Химия и химические технологии/5.Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

Кочеткова Н.В.

Астраханский государственный политехнический колледж, Россия

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЕРБИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО СОРБЕНТА СВ-1

В настоящее время имеются технологические разработки по использованию природных сорбентов для очистки воды. В установках водоочистителей электростанций в настоящее время появилась возможность использовать специально обработанные опоки. При большой скорости пропускания вод через эти опоки достигается высокая степень очистки от токсичных металлов и других вредных примесей. Емкость сорбентов в данном случае соизмерена с емкостью активных углей.

Целью данной работы явилось изучение сорбции соединений тербия из растворов сорбентов СВ-1, получаемых из опок Астраханской области.

В процессе работы ставились задачи: можно ли сорбировать тербий из воды при незначительном ее содержании, и возможно ли извлекать тербий с поверхности сорбента СВ-1.

Экспериментальная часть

Реагенты. Раствор иона тербия с концентрацией 0,01 м готовили растворением точной навески соли тербия. Использовали следующую соль металла: Tb₂(CO)₃.

Рабочие растворы готовили разбавлением исходных и использовали в течение недели. В качестве органического реагента использовали пиридилазорезоцин (ПАР) квалификации ч.д.а. В качестве сорбента использовали СВ-1, который получали обработкой опок Астраханской области.

Общая схема проведения исследований

Влияние рН на сорбцию, определение констант сорбции изучали в статическом режиме при трех температурах, с ошибкой +/- 0,2 С.

Для определения интервала рН, в котором происходит максимальная сорбция использовали следующую методику. В 10 пробирок помещали по 1 см³ раствора соли металла, по 5 мл буферного раствора с рН от 1 до 10 и доводили водой до 10 мл. Во вторую серию растворов добавили по 0,2 г сорбента СВ-1. Из растворов первой серии и растворов второй серии после сорбции отбирали по 5 мл, добавляли по 0,5 мл органического реагента ПАР (пиридилазорезоцин), измеряли оптические плотности растворов до и после сорбции. Далее строили график зависимости оптических плотностей ∆А от рН, таким образом находили оптимальное рН сорбции для данного металла. Cорбция тербия протекает в интервале от рН 4,5 до рН 7. Общая характеристика сорбционных процессов оценена изучением изотерм сорбций в координатах "Величина сорбции - равновесная концентрация".

Схема проведения исследования была следующей. В 10 пробирок вносили возрастающее количество растворов соли металла с концентрациями: 0; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 2; 4; 8 мл · 10^-3 М раствора. Добавили по 1 мл буферного раствора с оптимальным рН сорбции и доводили водой до 10 мл. Во вторую серию растворов вносили по 0,2 г сорбента СВ-1. непрерывно встряхивали содержимое пробирок. В первую серию растворов и в осветленные растворы второй серии, которые отделили от сорбента, вносили по 4 мл^.10^-3 М раствора ПАР. По результатам оптических плотностей растворов строили градуированные графики в координатах "оптическая плоскость - концентрация".

С их использованием были рассчитаны концентрации растворов после сорбции (это - равновесие концентрации). Были рассчитаны термодинамические характеристики сорбции: энтальпия, энтропия, изобарно-изотермический потенциал, а также константы сорбции, предельная адсорбция (таблица 1).

Таблица 1

Термодинамические характеристики сорбции тербия сорбентом СВ-1

Температура, К	Константа	∆Н Дж/моль	∆S Дж/моль^.К	∆ G Дж/моль
298	3,3^.10^-5	6461,3	126	-31202
343	2,7^.10^-4		103,5	-29073
278	1,6^.10^-4		74,13	-27143

На основании полученных данных сделаны следующие выводы:

1. Данный металл хорошо сорбируется природным сорбентом СВ-1.

2. Оптимальная рН сорбции для данного металла протекает в интервале от рН 4,5 до рН 7.

3. Сорбция металла тербия лучше протекает при t⁰ = 25⁰ С.

4. Характер изотерм, полученных экспериментально одинаков с изотермами Ленгмюра.

5. По полученным термодинамическим характеристикам выявлено, что в системе металл-сорбент СВ-1 происходит не только физическая сорбция, но и хемосорбция.

Литература:

1. Большаков К.А. Химия редких и рассеянных элементов. В 2-х томах. Том 1. М.: В.Ш., 2007 г.-643 с.

2. Современные решения по очистке природных и сточных; вод // Экология и промышленность России, - 2003 г. - № 12. –12-17 с.