ВЕРМИКУЛИТ АСОСИДА ОЛИНГАН ИОНИТГА НИКЕЛ (II) ИОНЛАРИ СОРБЦИЯСИНИНГ ПСЕВДО-БИРИНЧИ ВА ПСЕВДО-ИККИНЧИ ТАРТИБЛИ КИНЕТИК МОДЕЛЛАРИ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ВЕРМИКУЛИТ АСОСИДА ОЛИНГАН ИОНИТГА НИКЕЛ (II) ИОНЛАРИ СОРБЦИЯСИНИНГ ПСЕВДО-БИРИНЧИ ВА ПСЕВДО-ИККИНЧИ ТАРТИБЛИ КИНЕТИК МОДЕЛЛАРИ

Обид Хамзаевич Турсунмуратов

Чирчиц давлат педагогика университета, таянч докторант

Фаёза Тургун кизи Хуррамова

Мирзо Улугбек номидаги Узбекистон Миллий университети

АННОТАЦИЯ

Вермикулит асосида олинган ионитга суньий эритмалардан №2+ ионларининг ютулиш цонуниятлари тадциц цилинди. Тадцицот натижалари асосида металл ионларининг ионитга сорбциясини псевдо-биринчи ва псевдо-иккинчи тартибли кинетик моделлар урганилди. Олинган кинетик параметрлар жараённинг псевдо-биринчи тартибли моделга буйсуниши хдмда, вермикулит асосида олинган ионитга N1 ионлари сорбцияланиши аницланди.

Калит сузлар: Вермикулит, сорбция, ионит, никел иони, кинетика, псевдо биринчи ва иккинчи кинетик модел.

КИРИШ

Бугунги кунда энг катта экологик муаммолардан бири бу саноат чицинди сувлари таркибидаги зарарли ва хавфли моддаларнинг ортиб бораётганлигидир. Экотизимдаги ифлосланиш сув ва шу билан усимликлар ва хайвонларнинг хаёти сезиларли таъсир цилади. Энг ёмон ифлослантирувчи моддалардан баъзилари табиий жараёнлар ва антропоген фаолият натижасида атроф-мухитга чицариладиган огир металл ионлари хисобланади. Бу метал ионлари тупланиши туфайли, хатто кичик консентрациялар хам тирик организмлар холатини сезиларли даражада ёмонлаштириши мумкин мухитни хосил цилади. Купгина саноат тармоцларидан чицадиган оцова сувлар таркибида турли хил огир металларнинг деярли барчасини учратиш мумкин. Айницса Со2+, Cr3+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+ каби ионларнинг бундай сувлардаги концентрацияларининг ошиши атроф мухитга зарарли таъсир курсатмоцда. Ушбу ифлосланитирувчи моддаларнинг ортиб бораётганлиги уларни чицинди сувлар таркибида олиб ташлашни талаб цилади [1].

АДАБИЁТЛАР ТАХ^ЛИЛИ ВА МЕТОДОЛОГИЯ

Сувли эритмалардан огир металларни олиб ташлашнинг бир канча усуллари мавжуд. Уларга анъанавий

January, 2023

413

усуллар: филтрлаш, коагулятсия ва ион алмашинуви. Бу усуллардан ион алмашинув усули мукобил усуллардан биридир. Металл ионларини олиб ташлашнинг ион алмашинув усули технологиялари, бу хатто паст консентрацияли металл ионлари учун хам самарали усул хисобланади. Сунгги пайтларда тадкикотлар "табиий ион алмашинувчи материаллар" га яъни табиий сорбентларга каратилмокда [2] .

