CC BY
52
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
СОРБЦИЯ ИОНОВ МЕДИ (II) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НА МОДИФИЦИРОВАННОМ ВЕРМИКУЛИТЕ Курманалиев М.К.1, Жанабаева Ж.Т.2 Email: [email protected]
1Курманалиев Мусрепбек Курманалиевич - доктор химических наук, профессор; 2Жанабаева Жадыра Танатаровна - магистр, кафедра химии, химической технологии и экологии, Алматинский технологический университет, г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: в работе обоснована возможность изменения активных центров вермикулита для получения сорбентов для извлечения ионов металлов. Модификацию вермикулита проводили соляной кислотой в течение 6 ч при постоянном перемешивании и температуре 30°С. Концентрацию соляной кислоты варьировали от 5% до 20%. Обработка вермикулита раствором соляной кислоты низкой концентрации приводит к увеличению обменной емкости сорбента. Модифицированный вермикулит является эффективным сорбентов для сорбции и разделения ионов металлов.
Ключевые слова: сорбент, вспученный вермикулит, обменная емкость.
SORPTION OF IONS OF COPPER (II) FROM WATER SOLUTIONS
ON THE MODIFIED VERMICULITE 12 Kurmanaliev M.K.1, Zhanabayeva Zh.T.2
1Kurmanaliev Musrepbek Kurmanalievich - Doctor of Chemistry, Professor; 2Zhanabayeva Zhadyra Tanatarovna - master, DEPARTMENT OF CHEMISTRY, CHEMICAL TECHNOLOGY AND ECOLOGY, ALMATY TECHNOLOGICAL UNIVERSITY, ALMATY, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: in work the possibility of change of the active centers of vermiculite for receiving sorbents for extraction of ions of metals is based. Modi fication of vermiculite was carried out with hydrochloric acid for 6 hours with constant stirring and a temperature of 30 ° C. The concentration of hydrochloric acid varied from 5% to 20%. Vermiculite processing by solution of hydrochloric acid of low concentration leads to increase in exchange capacity of a sorbent. The modified vermiculite is effective sorbents for sorption and division of ions of metals.
Keywords: sorbent, exfoliated vermiculite, exchange capacity.
УДК 66.081.312
Одной из актуальных проблем является очистка сточных вод. Сегодня существует много способов ее очищения [1]. Одним из самых распространенных методов является сорбционная очистка промышленных сточных вод от наличия неорганических и органических загрязнений. Целью настоящей работы явилось исследование закономерностей сорбции ионов меди (II) из водных растворов их солей на модифицированном вермикулитовом сорбенте.
В качестве объектов исследования были взяты вермикулит Кулантауского месторождения Туркестанской области. Вермикулит представляет собой минерал из класса гидрослюд (Mg+2, Fe+2, Fe+3)3[(Al, Si)4O10KOH)24H2O. В работе был использован вспученный вермикулит.
Модификацию вермикулита проводили соляной кислотой в течение 6 ч при постоянном перемешивании и температуре 30°С. Концентрацию соляной кислоты варьировали от 5% до 20%. Затем раствор отфильтровывали, вермикулит отмывали дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод, сушили сначала при комнатной температуре, затем при 70°С.
Кинетику сорбции исследовали методом ограниченного объема раствора. Для получения кинетических кривых сорбции в серию пробирок помещали навески т сорбента по 0,1 г, заливали их 10 мл (V) водного раствора сульфата меди (II) и выдерживали от 5 мин до 8 ч при перемешивании. Начальная концентрация Со ионов металлов составляла 1,5-10-4 моль-л-1. Через определенные промежутки времени раствор отделяли от сорбента фильтрованием и определяли в нем текущую концентрацию меди (II) на фотоколориметре КФК-3.
Сорбционную емкость Ах сорбентов в каждый данный момент времени рассчитывали по формуле:
А т = ^^ ■ V (1)
т
В условиях установившегося равновесия в системе определяли равновесную концентрацию ионов меди в растворе СР и рассчитывали равновесную сорбционную емкость сорбентов АР:
(С0-Ср)
Ар=—(2)
Степень извлечения а(%) определяли следующим образом:
а = 1 0 0 (3)
Со
Определение кажущейся плотности проводили пикнометрический в гексане. Ранее нами [2] было установлено оптимальное значение рН при сорбции ионов меди на немодифицированном вермикулите. При этом максимальная обменная емкость сорбенте достигнута в области рН 5=7. Поэтому все исследования проведены при рН=5. Обработку вспученного вермикулита проводили соляной кислотой разной концентрации: 5%, 10%, 15% и 20%.
На рисунке 1 представлены изменение кажущейся плотности вермикулите после обработки соляной кислотой.
Рис. 1. Изменение плотности вспученного и модифицированного вермикулита
Из рисунка видно, что при обработке соляной кислотой низкой концентрации резко снижается плотность вермикулита и дальнейшее увеличение концентрации кислоты приводит к повышению плотности. Уменьшение плотности вермикулита, по-видимому, связано с удалением ионов, находящихся в межслоевом пространстве.
На рисунке 2 представлены кинетические кривые сорбции ионов меди растворов Си804, модифицированными и немодифицированном сорбентах.
из водных
Рис. 2. Кинетические кривые сорбции ионов меди на вермикулитовом сорбентах: 1-вермикулит
+ 10% НС1; 2-вермикулит-15% НС1; 3- вермикулит + 20% НС1; 4-вермикулит вспученный
немодифицированный
Из рисунка следует, что обработка вермикулита соляной кислотой способствует повышению обменной емкости сорбента. Максимальная обменная емкость достигается при обработке 10%-ной соляной кислотой. Дальнейшие повышение концентрации соляной кислоты снижает величину обменной емкости. Такое поведение модифицированного вермикулита с раствором, соляной кислоты разной концентрации можно объяснить серезным изменением структуры сорбента. Извлечение ионов из кристаллической решетки и межслоевого пространства увеличивает размер пор и увеличивает число кислотных групп.
В таблице 1 представлены результаты сорбции ионов меди модифицированными сорбентами.
Таблица 1. Сорбционные показатели модифицированного вермикулита
Сорбент АР, мг-экв/г KD, мл/г а, %
Вспученный вермикулит 0,91 340,50 97,8
Вермикулит -5% НС1 1,22 324,36 98,7
Вермикулит -10% НС1 1,45 280,50 99,4
Вермикулит -15% НС1 1,32 296,1 98,8
Вермикулит -20% НС1 1,20 316,15 98,0
Таким образом, кислотная модификация приводит к увеличению обменной емкости сорбента по отношению у ионам меди и такие сорбенты можно использовать для извлечение ионов металлов из их водных растворов. Выводы
1. Обработка вермикулита раствором соляной кислоты низкой концентрации приводит к увеличению обменной емкости катионита.
2. Модифицированные вермикулиты является эффективными сорбентами для извлечения ионов металлов.
Список литературы /References
1. Ергожин Е.Е., Чалов Т.К., Ковригина Т.В. Синтетические и природные иониты для сорбционных технологий.- Алматы, 2018. С.440.
2. Курманалиев М.К., Жанабаева Ж.Т. Изучение возможности применения вермикулита в качестве сорбента ионов меди (II) // Инновационные процессы в науке и образовании, II Международной научно-практической конференции, г.Пенза, 2019. С. 21-24.
