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.
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.
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.