И.В. Грайворонская, Э.Б. Хоботова, И.С. Марченко

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Влияние кислотности жидкой фазы на процесс сорбции ферроникелевым шлаком

Целью работы являлось изучение процессов сорбции шлаком ферроникелевого производства органических красителей в зависимости от кислотности их жидкой фазы.

Кислотность водных растворов, из которых происходит сорбция органических красителей, влияет на протекание сорбции и изменяет ее количественные показатели. На рис. 1 показано уменьшение концентрации МС во времени при его сорбции из растворов с различным рН. Сорбция из очень кислых и щелочных растворов менее интенсивная, чем из нейтральных сред. Увеличение рН с 2,2 до 4,8 приводит к более значительному ускорению сорбции, чем при дальнейшем повышении рН до 10,4. Причем разница в скорости сорбции из растворов с различными рН увеличивается во времени. Количественные показатели сорбции МС при различной кислотности среды представлены в таблице 1. Практически полное извлечение МС из растворов возможно при 4,8рН10,4 за интервал времени не менее 7 суток. Эффективность извлечения МС за данный интервал составляет 89-97 %, а величина СОЕ равна 90-93 % от ее предела.

Изменение кислотности жидкой среды может влиять как на свойства самого сорбента, так и на свойства молекул сорбата. При длительной выдержке в воде ферроникелевого шлака из него вымываются силикат-ионы, которые подвергаются гидролизу, в результате чего рН воды повышается с 6,65 до 8,15. Повышение кислотности раствора сорбата способствует образованию на поверхности шлака гелеобразного слоя кремниевой кислоты H₂SiO₃, который должен обладать хорошими сорбционными свойствами. Однако из очень кислых растворов сорбция МС затруднена по сравнению с сорбцией из нейтральных растворов. Таким образом, наряду с модификацией поверхности, важную роль при интенсификации сорбции МС из растворов с рН>4,8 играет изменение свойств молекул сорбатов – органических красителей. Сорбция осуществляется на поверхности, морфология которой изменена в процессе активации и в дальнейшем остается практически стабильной с позиций сорбционных свойств.

Рис. 1 – Изменение во времени концентрации растворов МС при сорбции шлаковым сорбентом из растворов с рН: 1 – 1,95; 2 – 2,2; 3 – 4,8; 4 – 6,4; 5 – 8; 6 – 8,5; 7 – 10,4; 8 – 12,4

Индикатор МС относится к окислительно-восстановительным индикаторам, чувствительным к изменению рН и ионной силы раствора. Восстановленная форма МС бесцветна. Окислительно-восстановительные потенциалы Е⁰ МС при различных рН следующие: при рН 0 Е⁰=+0,53 В; при рН 7 Е⁰=+0,011 В. С увеличением кислотности МС проявляет себя как более сильный окислитель, при этом сорбция его шлаком уменьшается. Это можно связать с протонированием МС

в кислой среде и образованием формы, обладающей более высокими окислительными свойствами, которая сорбируется в меньшей степени

.

Бесцветная восстановленная форма в исследованном интервале рН 1,95-12,4 не зафиксирована.

Таблица 1 – Зависимость СОЕ шлакового сорбента и эффективности очистки растворов от МС при различных рН растворов

рН растворов МС	Показатели сорбции	Время сорбции, сутки
		2	3	5	7	9	10	12
1,95	СОЕ, мг/г	0,084	-	0,12	0,134	0,144	-	0,152
	Эффективность очистки, %	42	-	60	67	72	-	76
2,2	СОЕ, мг/г	0,09	-	0,126	0,144	0,154	-	0,164
	Эффективность очистки, %	45	-	63	72	77	-	82
4,8	СОЕ, мг/г	0,096	-	0,15	0,178	0,192	-	0,198
	Эффективность очистки, %	48	-	75	89	96	-	99
5,5	СОЕ, мг/г	0,112	-	0,16	0,184	0,195	-	0,199
	Эффективность очистки, %	56	-	80	92	97,5	-	99,5
6,4	СОЕ, мг/г	0,124	-	0,166	0,19	0,198	-	0,2
	Эффективность очистки, %	62	-	83	95	99	-	100
8	СОЕ, мг/г	-	0,164	0,184	0,194	-	0,196	0,196
	Эффективность очистки, %	-	82	92	97	-	98	98
8,5	СОЕ, мг/г	-	0,158	0,174	0,194	-	0,196	0,1972
	Эффективность очистки, %	-	79	87	97	-	98	98,6
10,4	СОЕ, мг/г	-	0,12	0,164	0,18	-	0,188	0,194
	Эффективность очистки, %	-	60	82	90	-	94	97
12,4	СОЕ, мг/г	-	0,1	0,114	0,122	-	0,126	0,13
	Эффективность очистки, %	-	50	57	61	-	63	65