Кинетика ионного обмена на дисперсном кремнезёме - опоке Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10/2015 ISSN 2410-700Х_

процесса восстановительного N-алкилирования анилина формальдегидом, что отражается в ускорении накопления конечных продуктов реакции. Однако, вне зависимости от концентрации катализатора с увеличением конверсии метиленанилина (МА) наблюдается снижение соотношения N-монометиланилина (ММА) к N^-диметиланилину (ДМА), т.е. селективность процесса уменьшается с увеличением конверсии.

Для установления влияния давления водорода на скорость и селективность восстановительного N-алкилирования анилина формальдегидом была проведена серия экспериментов с давлением водорода от 0.8 до 5.0 МПа.

Установлено, что скорость накопления целевого продукта от давления зависит не линейно. Наблюдается рост скорости накопления ММА с увеличением давления от 0.8 до 3.0 МПа и спад скорости накопления с 3.0 МПа и далее. Максимум селективности в 62.7% при 40%-ой конверсии, как и максимум скорости накопления ММА наблюдается при 3.0 МПа:

Для установления влияния температуры на скорость и селективность восстановительного N -алкилирования анилина формальдегидом была проведена серия экспериментов с варьированием температуры от 900С до 1400С при оптимальных концентрации рутения и температуре.

Установлено, что скорость накопления ММА от температуры зависит не линейно. Наблюдается рост скорости накопления ММА от 900С до 1200С, а при дальнейшем увеличении температуры происходит уменьшение скорости накопления этого вещества.

Максимум селективности зарегистрирован при температуре 1300С и составляет 91.3 % при 40 % конверсии метиленаилина.

Максимум селективности процесса с использованием 3% рутениевого катализатора, стабилизированного в сверхсшитом полистироле MN-100, в среде этанола достигается при следующих условиях: концентрация катализатора - 3.10* 10-4 моль/л; давление 3.0 МПа.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Грант №15-08-01678).

Список использованной литературы:

1. Carey F.A., Sundberg R.J. Advanced Organic Chemistry. New York: Kluwer Academic/Plemum Publishers, 2001. Part B, 981 р.

© А.В. Быков, Г.Н. Демиденко, Г.В. Самойлова, 2015

УДК 544.723:622.357.5

Кондрашова Анжела Владимировна

кандидат химических наук, доцент СГАУ

г. Саратов, РФ E-mail: angela70-03@mail.ru

КИНЕТИКА ИОННОГО ОБМЕНА НА ДИСПЕРСНОМ КРЕМНЕЗЁМЕ - ОПОКЕ

Аннотация

Экспериментально исследована кинетика ионного обмена ионов Cu2+, Co2+ на Na-форме дисперсного кремнезёма - опоки в зависимости от концентрации исходного раствора и размера зерна сорбента.

Ключевые слова

кинетика, сорбция, ионный обмен, дисперсный кремнезём - опока, зерно сорбента.

В данной работе представлены результаты изучения кинетики ионного обмена металлов Cu (II) и Co (II) на опоке в Na-форме в зависимости от концентрации исходного раствора и размера зерна сорбента [1, с. 36].

В процессе ионного обмена в интервале времени от 0 до 60 минут действуют два механизма: внешне - и внутридиффузионный. В небольшом временном интервале от 0 до 2 минут количество поглощённого катиона будет определяться обменом на поверхности частиц опоки, поэтому в данном случае будет действовать только внешнедиффузионный механизм.

Кинетические зависимости гетерогенного ионообменного процесса Cu2+ и Co2+ приведены на рис. 1.

F

0 10 20 30 40 50 60

Рисунок 1 - Кинетические кривые ионного обмена Си2+, Со2+ на опоке (Со = 2,5 ммоль/л, фракция опоки 2 мм): 1 - Си2+ - 2 - Со2+ - (Со=7,0 ммоль/л, фракция 2 мм): 3 - Си2+ - 4 - Со2+ -

Как видно из рис. 1, время установления равновесия составляет 30 минут и в интервале от 2 до 30 минут количество поглощённого катиона будет определяться отношением скоростей обмена на поверхности и внутри зерна. В интервале от 30 минут до 60 минут количество поглощённого катиона определяется только обменом внутри зерна опоки.

