д.х.н. 1Вигдорович
В. И, д.х.н. 2Цыганкова Л.Е,
д.х.н. 3Шель Н.В.,
к.х.н. 2Урядников
А.А., к.х.н. 2Есина М.Н.,
асп. 1Беленова С.В.
1ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт
использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве»
2ФГБОУ «Тамбовский государственный университет имени Г.Р.
Державина»
3ФГБОУ «Тамбовский государственный технический университет»
Использование глауконита для
сорбционной очистки проточных нитратных растворов от катионов Cu(II)
Цель
настоящей работы - изучение сорбционной способности глауконита Бондарского
месторождения (Россия) по отношению к катионам Cu(II) из
нитратных растворов в динамических условиях. Оценивали влияние
продолжительности сорбции, линейной скорости потока, высоты слоя сорбента и
величины рН. Cu(NO3)2 получен
растворением навески металлической меди содержанием 99,94 масс.% Cu
в
концентрированной HNO3 (х.ч.) Сорбционная
колонка описана в [1]. Она позволяла
задавать линейную скорость потока v
в широких пределах и контролировать высоту столба сорбента, которая изменялась
от 0,5 до 1,5 см. Величину v
изменяли от 0,38 до 0,85 м/ч. Концентрацию катионов меди(II) (исходная – 220 мг
Cu(II) мг/л) в растворе во времени на выходе
из адсорбера оценивали обратным комплексометрическим титрованием с трилоном Б в
присутствии мурексида. Исходные растворы в связи с гидролизом соли по катиону
имели величину рН, близкую к 5, что показано экспериментально и расчетным
методом. Для повышения водородного показателя до 7 использовали
концентрированный раствор аммиака. Оценивали коэффициент сорбционного
извлечения загрязнителя, представляющий собой разность между исходной и
наблюдающейся в анализируемые моменты времени концентрацией катионов Cu(II) к
её начальной величине.
Растворы
с исходным pH= 5. Рост высоты слоя сорбента h от 0,5 до 1 см повышает, а
линейной скорости ν потока с 0,38 до 0,85 м/ч понижает
глубину извлечения катионов меди (II). Причем значительный проскок наблюдается
уже через пять минут от начала сорбции (рис.2). При наибольшей величине ν
полное прекращение сорбции, обусловленное насыщением адсорбционной емкости,
имеет место через 40 (h = 0,5 см) или 60 минут (h = 1см) от её начала.
|
|
|
|
Рис. 1 Влияние
продолжительности сорбции, скорости потока и h на коэффициент
извлечения катионов Cu (II) при исходной величине рН, равной 5. v, м/ч: 1 и 4 – 0,38; 2
и 5 – 0,57; 3 и 6 – 0,85. |
Рис. 2. Влияние
продолжительности сорбции и линейной скорости потока при рНисх = 5
на глубину извлечения Cu(II) 95%-м концентратом глауконита при h=1,5 см. v, м/ч: 1 – 0,38; 2
– 0,57; 3 – 0,85. |
|
|
Рис. 3. Влияние
скорости потока (рНисх =
5) и высоты слоя адсорбента на предельную динамическую емкость 95%-го
концентрата глауконита по отношению к катионам Cu(II). h, см: 1 – 0,5; 2 – 1,0; 3 – 1,5. |
|
Увеличение
высоты слоя сорбента до 1,5 см незначительно повышает величину коэффициента
извлечения и время полного прекращения сорбции (рис. 3). Предельная
динамическая емкость сорбента Г∞ снижается в этих условиях с
ростом величины v
и уменьшением высоты его слоя, составляя максимально порядка 4 мг/г при v=0,38 м/ч и h = 1,5 см
(рис. 3) |
|
Растворы с исходным pH=7.
Рост рН
достигался введением NH3, что существенно меняет
природу частиц адсорбата, которыми становятся аммиакаты меди (II).
При этом уже при h, равной 0,5 см, и pH=7 сорбция Cu(II) существенно возрастает. Однако, проскок даже
при наименьшей линейной скорости потока элюата не наблюдается только в первые 5
минут. Вместе с тем, существенно возрастает и динамическая удельная адсорбция
по сравнению с pH =5. Так, при ρ0,
равной 90%, для скоростей потока 0,38; 0,57 и 0,85 м/ч она составляет
соответственно 27, 20 и ~ 3,0 мг/г. Увеличение h вдвое позволяет достичь
полного (в пределах чувствительности анализа) извлечения Cu (II) уже в течение
1 часа (v= 0,38 м/ч) (рис. 4). Возрастает
и при двух
других величинах ν (
= сonst).
|
|
Дальнейший
рост величины h в полтора раза позволяет без проскока извлекать Cu(II)
в первые 40 минут при повышении ν по сравнению с минимальной в 1,5 раза
(рис.5). Причем при υ равной
0,38 м/ч, этот период достигает более полутора часов и лишь в последующие 0,5
часа снижается до 95%. Изменение
условий сорбции приводит к значительному возрастанию и Г∞
(рис. 6). |
|
|
|
Рис. 4. Влияние
продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения
комплексных катионов Cu(II) 95%-м
концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,0 см из нитратного
раствора с рН = 7. υ, м/ч: 1 – 0,38;
2 – 0,57; 3 – 0,85 |
|
||
|
|
|
||
|
Рис.5. Влияние
продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения
комплексных катионов Cu (II) 95%-м
концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,5 см из нитратного
раствора с рН = 7. |
|||
|
Рис.6. Влияние
линейной скорости потока и высоты
слоя 95%-го концентрата глауконита на его предельную динамическую емкость при
комнатной температуре. h, см: 1 – 0,5; 2 –
1,0; 3 – 1,5. |
|
||
|
|||
Литература
1.
Вигдорович
В.И., Цыганкова Л.Е., Николенко Д.В., Акулов А.И.//Сорбционные и
хроматографические процессы. 2012. Т. 10. № 6. С. 930-937.
2.
Шварценбах
Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. М.: Химия. 1970. 360с.