Сорбционные свойства функционализированного полиэтиленимина
Аннотация
Объектом исследования настоящей работы является пиридилметилированный полиэтиленимин со степенью функционализации 0,8.
Исследование влияния состава раствора на сорбционные свойства исследуемого сорбента из аммиачного и ацетатного буферных растворов при совместном присутствии всех ионов металлов в растворе показало, что ПМПЭИ выступает групповым реагентом во всей исследуемой области рН. В аммиачном буферном растворе степень извлечения ионов меди (II), никеля, кобальта (II), цинка, кадмия и свинца (II) изменяется незначительно с увеличением значения рН раствора и составляет не более 80 %. В ацетатном буферном растворе ПМПЭИ–0,8 может быть использован для отделения ионов меди (II), никеля, кобальта (II), цинка и кадмия от ионов свинца (II) при значении рН 3,0–3,5. С уменьшением кислотности сорбция ионов свинца (II) увеличивается и достигает максимального значения (50 %) при рН 7,5. Наибольшее значение суммарной сорбируемости наблюдается в аммиачном буферном растворе в диапазоне рН 4,5–5,5.
В соответствии с изменением коэффициентов селективности в диапазоне рН (4,5–5,5) аммиачного буферного раствора, соответствующему максимальному значению суммарной сорбируемости по ионам металлов, ряд селективности выглядит следующим образом: Cd2+ > Ni2+ > Pb2+ > Zn2+ > Co2+ > Cu2+. В ацетатном растворе при значении рН > 4,5 ПМПЭИ–0,8 также селективен к ионам кадмия. В диапазоне рН 6,5–7,5 катионы металлов можно расположить в следующий ряд селективности: Cd2+ > Ni2+ > Zn2+ > Co2+ > Cu2+ > Pb2+.
Для достижения равновесия в системе «ПМПЭИ–0,8 – аммиачный раствор солей металлов» требуется 2 часа для ионов меди (II) и свинца (II) и более 6 часов при сорбции остальных ионов металлов. Обработка интегральных кинетических кривых по уравнениям диффузионной и химической кинетики показала, что для ионов меди (II) и свинца (II), равновесие сорбции которых на ПМПЭИ–0,8 достигает 2 ч, наибольший вклад в скорость сорбционного процесса вносит стадия химического взаимодействия, для остальных ионов – диффузия внутри зерна сорбента. Регулирование времени контакта фаз приводит к улучшению селективных свойств ПМПЭИ–0,8 в ацетатном буферном растворе. В исследуемом интервале времени наблюдается значительная сорбция ионов меди (II). Стадия взаимодействия ионов металлов с функциональными группами лимитирует сорбционный процесс.
Сорбционная способность ПМПЭИ–0,8 существенно изменяется после регенерации 0,1 моль/дм3 раствором ЭДТА. Как в аммиачном, так и в ацетатном буферном растворе исследуемый сорбент после регенерации становится более селективным к ионам меди (II) во всем исследуемом диапазоне рН.
Исследование влияния состава раствора на сорбционные свойства исследуемого сорбента из аммиачного и ацетатного буферных растворов при совместном присутствии всех ионов металлов в растворе показало, что ПМПЭИ выступает групповым реагентом во всей исследуемой области рН. В аммиачном буферном растворе степень извлечения ионов меди (II), никеля, кобальта (II), цинка, кадмия и свинца (II) изменяется незначительно с увеличением значения рН раствора и составляет не более 80 %. В ацетатном буферном растворе ПМПЭИ–0,8 может быть использован для отделения ионов меди (II), никеля, кобальта (II), цинка и кадмия от ионов свинца (II) при значении рН 3,0–3,5. С уменьшением кислотности сорбция ионов свинца (II) увеличивается и достигает максимального значения (50 %) при рН 7,5. Наибольшее значение суммарной сорбируемости наблюдается в аммиачном буферном растворе в диапазоне рН 4,5–5,5.
В соответствии с изменением коэффициентов селективности в диапазоне рН (4,5–5,5) аммиачного буферного раствора, соответствующему максимальному значению суммарной сорбируемости по ионам металлов, ряд селективности выглядит следующим образом: Cd2+ > Ni2+ > Pb2+ > Zn2+ > Co2+ > Cu2+. В ацетатном растворе при значении рН > 4,5 ПМПЭИ–0,8 также селективен к ионам кадмия. В диапазоне рН 6,5–7,5 катионы металлов можно расположить в следующий ряд селективности: Cd2+ > Ni2+ > Zn2+ > Co2+ > Cu2+ > Pb2+.
Для достижения равновесия в системе «ПМПЭИ–0,8 – аммиачный раствор солей металлов» требуется 2 часа для ионов меди (II) и свинца (II) и более 6 часов при сорбции остальных ионов металлов. Обработка интегральных кинетических кривых по уравнениям диффузионной и химической кинетики показала, что для ионов меди (II) и свинца (II), равновесие сорбции которых на ПМПЭИ–0,8 достигает 2 ч, наибольший вклад в скорость сорбционного процесса вносит стадия химического взаимодействия, для остальных ионов – диффузия внутри зерна сорбента. Регулирование времени контакта фаз приводит к улучшению селективных свойств ПМПЭИ–0,8 в ацетатном буферном растворе. В исследуемом интервале времени наблюдается значительная сорбция ионов меди (II). Стадия взаимодействия ионов металлов с функциональными группами лимитирует сорбционный процесс.
Сорбционная способность ПМПЭИ–0,8 существенно изменяется после регенерации 0,1 моль/дм3 раствором ЭДТА. Как в аммиачном, так и в ацетатном буферном растворе исследуемый сорбент после регенерации становится более селективным к ионам меди (II) во всем исследуемом диапазоне рН.