Сравнивая скорости ионного обмена, удалось установить, что этот процесс реализуется по двум механизмам: внутридиффузионному и внешнедиффузионному. При этом наблюдается более сильная зависимость константы скорости реакции с увеличением концентрации исходного раствора от 2,5 до 7,0 ммоль/л, тогда как константа скорости обмена остаётся постоянной и будет равна 0,02 мин-1.

Анализ кинетических кривых ионного обмена на опоке (рис. 2) показывает, что по быстрому внешнедиффузионному механизму реализуется 80 - 95 % обменной ёмкости. При этом скорость внешнедиффузионного механизма возрастает с увеличением концентрации противоиона во внешнем растворе. Следует отметить, что здесь имеет место и внутридиффузионный механизм, однако его вклад в обменную ёмкость незначителен. За счёт медленного внутридиффузионного механизма при данном радиусе зерна опоки (2 мм) реализуется только 5-10 % обменной ёмкости, и скорость этой стадии не зависит от концентрации противоиона во внешнем растворе, что лишний раз подтверждает представление о внутридиффузионном механизме этой стадии.

г

0 1 2 3 4 5 6 7 ^

Рисунок 2 - Зависимость степени поглощения Б ионов металлов от ^т при Со = 2,5 ммоль/л: 1 - Си2+ ,2 -

Со2+ и при Со=7,0 ммоль/л: 3 - Си2+, 4 - Со2+

Изучение кинетики ионного обмена в зависимости от размера зерна адсорбента осуществлено из 2,5

ммоль/л раствора CuSO4. Полученные кинетические кривые приведены на рис. 3.

г

О 10 20 30 40 50 60

L , НИН

Рисунок 3 - Кинетические кривые ионного обмена Cu2+ на опоке в зависимости от размера зёрен опоки: 1 -

2 мм; 2 -4 мм; 3 - 6 мм.

Из кинетических кривых видно (рис. 3), что на мелком зернении опоки (2 мм) равновесие достигается через 25 минут, при этом степень извлечения меди из раствора составляет 90 %. С ростом зернения частиц опоки (6 мм) время, необходимое для достижения равновесия, увеличивается до 45 минут.

Сравнительная характеристика скорости ионного обмена адсорбции реализуется по двум механизмам: быстрому - внешнедиффузионному и медленному - внутридиффузионному. Доля обменной ёмкости, реализованной по внешнедиффузионному механизму, составляет 80-95% и незначительно возрастает с увеличением концентрации исходного раствора и уменьшением размера зерна опоки.

Рассчитанные значения константы скорости внешне - и внутридиффузионного механизма в зависимости от концентрации исходного раствора и размера зерна сорбента показали, что механизм лимитирующей стадии зависит от каждого из указанных выше параметров.

Список использованной литературы 1. Кондрашова А.В. Исследование кинетики ионного обмена катионов металлов на опоке / А.В. Кондрашова // Международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы естественных наук». 2011. С. 36-40

© А.В. Кондрашова, 2015

УДК 544.032.53

Кузьмина Лариса Владимировна

докт. физ-мат. наук, профессор КемГУ Газенаур Екатерина Геннадьевна канд. физ-мат. наук, доцент КемГУ Крашенинин Виктор Иванович

докт. физ-мат. наук, профессор КемГУ г. Кемерово, РФ E-mail: specproc@kemsu.ru

ВЛИЯНИЕ СВЕРХСЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА РАЗЛОЖЕНИЕ АЗИДА СЕРЕБРА

Аннотация

Работа посвящена исследованию влияния сверхслабых магнитных полей (10-3 - 10-6 Тл) на разложение, инициированное действием электрического поля и УФ-облучения в кристаллах азида серебра.