CC BY
76
тельная способность возрастает с 17 до 83 %), Си2+ (с 20 до 99 %), Сг6+ (с 10 до 40 %), ^2+. Значение суммарной статической активности для исходных ГК в этих условиях составляет 0,53 мг/г при средней степени извлечения 35 %. Для модифицированного ГП эти показатели составили соответственно 2,46 мг/г и 72 %.
Табл. 3. Результаты определения степени извлечения катионов металлов гуминовыми кислотами и препаратом из химических стоков ОАО «НАК «Азот» (V/m = 200)
Катионы металлов Концентрация, мг/л Степень извлечения, %
Исходная После контакта с ГК После контакта с ГП ГК ГП
Ni2+ 0,0150+0,0004 0,0097+0,0002 0,0026+0,0002 35 83
Zn2+ 0,0700+0,0010 0,0560+0,0010 0,0070+0,0010 20 90
Cd2+ 0,0006+0,0001 0,0005+0,0001 0,0001+0,0000 17 83
Pb2+ 0,0150+0,0003 0,0027+0,0002 0,0016+0,0002 82 89
Mn2+ 0,1500+0,0060 0,1300+0,0060 0,1000+0,0050 13 35
Al3+ 0,0600+0,0030 0,0460+0,0023 0,0430+0,0020 23 28
Fe3+ 3,0000+0,0030 0,4500+0,0250 0,0730+0,0020 85 98
Cu2+ 0,0200+0,0004 0,016+0,0004 0,0003+0,0001 20 99
Cr3+ 0,0700+0,0020 0,0420+0,0010 0,0350+0,0010 40 50
Cr6+ 0,0200+0,0005 0,0180+0,0004 0,0120+0,0003 10 40
Hg2+ 0,00001+0,00000 0,00001+0,00000 0,00000 0 100
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что модифицированные ГП по степени извлечения катионов металлов и обменной емкости сравнимы с синтетическими ионообменными материалами, а в некоторых случаях превосходят их.
УДК 541.8
1 2 2 1 Ю.М. Артемкина , Н.В. Плешкова , К.Р. Седдон , В.В. Щербаков
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 2Королевский университет Белфаста, Белфаст, Северная Ирландия
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ НЕКОТОРЫХ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ В АЦЕТОНИТРИЛЕ
В интервале температур 20 - 65 оС измерена удельная электропроводность концентрированных растворов четырех ионных жидкостей: 1-бутил-3-метилимидазолий бис {(трифторметил) сульфонил} амида, 1-бутил-3-метилимидазолий трифторметан сульфоната (трифлата), 1-октил-3-метилимидазолий трифлата и 1-бутил-3-метилпиридиний бис {(трифторметил) сульфонил} амида в ацетонитриле. Установлено, что при повышении концентрации ионной жидкости удельная проводимость раствора проходит через максимум, положение которого на оси концентраций не зависит от температуры. Рассчитана приведенная электропроводность исследованных растворов. Показано, что значения приведенной электропроводности в исследованном интервале концентраций не зависят от температуры.
В настоящей работе в интервале температур 20 - 150 оС измерена удельная электропроводность (ЭП) концентрированных растворов четырех ионных жидкостей: 1-бутил-3-метилимидазолий бис {(трифторметил) сульфонил} амида (ИЖ-I), 1-бутил-3-метилимидазолий трифторметан сульфоната (трифлата) (ИЖ-II), 1-октил-3-метилимидазолий трифлата(ИЖ-Ш) и 1-бутил-3-метилпиридиний бис {(трифторметил) сульфонил} амида (ИЖ-IV) в ацетонитриле.
Сопротивление R растворов ионных жидкостей (ИЖ) измерялось с помощью цифрового автоматического моста переменного тока Е 7-20 в интервале частот 0,5 - 50 кГц. С целью исключения влияния поляризационных процессов на результаты кондуктометрических измерений искомое сопротивление растворов находилось экстраполяцией его измеренного значения R к бесконечной частоте в координатах R - 1/F [1].
На рис. 1 в качестве примера представлена зависимость сопротивления раствора ИЖ-I от частоты при температуре 45 оС. Как следует из данных рис. 1, искомое значение сопротивления раствора составляет 137,84 Ом. Погрешность измерения удельной ЭП растворов ионных жидкостей не превышала 1 %.
Рис. 1. Зависимость сопротивления ИЖ-1 С = 6,734 моль/кг растворителя от частоты при температуре 45 °С в координатах R-1/F
При всех исследованных температурах удельная ЭП растворов ИЖ в ацетонитриле при повышении концентрации проходит через максимум, рис. 2, 3, причем положение максимума удельной ЭП на оси концентраций практически не зависит от температуры. Как следует из приведенных данных, характер концентрационной зависимости удельной электропроводности ИЖ в ацетонитриле совпадает с аналогичными зависимостями для растворов ассоциированных электролитов [2].