Сорбентларнинг табиий келиб чикишига алохида эътибор берилишига асосий сабаб сотиб олиш харажатларининг камлиги ва фойдаланиш имкониятининг кенглиги кулай хисобланади. Табиий адсорбентлардан биосорбентлар, алуминосиликатлар ва сеолитлар куп таркалган. Алюмосиликат хисобланган гил минераллари табиий адсорбентларнинг энг мухим гурухидир. Гил минералларидан фойдаланишнинг асосий афзаллиги уларнинг нисбатан осон топилиши ва табиий келиб чикиши, ишлаб чикариш нархининг пастлиги ва термик ва механик каршилигининг юкорилиги хисобланади. Гил минералларига мисол килиб гидратланган вермикулитларни келтириш мумкин. Бу минерал таркибида асосан магний ва темир силикатлар учрайди.. Вермикулит металл ионларни олиб ташлаш учун яхши адсорбентлардан бири хисобланади [3].

Лой ва гил минераллар бир канча табиий куринишлари учрайди, масалан, монтмориллонит, вермикулит,иллит, каолинит ва бентонит мукобил сифатида танилган бир неча сабабларга кура огир металларни адсорбсиялаш учун ишлатиладиган материаллар иктисодий афзалликлар ва уларнинг узига хос хусусиятлари, масалан катта узига хос сирт юзаси, мукаммал физик ва кимёвий баркарорлик хусусиятларига эга.

Бошка арзон нархлардаги адсорбентлар хам урганилган, буларга биоадсорбентлар гурухига мансуб сув утлари ва хитозан мисол була олади. Лекин уларнинг самарадорлиги гил минералларидек эмас. Гил минералларидан вермикулит юкори самарадор сорбент хисобланади [4].

Вермикулитнинг келиб чикиши ва таркалиш таснифи мавжуд булиб, улар слюда минераларини учта асосий гурухга ажратади: каолинит гурухи, иллйит гурухи ва смектит-вермикулит гурухи. Смектит-вермикулит гурухларига мансуб вермикулит асосан калийли биотит, флогопитдан тозалаш натижасида хосил булади.

Вермикулитлар одатда жигарранг рангда ва бронза куринишида булади. Аслида ранг, таркибий кисмларнинг микдорига боглик булади. Компонентларнинг турига ва нисбатларига караб, кора рангдан тук жигар ранггача ва хаттоки яшил, сарик ва

January, 2023

414

саргиш-жигар ранггача узгаради. Минераларнинг таркибидаги фарклар нафакат рангга, балки баъзи бошка хусусиятларга хам таъсир килади [5].

Вермикулит гидратланган алюминий ва магний силикатига эга булиб, харорат 650-10000C гача киздирилганда, вермикулитнинг зарралари катламлар ва структуравий сувларнинг бугга айланиши туфайли асл хажмига нисбатан 830 баравар кенгаяди. Совутгандан сунг кенгайтирилган вермикулит янги хажмини саклайди. Кенгайтирилган вермикулит зарралари хаво бушликлари билан ажратилган ингичка плиталар сифатида каралади. Вермикулит ёрдамида ишлаб чикарилган материаллар ва махсулотлар кислота таъсирида ёнмайдиган, биологик ва нейтрал булиб, деформацияга чидамлилиги билан баркарор кучга эга хисобланади. Кенгайтирилган вермикулитнинг узига хос тортишиш кучи жуда паст. Ундан полимер асосидаги композициялар ишлаб чикаришда фойдаланиш мумкин булади [6].

Хозирги кунгача вермикулитни сорбциялаш хоссалари, чикинди сувларни тозалашда куллаш кенг урганилиб келинмокда ва тажриба натижалари уни Pb(II), Cd(II), Cu(II) ва бошкалар каби огир металларни чикинди сувлардан тозалаш учун мос адсорбент эканлигини урганилган. Вермикулитга огир металларнинг адсорбцияси эндотермик жараёндир. Табиий "слюда" металл катионларининг адсорбцион механизмларига асосланиб, турли хил ишларда куриб чикилган ва энг мухим адсорбцион жойлар базал жойлар ва кристалларининг чеккаларида жойлашган гидроксил жойлар эканлиги урганилган [7].

