DOI: https://doi.org/10.18524/2304-0947.2018.4(68).147822

АДСОРБЦІЯ ІОНІВ ЛАНТАНУ КАОЛІНОМ

M. A. Kozhemiak

Анотація


Представлені результати досліджень адсорбції іонів лантану з водних розчинів каоліном. Показано, що каолін є досить ефективними адсорбентом іонів лантану з водних розчинів з різними значеннями рН. Вивчено кінетику адсорбції іонів лантану каоліном. Показано, що швидкість адсорбції іонів лантану на поверхні частинок каоліну при рН 6 вище, ніж  при рН 3. Процес адсорбції описується рівнянням першого порядку. Значення констант швидкості адсорбції, знайдені графічно, збільшуються при переході від рН 3 (0,10 хв-1) до рН 6 (0,12 хв-1). Ізотерми адсорбції іонів лантану каоліном за класифікацією Джайлза відносяться до ізотерм L-типу. Опис адсорбційного процесу проводилося моделями Фрейндліха, Ленгмюра, Хілла -де Бура та Дубініна-Радушкевіча. Значення коефіцієнтів кореляції (R2) при лінеаризації ізотерми мономолекулярної адсорбції іонів лантану частинками каоліну показують, що адсорбція з максимальною вірогідністю описується рівнянням Ленгмюра. Вивчено вплив рН середовища та температури в інтервалі 293-313 K на процес адсорбції іонів лантану частинками каоліну. Показано, що величина адсорбції зростає з підвищенням температури, що вказує на хімічний характер адсорбції. Встановлено, що при збільшенні рН розчину лантану від 3 до 8, величина адсорбції лантану каоліном зростає, що обумовлено різними формами знаходження іонів лантану в розчинах. Найбільше ефективно адсорбція протікає у середовищах с рН 8. За допомогою моделі Дубініна-Радушкевіча, яка вказує на природу адсорбції адсорбату на адсорбенті була розрахована середня вільна енергія адсорбції. Розрахунки показали, що значення вільної енергії адсорбції Е лежать в межах від 8 до 11 кДж/моль, що свідчить про хімічну природу взаємодії адсорбата з адсорбентом. Таким чином, процес адсорбції іонів лантану на поверхні каоліну протікає по іонообмінному механізму, а закріплення іонів лантану має хімічну природу.


Ключові слова


адсорбція; каолін; лантан; природний адсорбент; ізотерми адсорбції

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Azhazha V.M., Borts B.V., Vanzha A.F., Rybal’chenko N.D., Shevyakova E.P. Vozmozhnosti primeneniya redkozemel’nykh elementov pri sozdanii konstruktsionnykh materialov dlya atomnoy promyshlennosti ukrainy. Voprosy atomnoy nauki i tekhniki, 2008, no 1, pp. 195-201. (in Russian)

Zelikman A.N., Korshunov B.G. Metallurgiya redkikh metallov [Metallurgy of rare metals]. Metallurgiya, Moscow, 1991, 432 p. (in Russian)

Villani F. Redkozemel’nyye elementy. Tekhnologiya i primeneniye [Rare earth elements. Technology and application]. Metallurgiya, Moscow, 1985, 376 p. (in Russian)

Nikulin A.A. Metally dlya vysokikh tekhnologiy: tendentsii mirovogo rynka redkozemel’nykh elementov. Problemy natsional’noy strategii, 2014, no 1, pp.134-152. (in Russian)

Grushko Ya.M. Vrednyye neorganicheskiye soyedineniya v promyshlennykh stochnykh vodakh [Harmful inorganic compounds in industrial wastewater]. Khimiya, Leningrad, 1979, 160 p. (in Russian)

Smirnov A.D. Sorbtsionnaya ochistka vody [Sorption water purification]. Khimiya, Leningrad, 1982, 168 p. (in Russian)

Tereshchenkova A.A., Statkus M.A., Tikhomirova T.I., Tsizin G.I. Sorbtsionnoye kontsentrirovaniye lantana na modifitsirovannykh malopolyarnykh sorbentakh. Vestnik MGU. Seriya Khimiya, 2013, vol. 54, no 4, pp. 203–209. (in Russian)

Mitypov B.B., Zonkhoyeva E.L., Kozhevnikova N.M., Pashinova B.V. Sorption of Lanthanum(III) by Natural Mordenite-containing Tuff. Russ. J. Appl. Chem., 2001, vol. 74, no 4, pp. 580–583. https://doi.org/10.1023/A:1012750313570

Dampilova B.V. Sorbtsiya ionov lantana prirodnymi tseolitami. Avtoref. dis. na soiskaniye nauch. Stepeni kandidata khim. Nauk. [Sorption of lanthanum ions by natural zeolites. Absrtact for the degree of Candidate of Chemical Sciences]. Irkutsk, 2012, 16 p. (in Russian)

