СОРБЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА И МЕДИ ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА
ПРИРОДНОЙ ГЛИНОЙ
Гамил Касим Есмаил,
Дагестанский государственный университет
Исследован процесс сорбции ионов цинка и меди из водных растворов на исследуемом материале. Выявлено, что природная глина обладает высокой емкостью по ионам цинка и меди и может быть использована как сорбент для группового концентрирования при анализе и очистке водных растворов от ионов цинка и меди .
Сорбционные материалы на основе глинистых пород находят все большее применение для группового концентрирования при анализе и очистке природных и сточных вод от токсичных неорганических и органических примесей, в том числе от радиоактивных изотопов [1-6]. Использование таких сорбентов обусловлено достаточно высокой емкостью, избирательностью, катионообменными свойствами некоторых из них, сравнительно низкой стоимостью и доступностью.
Ранее нами определены сорбционные характеристики по отношению к ионам стронция образца природного алюмосиликата с Астраханской области [3], к ионам свинца и меди двух образцов глинистых материалов с Табасаранского района Республики Дагестан [3,6], и по ионам кадмия и свинца образца глины из Республики Йемен [5].
Целью данной работы являлось изучение сорбционной активности по ионам кадмия и свинца образца глины с Левашинского района Республики Дагестан.
Экспериментальная часть
Объектом исследований являлся природная глина с Левашинского района Республики Дагестан. Глинистый материал размалывали, отсеивали мелкие и крупные частицы, оставляя частицы с диаметром 0,16-0,25 мм. Отобранную фракцию глины промывали дистиллированной водой и высушивали до воздушно-сухого состояния.
Сорбционную активность образца глины относительно ионов цинка и меди изучали на модельных растворах.
Опыты по сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов проводили в статическом режиме при постоянном встряхивании. Для чего в коническую колбу вносили навеску сорбента, раствор с определенной концентрацией сорбата, выдерживали при перемешивании в течение заданного времени при определенной рН и температуре.
Величину сорбции (S,%), сорбционную емкость (a?) оценивали по уменьшению содержания исследуемого иона в объеме раствора до и после сорбции методом атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе марки contra 700 (AnalytikJena, Германия).
Результаты и их обсуждение
Изучение влияния рН на величину сорбции ионов цинка и меди из водных растворов на природном сорбенте (рис.1), показало, что оптимальной кислотностью среды для сорбции ионов свинца является интервал рН 3,5 –6,0; кадмия рН 5,0 – 8,0. Для группового концентрирования исследуемых ионов тяжелых металлов данным сорбентом можно рекомендовать интервал рН 5,5±0,5.
|
Рис. 1. Зависимость степени сорбции Cu2+ и Zn2+, на глине от pH (СCu, Zn=10 мг/л; V=50мл; m=0,1г; ?=30 мин; t=20±2 oC) |
Из зависимости степени сорбции ионов цинка и меди на глине от времени (рис. 2) видно, что сорбция в статических условиях с высокой скоростью протекает в течение первых 5-10 минут и величина сорбции максимальных значений достигает после 30 минут.
Рис. 2 Зависимость степени сорбции Cu2+и Zn2 на глине от времени (СCu, Zn=10 мг/л; V=50 мл; m=0,1г; t=20±2oC ; pH= 5,5±0,5) |
Сорбционную емкость глинистого материала по ионам цинка и меди определяли по кривым насыщения (рис.3). Установлено, что емкость глины по ионам меди составляет 0,28 ммоль/г и ионам цинка 0,26 ммоль/г. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно высокой сорбционной способности исследуемой глины.
.
Рис.3. Зависимость сорбционной емкости глины промытой водой от концентрации Cu2+и Zn2+ (V=100 мл; m = 0,1 г; ? = 60 мин; t=20±2oC; pH= 5,5±0,5)
Анализом растворов ионов тяжелых металлов до и после обработки сорбентом атомно-абсорбционным методом установлено, что сорбция ионов цинка и меди на кальции содержащей глине протекает по ионообменному механизму замещением катионов кальция, натрия и магния на ионы тяжелых металлов.
Экспериментально установлено, что количественная десорбция ионов меди и цинка с сорбента достигается обработкой растворами 1 молярных HNO3, HCl. При этом сорбционная способность регенирированного образца глины по ионам тяжелых металлов и его текстура практически не меняется.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что природная глина с Левашинского района Республики Дагестан может быть использована как эффективный, доступный и дешевый сорбционный материал при индивидуальном и групповом концентрировании ионов меди и цинка при анализе и очистке водных растворов от данных ионов.
Литература
Природные дисперсные минералы и перспективы их использования в технологии водоочистки // Химия и технология воды. -1998. - Т. 20. №2. - С. 34-42. , Сорбционные материалы для извлечения радирнуклидов из водных сред // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. ). -2006.m. L, № 5, - C. 55-63. , , и др. Адсорбция ионов стронция из водных растворов природным алюмосиликатом // Вестник Дагестанского Научного Центра. -2011. № 43. - С. 33-37. , , и др. Сорбционные свойства природных глинистых материалов Республики Дагестан // Вестник Дагестанского государственного Унивреситета.- 2013. Вып. 1. – С. 212-217. , Сорбция ионов кадмия и свинца из водного раствора прокаленной глиной // Вестник Дагестанского государственного Университета. -2013. Вып. 6. - С. 200-203. , Сорбционное концентрирование ионов меди, цинка, кадмия и свинца из водных растворов природной глиной // Вестник Дагестанского государственного Университета. -2014. Вып. 1. - С. 179-183.