Вермикулитлардаги катион алмашиниш кобилияти, бу сирт ва катламлараро ион алмашинуви жараёнлари хамда изоморфик алмашиниш натижасидир. Юкори сирт майдонлари билан боглик булган бундай хусусиятлар ушбу материалларни саноат ва маиший чикиндилардан огир металл ионларини олиб ташлаш учун адсорбент материаллар сифатида урганилган. Вермикулитнинг катион алмашиниш сигим даражаси катлам ва ташки юзада мавжуд булган алмашинадиган катионлар микдорига боглик булади. У доимий манфий заряд, катта сирт майдонларининг хусусиятларига ва катионларнинг сорбцияланиш кобилиятига эга, масалан, юкори катион алмашиниш кобилияти (120-140 ммол/мг) га тенгдир [8].

Оддий вермикулитнинг катион алмашиниш сигим киймати 89 смол (+)/кг эканлиги хам урганилган булиб, бу вермикулитлар учун характерли булганидан пастрок киймат (аслида 100-200 смоль (+)/кг га етади). Аммо маълумки, Палабора вермикулити таркибида хам, марказий жойларида хам узгарувчанликни намоён килади. Палабора

January, 2023

415

вермикулит соф вермикулит эмас, аксинча, флогопит / биотитнинг сувли гидратациясини перколация килиш натижасида хосил булган аралаш катламли вермикулит-биотитдир. Биотитнинг катламлараро фазасида мустахкамланган К+ катионларидан фаркли уларок, вермикулитлардаги гидратланган катламлараро ионлар нисбатан осон алмашинади[9].

Турли хил ишларда вермикулитнинг адсорбцион кобилияти огир металларга нисбатан эритманинг pH га богликлиги ва адсорбцион сигим эритманинг pH даражаси ошиш сабаби курсатилган. Вермикулитнинг адсорбцион кучига хароратнинг огир металларга (Мд(П), Cd(II), Cu(II), Pb(II), Ni(II), Zn(II), Co(II), Cr(III), Fe(II), Al(III), Ca(II) ва Mg(II)) нисбатан таъсири урганилган. Узгартирилган вермикулитда Cd(II), Cu(II), Cr(III), Pb(II) ва Zn(II) ни адсорбциялаш кобилияти харорат ошиши билан ортиб бориши аникланган [10].

Ушбу илмий ишда никел ионларининг адсорбенти сифатида вермикулитдан фойдаланиш имкониятини урганиб чикилди. Бунинг учун сунъий эритмалардан рангли металл ионларини ажратиб олишда Вермикулит асосида олинган ионитдан фойдаланилди. Бунда ионитга Ni2+ ионларини сорбция жараёнларининг механизмларига турли омилларнинг таьсири урганилди.

НАТИЖА ВА МУХОКАМА

Вермикулит асосида олинган ионитга сунъий эритмалардан Ni

2+

ионларининг сорбцияси урганилди. Бунинг учун Ni(NO3)2^6H2O

9+

кристаллигидратларидан фойдаланиб Ni ионларининг 0,1; 0,05; 0,025; 0,0125 мольл-1 концентрацияли эритмалар тайёрланди ва тайёрланган сунъий эритмалардан металл ионларининг сорбция давомийлиги 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300 мин ва 12, 24 соатларда урганилди. Бунинг учун HCl буйича статик алмашиниш сигими 2,5 мг-экв г-1 булган курук сорбент 0,3 г дан аналитик тарозида улчаб олиниб, хажми 250 мл булган конуссимон колбаларга солинди ва 100 мл дан туз эритмалари куйилди. Сорбциядан олдинги ва кейинги эритмалардаги металл ионларининг концентрация узгариши Спектрофотометр (Mikroplanshet rider Perkin Elmer) (А^Ш) ёрдамида аникланди (Ni2+ учун 720 нм тулкин узунликда).

Сорбентга ютилган металл иони микдори куйидаги тенглама оркали хисоблаб чикилган.

C - Cp )

qe =-i- х V

m

January, 2023

416

Бунда: qе-ионитга ютилган металл иони микдори моль/г, С0 - металл ионларининг дастлабки концентрация моль/л, С - металл ионларининг мувозанат концентрацияси моль/л; V - эритма хджми л; т - курук сорбент массаси(г) [11].