Tikhonova L.P., V.E. Goba, M.F. Kovtun, Yu.A. Tarasenko, V.D. Khavryuchenko, S.B. Lyubchik, Boiko A.N. Sorption of metal ions from multicomponent aqueous solutions by activated carbons produced from waste. Russ. J. Appl. Chem., 2008, vol. 81, no 8, pp. 1348–1355. https://doi.org/10.1134/S1070427208080065

Kozhevnikova N.M. Sorption of praseodymium(III) ions from aqueous solutions by a natural clinoptilolite-containing tuff. Russ. J. Phys. Chem. A, 2012, vol. 86, no 1, pp. 127 – 130. https://doi.org/10.1134/s0036024412010177

Dampilova B.V., Zonkhoyeva E.L. Selektivnost’ sorbtsii lantana na prirodnykh tseolitsoderzhashchikh tufakh Zabaykal’ya. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova, 2004, no 8, Part II, pp. 47–48. (in Russian)

Ovcharenko F.D., Kruglitskiy G.KH., Rus’ko YU.A. Kaoliny Ukrainy [The Kaolins of Ukraine]. Naukova dumka, Kiev, 1982, 367 p. (in Russian)

Sal’nikova Ye.V., Muraslimova M.L., Stryapkov A.V. Metody kontsentrirovaniya i razdeleniya mikroelementov: uchebnoye posobiye [Methods of concentration and separation of trace elements: study guide]. GOU OGU, Orenburg, 2005, 157 p. (in Russian)

Shchukin D.Ye., Pertsov A. V., Amelina Ye.A. Kolloidnaya khimiya [Colloid chemistry]. Vysshaya shkola, Moscow, 2004, 445 p. (in Russian)

Parfit G., Rochester K. Adsorbtsiya iz rastvorov na poverkhnostyakh tverdykh tel [Adsorption from solutions on solid surfaces]. Mir, Moscow, 1986, 488 p. (in Russian)

Ayler R.K. Khimiya kremnezema v 2kh t.[Chemistry of silica]. Mir, Moscow, 1982, 1127 p. (in Russian)


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Ажажа В.М., Борц Б.В., Ванжа А.Ф., Рыбальченко 2. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991. – 432 с.

2. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991. – 432 с.

3. Виллани Ф. Редкоземельные элементы. Технология и применение. М.: Металлургия, 1985. – 376 с.

4. Никулин А.А. Металлы для высоких технологий: тенденции мирового рынка редкоземельных элементов // Проблемы национальной стратегии. – 2014. – № 1 (22). – С. 134 – 152.

5. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных 6. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия, 1982. – 168 с.

Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия, 1982. – 168 с.

Терещенкова А.А., Статкус М.А., Тихомирова Т.И., Цизин Г.И. Сорбционное концентрирование лантана на модифицированных малополярных сорбентах // Вестник МГУ. Серия Химия. – 2013. – Т. 54, № 4. – С. 203 – 209.

Митыпов Б.Б., Зонхоева Э.Л., Кожевникова Н.М., Пашинова (Дампилова) Б.В. Сорбция ионов лантана (III) природным морденитсодержащим туфом // Журн. приклад. химии. – 2001. – Т. 74, № 4. – С. 564 – 567.

9. Дампилова Б.В. Сорбция ионов лантана природными цеолитами / Автореф. дис. на соискание науч. степени кандидата хим. наук: 02.00.04 «Физическая химия» – Иркутск, 2012. – 16 с.

10. Тихонова Л.П., Гоба В.Е., Ковтун М.Ф., Тарасенко Ю.А., Хаврюченко В.Д., Любчик С.Б., Бойко А.Н. Сорбция ионов металлов из многокомпонентных водных растворов активными углями, полученными из отходов // Журн. приклад. химии. – 2008. – Т. 81, № 8. – С. 1269 – 1276.

11. Кожевникова Н.М. Сорбция ионов празеодима (III) из водных растворов природным клиноптилолитсодержащим туфом // Журн. физич. химии. – 2012. – Т. 86, №1. – С. 135 – 138.

12. Дампилова Б.В., Зонхоева Э.Л. Селективность сорбции лантана на природных цеолитсодержащих туфах Забайкалья // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2004. – №8,Часть II. – С. 47- 48.

13. Овчаренко Ф.Д., Круглицкий H.H., Русько Ю.А. Каолины Украины. К.: Наукова думка, 1982. – 367 с.

14. Сальникова Е.В., Мураслимова М.Л., Стряпков А.В. Методы концентрирования и разделения микроэлементов. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. – 157 с.

15. Щукин Д.Е., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 2004. – 445 с.

16. Парфит Г., Рочестер К. Адсорбция из растворов на поверхностях твердых тел. - М.: Мир, 1986. – 488 с.

17. Айлер Р.К. Химия кремнезема в 2х т. М.: Мир, 1982. – 1127 с.





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.