ТЕРМОДИНАМИКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ГЕТЕРОФАЗНОЙ СИСТЕМЕ ВОДНЫЙ РАСТВОР - БИОПОЛИМЕРНЫЙ СОРБЕНТ
, ,
Ивановский государственный химико-технологический университет
Россия, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7. E-mail: *****@***ru
Исследованы равновесно-кинетические свойства полисахаридного биосорбента, полученного из стеблей топинамбура, по отношению к ионам Cd2+, Cu2+, Fe2+, Ni2+, Zn2+. Время достижения равновесия в системе водный раствор сульфатов металлов - сорбент составляет 15 минут. По величине степени извлечения металлы располагаются в следующий ряд: Cd2+ (97,8 %) > Cu2+ (93,5 %) > Zn2+ (89,1 %) > Fe2+ (81,7 %) > Ni2+ (75,6 %).
Определено влияние рН среды на процесс распределения катионов металлов в гетерофазной системе водный раствор сульфата металла – целлюлозосодержащий сорбент. Зависимость сорбционной емкости сорбента от кислотности водной фазы имеет S - образный характер. Предложен сольватационно - координационный механизм распределения катионов, учитывающий электролитическую диссоциацию соли в водной фазе и ее сорбцию на дентатных центрах сорбента с включением в сольватную оболочку катиона монодентатного центра сорбции, аниона и молекул воды и образованием комплексного ионного ассоциата S-(OH∙M2+∙SO42-∙nH2O). Максимум сорбции солей двухвалентных металлов приходится на нейтральную область рН 5-7. В основе протодесорбции катионов металлов лежит протоно-катионная пересольватация монодентатных центров сорбции на поверхности полисахаридного сорбента с участием ионных пар в составе гидратированных протона (Н+) и его носителя – аниона (HSO4-). Наблюдаемая линейная зависимость (lgKD = ао + nрН) хорошо описывает этот процесс в области рН 1-7: чем лучше сорбируется катион (больше lgКD), тем большая степень участия протона (n) проявляется в его десорбции.
Установлено оптимальный диапазон значений модуля составляет 75-600. Процесс сорбции ионов тяжелых металлов полисахаридным биосорбентом носит экзотермический характер. Обнаружено высаливающее действие ионов Na+ по отношению к катионам извлекаемых металлов, объясняющееся тем, что при наличии в растворе ионов различных металлов сорбция катионов протекает по конкурентному механизму