Маълумки сорбция жараёнининг механизмини (кимёвий реакция тезлиги, диффузияни бошкариш ва масса узатилишини) аниклашда кинетик моделлардан фойдаланилади. Сунгги йилларда турли хил кинетик моделлар псевдо биринчи тартибли, псевдо иккинчи тартибли ва бошка бир канча усуллардан фойдаланилмокда. Бунинг учун хлорид кислота буйича САС киймати 2,5 мг-экв/г булган вермикулит асосида олинган ионит ишлатилди.

Ушбу ишда куйидаги кинетик моделлардан фойдаланилди Псевдо-биринчи тартибли кинетик модель

Псевдо-биринчи тартибли кинетик модел куйидаги Лагергрен тенгламаси билан ифодаланади:

log( qe - qt) = log qe -

К

2,303

t

Бу тенгламада: qt ва qe маълум вактдаги ва мувозанатдаги сорбентнинг металларни сорбциялаган микдори (мг/г). к1-биринчи тартибли сорбция жараёни тезлик константаси (мин-1) булиб, log (qe - qt) ва t вактга нисбатан тузилган чизикли графигида кесишиш киялигининг бурчак киймати - k1/2,303 га тенг.

Тажрибада хисобланган Ni ионларининг ПВХ асосидаги полиамфолитга сорбцияланиш жараёни кинетикаси 1 - расмда, log(qe - qt) ва t вактга нисбатан тузилган графикдан псевдо биринчи тартибли кинетик параметрларини топиш оркали бахоланди.

2,5 2

1,5 ? 1

& 0 ,5

eg

о

- 0

-0,5 -1

♦ 0,1 M

■ 0,05 M А 0,025 M

♦ 0,0125 M

А 1600

вакт(мин)

♦2+

1 - расм. Вермикулит асосида олинган ионитга Ni ионлари сорбциясининг псэвдо-биринчи тартибли кинетик модели.

January, 2023

417

•2+

Шyнингдек Ni ионларининг вермикулит аcоcидаги ионитга cорбцияланиш жараëни кинетикаcи пcевдо-иккинчи тартибли кинетик параметрларини топиш оркали бахоланди.

Псевдо-иккинчи тартибли кинетик модель Шевдо-иккинчи тартибли кинетик моделл куйидаги тенглама билан ифодаланади [12].

t l l - = + (—)t

qt Kqe qe

Даетлабки cорбция даражаcи (t=0) куйидагича топилади:

h = k 2 qe2

Келтирилган тенгламаларда k2 тезлик константам, qe - маълум макали

cорбентга ютилган металл ионларининг микдори (мг/г), t-вакт (минут).

.2+

Ni ионларининг вермикулит ашоддаги ионитга шрбцияланиш жараëни кинетикаcи 2 - раcмда t/qe ва t вактга ндобатан тузилган графикдан пcевдо иккинчи тартибли кинетик параметрларини топиш оркали бахоланди.

• 0,1M 0,05 M

А 0,025

♦ 0,0125 M

20

18

16

г)/ 14

/г м 12

35 s 10

м

8

5Г

t/ 6

4

2

0

0

400

1200

1600

800 вакт(мин)

♦2+

2 - Расм. Вермикулит асосидаги ионитга Ni ионлари сорбциясининг псэвдо-иккинчи

тартибли кинетик модели.

Вермикулит асосидаги ионитга Ni ионларининг сорбцияланиш жараёни кинетикаси юцорида келтирилган 1 ва 2 - расмлардан фойдаланиб топилган

л

тезлик константалари (k1 ва k2) ва коррелация коеффицентлари (R) 1 -жадвалда келтирилган.

January, 2023

418

1 - жадвал.

♦2+

Вермикулит асосидаги ионитга Ni ионлари сорбциясининг кинетик курсаткичлари ва

фаолланиш энергияси.