Для всех исследованных растворов ИЖ были рассчитаны значения приведенной ЭП ж/жшах. Приведенная ЭП представляет собой отношение удельной ЭП при данной концентрации к максимальной при данной температуре величине ЭП. Зависимости приведенной ЭП растворов ИЖ в ацетонитриле от концентрации электролита представлены на рис. 4, 5.
Из представленных на рис. 4, 5 данных видно, экспериментальные значения ж/жшах хорошо укладываются на единую зависимость при концентрациях ИЖ, которые не превышают 1,5 моль/л. В области концентраций С > 1,5 моль/л наблюдается расхождение значений ж/жшах, полученных при различных температурах. Возможной причиной наблюдаемого различия величин ж/жшах в концентрированных растворах ИЖ яв-
ляется, по-видимому, вязкость раствора, которая различным образом изменяется при увеличении концентрации ИЖ и при повышении температуры.
Рис. 2. Зависимость удельной электропроводности растворов ИЖ-1 в ацетонитриле от концентрации; значения температур (°С) указаны на графике
Рис. 3. Зависимость удельной электропроводности ИЖ- III в ацетонитриле от концентрации; значения температур (°С) указаны на графике
-#-20
-■-25 30
Ht-35
40
-0-45
50
-•-55 —60 65
С, моль/л
-»-20
-■-25 30
-*-35
40
-й-45
50
—55 —60 65
Рис. 4. Зависимость приведенной электропроводности ИЖ- II в ацетонитриле от концентрации; значения температур (°С) указаны на графике
Рис. 5. Зависимость приведенной электропроводности ИЖ-111 в ацетонитриле от концентрации; значения температур (°С) указаны на графике
Особый интерес представляет выяснение природы экстремума на концентрационных зависимостях растворов ИЖ в ацетонитриле, рис. 2 - 5. Существование максимума на концентрационной зависимости удельной ЭП является характерной особенностью растворов неассоциированных электролитов. Для объяснения наличия этого экстремума в растворах неассоциированных электролитов обычно используют представления о сольватации и ассоциации ионов в растворах и существовании в растворах различных структурных областей.
Предполагается, в частности, что в максимуме удельной ЭП все молекулы растворителя связаны в сольватных оболочках ионов, и дальнейшее повышение концентрации электролита приводит к существенному возрастанию ассоциации (и, соответственно, к снижению удельной ЭП), поскольку молекул растворителя уже не хватает для полной сольватации ионов.
Существование максимума на концентрационных зависимостях удельной ЭП растворов исследованных ионных жидкостей в ацетонитриле рис. 2 - 5, может быть также связано с процессами ассоциации в рассматриваемых растворах. Проведенные нами расчеты с использованием значений плотностей растворов показывают, что в растворах на одну молекулу ИЖ при концентрации, отвечающей максимуму удельной ЭП, приходится 10-12 молекул АН (ИЖ-1), 8 молекул АН (ИЖ-П), 14-16 молекул АН (ИЖ-III) и 10-12 молекул АН (ИЖ-ГУ). Можно предположить, что приведенные выше величины отвечают числам сольватации ионов ИЖ в ацетонитриле.
В разбавленных растворах ИЖ молекул растворителя хватает для сольватации ионов и удельная ЭП повышается с ростом концентрации ИЖ. При концентрации ИЖ, превышающей 1 - 1,5 моль/л молекул растворителя уже не хватает для полной сольватации ионов ИЖ. В результате в растворе начинают протекать процессы ассоциации с образованием недиссоциированных молекеул. Процессы ассоциации не могут не оказать влияние на величину удельной проводимости рассматриваемых растворов ионных жидкостей в ацетонитриле, которая уменьшается с ростом концентрации в области С > 1 - 1,5 моль/л.
Список литературы
1. Щербаков, В.В. //Электрохимия. 1998. Т.34. С. 121-124.
2. Харькин, В С. / В.С.Харькин, А.К. Лященко //Ж. Физ. химии. 1992. Т. 66. С. 22502255.
3. Барботина, Н.Н. / Барботина Н.Н., Барботина Т.Н., Вовнянко Е.Р.//В сб. «Успехи в химии и химической технологии». М. РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2004. Том 18, вып. 4, с. 89-93.
4. Барботина, Т.Н. / Барботина Т.Н.. Барботина Н.Н. //Успехи в химии и химической технологии: Сборник научных трудов. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. Том XIX, N 3, с. 12-15.
5. Артемкина, Ю.М. / Ю.М.Артемкина, Т.Н.Барботина //В сб. «Успехи в химии и химической технологии». М. РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2006. Том 20, №. 3, с. 27-33.
6. Артемкина, Ю.М. / А.Д.Кириллов, В.В.Щербаков //Физико-химические свойства растворов и неорганических веществ: сб. научн.тр. Вып. 182. -М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. С. 83-90.
7. Понамарева, Т.Н. / Т.Н. Понамарева, Ю.М.Артемкина, Н.Н.Барботина и др.//Физико-химические свойства растворов и неорганических веществ: сб. научн.тр. Вып. 182. -М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. С. 91-98.
