycling 2025, 10, 68. https://doi.org/10.3390/recycling10030068
Farro, N.W.; et al. Characterization by XRD and FTIR of zeolite A synthesized from industrial residues. Chemical Engineering Transactions 2023, 99, 85–90. https://doi.org/10.3303/CET2399114
White, R.L. A temperature perturbation infrared spectroscopy study of zeolite water and framework vibrations. Minerals 2024, 14, 104. https://doi.org/10.3390/min14010104 DOI: https://doi.org/10.3390/min14010104
Treacy, M.M.J.; Higgins, J.B. Collection of Simulated XRD Powder Patterns for Zeolites, 4th ed.; International Zeolite Association: 2001. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-044450702-0/50129-5
Guida, S.; Potter, C.; Jefferson, B.; Soares, A. Preparation and evaluation of zeolites for ammonium removal from municipal wastewater through ion exchange process. Scientific Reports 2020, 10, 12426. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69348-6 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-69348-6
Gholamhoseini, M.; et al. Zeolite-amended cattle manure effects on sunflower yield, seed quality, water use efficiency and nutrient leaching. Soil and Tillage Research 2013, 126, 193–202. https://doi.org/10.1016/j.still.2012.08.009 DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2012.08.002
Szewczuk-Karpisz, K.; Tomczyk, A.; Kercheva, M.; Paparkova, T.; Grygorczuk-Planeta, K.; Siryk, O.; Kukowska, S.; Panek, R. Reclamation of degraded soils: analysis of selected parameters after organic/inorganic modification. Materials 2021, 14, 6798. https://doi.org/10.3390/ma14226798 DOI: https://doi.org/10.3390/ma14226798
Tokova, L.; Igaz, D.; Horak, J.; Aydin, E. Effect of biochar application and re-application on soil bulk density, porosity, saturated hydraulic conductivity and soil water availability. Agronomy 2020, 10, 1005. https://doi.org/10.3390/agronomy10071005 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy10071005
Alkharabsheh, H.M.; et al. Biochar and its broad impacts in soil quality and fertility, nutrient leaching and crop productivity: A review. Agronomy 2021, 11, 993. https://doi.org/10.3390/agronomy11050993 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy11050993
Yunusov M.P., Nasullaev Kh. A., Gulomov Sh. T., Isaeva N.F., Mustafaev B.D., Rakhimjanov B.B., Khodjiev R.G. Analysis of the results of experimental sorbent for chloride compounds removal. J: Chemical problems. 2020, Vol. 18 Issue 3, p366-375. 10p. https://doi.org/ 10.32737/2221-8688-2020-3-366-375 DOI: https://doi.org/10.32737/2221-8688-2020-3-366-375
Rigaku. Structural characterization of zeolite by X-ray diffraction and PDF analysis. Application Note, 2023.
International Zeolite Association. Characterization by IR spectroscopy. Verified synthesis and characterization methods for zeolites.
Загрузки
Метрика
Выпуск
Раздел
Лицензия
Авторские права © 2026 Dilnavoz Qoraeva, Aziz Sultonov, Shukhratkodir Gulomov, Mavluda Mirzaahmedova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Данная работа лицензирована на условиях международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
Как цитировать