Псевдо-биринчи тартибли

Псевдо-иккинчи тартибли

H к р « н о Мувозана Мувозана

a I© a © и л л « т е £ Дастлабки i (моль/л т адсорбция микдори Яе(мг г-1) ki (мин-1) R2 т адсорбция микдори Яе(мг г-1) k2 t -1 (г мг -1 мин ) R2 Ea кж/ моль

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,787

0,0125 92,8 0,006828 1 80

« 0,00578 0,6775

4 5 w 0,893

о w fr* 0,025 121,2 0,006898 1 102,5

икулит s ионит Ni2+ 0,05 145,9 0,007784 0,849 9 128,5 0,00645 0,007514 0,6799 0,6957 19,8

s а « П 0,1 164,8 0,007304 0,927 1 138,1 0,007578 0,6975

Уртача k1 ва k2

0,007203

0,00688

ХУЛОСА ВА ТАКЛИФЛАР

Мазкур олиб борилган кинетик тадкикотларда Вермикулит асосида олинган ионитга сунъий эритмалардан Ni ионларини сорбцияси псевдо-биринчи псевдо-иккинчи тартибли кинетик моделларнинг тезлик константалари хисоблаб топилди. Тадкикотларда куринадики ионларнинг ионитга ютилиши псевдо-биринчи тартибли кинетик моделга буйсунганлигидан далолат беради, хамда псевдо- биринчи тартибли кинетик

.9+ 9

моделнинг коррелятцион коеффисенти тегишли равишда

Ni (R2=0,7871-

0,9271), псевдо- иккинчи тартибли кинетик моделнинг коррелятцион

9_1_ 9 9_1_

коеффисенти Ni (R =0,6775-0,6975) кийматлар тенлиги аникланди. Бу эса Ni ионларинг Вермикулит асосида олинган ионитга сорбцияланишида металл ионлари билан бир каторда сорбент таркибидаги амино гурух хам таъсир курсатганлигидан далолат беради. Шунингдек эритмалардаги адсорбция константаси кийматининг харорат таъсирида узгаришини Аррениус куйидаги тенглама оркали ифодалади [13,14].

ln k2 = ln A0 - Ea / RT

January, 2023

419

Бу ерда: A0 экспонентал фактор, Ea - фаолланиш энергияси ва k2 (г/мг мин) турли хароратлардаги псевдо-иккинчи тартибли кинетик константа.

Сорбция жараёнида металл ионларининг фаолланиш энергияси никель иони учун 19,8 кж/моль кийматлар асосида жараён сорбцияси Ni учун фаолланиш энергияси аникланди. Металл ионларининг сорбцияси металл катионлари ва ионит таркибидаги >NH гурухлари орасидаги кординацион богланиш асосида боради. Бундан ташкари оралик металл ионлари ионит билан кординатцион бог хосил килиш кучи хам мухим ахамиятга эга. Шундай килиб Ni2+ ионлари ионитга ютилиши аникланди. Бу эса олинган ионитни саноат микёсида окова сувлар таркибидан металл ионларини ажратиб олиш имконини беради.

REFERENCES

1. Модификация гиалуроновой кислоты ХГ Курбанов, НН Ахмедова, НЖ Сагдиев, ОХ Турсунмуратов, Universum: химия и биология, 32-36

2. Tursunmuratov, O. X. (2022). Vermikulit asosida olingan ionitga statik sharoitda oraliq metall ionlarining sorbsiyasi. Science and Education., 3(12), 182-188.

3. Tursunmuratov O. Jurayev M. Bekchanov D. Mukhamediev M.Kinetics and

9+

isotherm of Cu ion sorption on a new sorbent obtained on the basis of vermiculite Universum технические науки, Москва, 2022, Issue: 12(105), 44-48 pages.

