Исследование сорбционных свойств

Статический метод

Этот метод, называемый многостадийным (каскадным) статическим процессом, является лабораторным, его применение ограничено вследствие большой затраты времени и возможности экспериментальных ошибок.

    Как известно, вопросы сорбции тяжелых металоов неорганическими сорбентами представляют большой интерес. В работе [41] приводится результаты исследования кинетики сорбции марганца на Al(OH)₃, как одного из представителей тяжелых металлов с переменной степенью окисления. Методика, используемая в цитируемой работе, взята на основу.

    Опыты по поглощению ионов Mn (II) проводились с растворами сульфата марганца, содержащих 60, 500, 1000 мкг/л ионов марганца, в статистических условиях [41].

    Результаты по изучению сорбции ионов марганца (II) дифосфатоми кобальта, железа и никеля, представленные на рисунках 11 – 15 показывают, что полное и практически полное поглощения сорбентом ионов марганца (II) из раствора солей марганца происходит при всех концентрациях раствора.

    Наблюдающееся снижение содержания ионов Mn²⁺ в фильтрате обусловлено, на наш взгляд, следующим причинами. Ионы марганца (II) из раствора обмениваются с ионами железа (III) твердой фазы:

Fе²⁺_тв + Mn²⁺р-р → Mn²⁺_тв + Fе²⁺_р-р

Рисунок 11.

На данном рисунке изображена зависимость степени поглощения иона марганца от концентрации раствора MnSO₄·5H₂O в статических условиях. В качестве сорбентов были использованы дифосфаты железа(II), кобальта, никеля. Кривые для Ni,Fe(II) показывают уменьшение значения степени поглощения иона марганца с увеличением концентрации раствора, при больших концентрациях степень поглощения приходит к стабильному значению и остается устойчивой. Но для кривой кобальта характерна другая зависимость, с увеличением концентрации наблюдается увеличение степени поглощения, что объясняется образованием сложных кобальто-марганцевых комплексов, наличие которых подтверждается результатами РФА, ИК-спектроскопии и химическим анализом. Ионы кобальта и марганца присутствуют и в твердой и в жидкой фазах, можно предположить ,что они образуют сложные комплексы, заметные на РФА в виде новой фазы. Максимальными значениями обладает кривая сорбции Ni , где α_max= 98,5%.

Рисунок 12.

Рисунок 13.

На рисунках 12, 13 изображена зависимость степени поглощения иона марганца из раствора MnSO₄·5H₂O с различными концентрациями (500мкг/л,1000мкг/л) от соотношения твердой и жидкой фаз, в статических условиях. Данная зависимость является обратной для всех кривых, с увеличением объема жидкой фазы значения степени поглощения уменьшаются. Максимальными являются значения для кривой Ni,α_max=97%. Большей концентрации сорбируемого раствора (1000мкг/л) соответствуют большие значения кривых поглощения.

Рисунок 14.

Рисунок 15.

На рисунках 14, 15 можно наблюдать зависимость степени поглощения иона марганца из раствора MnSO₄·5H₂O при различных концентрациях(500мкг/л,1000мкг/л) от времени. Кинетика процесса показывает, что процент поглощенного вещества убывает с увеличением времени, при τ =90мин значение начинает стремиться к нулю, что объясняется гидролизом ионита и изменением его структуры. Максимальные значения показывает кривая Ni, α_max= 99%. Большей концентрации сорбируемого раствора (1000мкг/л) соответствуют большие значения α_погл.

Таким образом, α_погл  исследованных выше конденсированных фосфатов наивысшей степенью поглощения обладает дифосфат никеля. Также определены факторы, влияющие сорбцию ионов Mn²⁺ : время τ, концентрация с и соотношение твердой и жидкой фазы сорбента и рабочего раствора т:ж. Кроме того заметные различия в значениях степени поглощения объясняются различной природой элементов и химизмом сорбционного процесса.