4. Турсунмуратов О.Х., Кутлимуратов Н., Хушвактов С., Бекчанов Д.Ж. Вермикулит асосида олинган янги ионитга Cu2+ ионларининг сорбция кинетикаси Proceedings of the International Conference «Innovative approaches to the development of educationproduction Cluster in the oil and gas field» Tashkent 2022. pp-153

5. Tursunmuratov Obid Xamzayevich, Bekchanov Davronbek Jumazarovich

9+

Vermikulit asosid a olingan ionitga Ni ionlarining sorbsiya kinetikasi va izotermasi Koordinatsion birikmalar kimyosining hozirgi zamon muammolari" mavzusidagi Xalqaro ilmiy-amaliy konferensiya materiallar to'plami, Buxoro 2022 22-23-dekabr, 511-515 bet

6. Tursunmuratov Obid Xamzayevich, Bekchanov Davronbek Jumazarovich Kinetics

9+

and isotherm of Cu ion sorption on a new sorbent obtained on the basis of vermiculite Koordinatsion birikmalar kimyosining hozirgi zamon muammolari" mavzusidagi Xalqaro ilmiy-amaliy konferensiya materiallar to'plami, Buxoro 2022 22-23-dekabr, 511-515 bet

7. О.Х.Турсунмуратов, Ф.Т.Хуррамова, Д.Ж.Бекчанов. Вермикулит асосида олинган ионитга Cu2+ ионларининг

January, 2023

420

сорбция изотермаси II International scientific and scientific-technical conference. Problems and prospects of Innovative technique and technology in agri-food chain. Tashkent 2022. pp-163

8. Мухамедиев М. Г., Хушвактов С.Ю., Жураев М. М. и, Ботиров С. Х., Бекчанов Д. Ж. Кинетика сорбции ионов меди (II) и никеля (II) полиамфолитом на основе поливинилхлорида UNIVERSUM 2021/12/25

9. Хушвактов, С. Ю. У., Жураев, М. М. У., Сагдиев, Н. Ж., Бекчанов, Д. Ж., & Мухамедиев, М. Г. (2019). Сорбция ионов меди (II) и никеля (II) на азот-и серосодержащем полиамфолите. Universum: химия и биология, (11-1 (65)), 6670.

10. Бекчанов Д. Ж., Мухамедиев М. Г. СОРБЦИЯ ИОНОВ СВИНЦА (II) НОВОГО ПОЛИКОМПЛЕКСОНА СОДЕРЖАЩИЙ АМИНО-И СУЛЬФОГРУППЫ //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. - 2022. - С. 48.

11. Juraev, M. M., Botirov S. Kh, and S. Y. Khushvaqtov. "SEPARATION OF Cu (II) AND Ni (II) IONS FROM TECHNOLOGICAL SOLUTIONS USING POLYVINYL CHLORIDEBASED ION EXCHANGER." (2022).

12. Суюн, Ю. У. Х., Жураев, М. М. У., & Эштурсунов, Д. А. (2022). ПОЛИВИНИЛХЛОРИД АСОСИДАГИ ПОЛИАМФОЛИТГА МИС (II) ВА НИКЕЛ (II) ИОНЛАРИНИНГ СОРБЦИЯСИНИНГ ПСЕВДО-БИРИНЧИ ВА ПСЕВДО-ИККИНЧИ ТАРТИБЛИ КИНЕТИК МОДЕЛЛАРИ. Academic research in educational sciences, 3(10), 5-13. Qutlimuratov N. M. MAHALLIY XOMASHYO VA CHIQINDILAR ASOSIDA OLINGAN IONITLARNING KIMYOVIY BARQARORLIGI //Academic research in educational sciences. - 2022. - Т. 3. - №. 3. - С. 639-647.

14. Кутлимуратов Н. М., Матчанова Г. О. ПОЛИВИНИЛХЛОРИД ПЛАСТИКАТИ ХАМДА ЧЩИНДИЛАР АСОСИДА ОЛИНГАН АНИОНИТГА Mn (VII) ИОНИНИНГ СОРБЦИЯ ИЗОТЕРМАСИ //Academic research in educational sciences. - 2021. - Т. 2. - №. 12. - С. 1063-1071.

15. Qutlimuratov N. M., Tursunmuratov O. X., Bekchanov D. J. Polivinilxlorid plastikati asosidagi anionitning fizik-kimyoviy xossalari //SamDU ilmiy axborotnoma Samarqand. - 2020. - Т. 5. - С. 22-26.

January, 2023 Multidisciplinary Scientific Journal

421