Сорбционные свойства аминополимеров
Аннотация
Объектом исследования настоящей работы являются такие аминополимеры, как полиэтиленимин (ПЭИ) и полиаллиламин (ПАА).
Статическая обменная емкость по ОН--ионам, определенная методом обратного кислотно-основного титрования с потенциометрической индикацией конечной точки титрования, составляет 7,64 и 6,43 ммоль/г для ПАА и ПЭИ соответственно. Равновесные степени набухания ПЭИ и ПАА равны 1,39 и 0,47 г Н2О/ г сорбента соответственно.
ПЭИ может быть использован для селективного и группового извлечения ионов тяжелых металлов. Извлечение ионов меди (II), никеля, кобальта (II), цинка, кадмия и свинца(II) наблюдается из аммиачного буферного раствора в диапазоне рН 4,5–8,0, ацетатной и аммиачно-ацетатной буферных систем при рН > 6. В последних двух растворах при значении рН < 4,5 наблюдается избирательное извлечение ионов меди (II). ПАА обладает более селективными свойствами по сравнению с ПЭИ. В аммиачном буферном растворе данный сорбционный материал может быть использован для отделения ионов меди (II) и свинца (II) от остальных ионов, присутствующих в растворе. Избирательные свойства ПАА проявляет в ацетатном буферном растворе по отношению к ионам меди (II) при значениях рН = 7,0–7,5. В аммиачно-ацетатном буферном растворе ПАА не может быть использован для количественного извлечения ионов металлов, поскольку степень их извлечения невысока.
Для достижения равновесия в системе «ПАА – аммиачный раствор солей металлов» требуется более 6 часов при сорбции ионов меди (II) и 2 часа – для ионов свинца (II). При этом сорбируемость указанных выше ионов составляет около 0,18 ммоль/г, для остальных ионов данная величина не превышает 0,03 ммоль/г. ПЭИ обладает лучшими кинетическими характеристиками. Сорбция ионов свинца (II) и меди (II) достигает максимального значения за 1–2 часа контакта фаз, а ионов кадмия – 2–4 часа. Однако для остальных исследованных ионов металлов требуется более 6 часов. В результате обработки кинетических кривых сорбции ионов металлов ПАА и ПЭИ по уравнениям диффузионной и химической кинетики установлено, что в общую скорость процесса сорбции вносят вклад как диффузия (внутренняя и внешняя), так и стадия химического взаимодействия ионов металлов с функциональными группами сорбента.
Анализ полученных изотерм сорбции ионов переходных металлов показал, что наибольшим сродством исследуемые аминополимеры обладают к ионам меди (II). Для описания изотерм сорбции данного сорта ионов наилучшим образом подходят модели Ленгмюра, Ленгмюра-Фрейдлиха и Редлиха-Петерсона. Т.о. сорбционный процесс протекает по механизму Ленгмюра, на поверхности образуется мономолекулярный слой сорбата, однако, поверхность сорбентов при этом неоднородна.
Статическая обменная емкость по ОН--ионам, определенная методом обратного кислотно-основного титрования с потенциометрической индикацией конечной точки титрования, составляет 7,64 и 6,43 ммоль/г для ПАА и ПЭИ соответственно. Равновесные степени набухания ПЭИ и ПАА равны 1,39 и 0,47 г Н2О/ г сорбента соответственно.
ПЭИ может быть использован для селективного и группового извлечения ионов тяжелых металлов. Извлечение ионов меди (II), никеля, кобальта (II), цинка, кадмия и свинца(II) наблюдается из аммиачного буферного раствора в диапазоне рН 4,5–8,0, ацетатной и аммиачно-ацетатной буферных систем при рН > 6. В последних двух растворах при значении рН < 4,5 наблюдается избирательное извлечение ионов меди (II). ПАА обладает более селективными свойствами по сравнению с ПЭИ. В аммиачном буферном растворе данный сорбционный материал может быть использован для отделения ионов меди (II) и свинца (II) от остальных ионов, присутствующих в растворе. Избирательные свойства ПАА проявляет в ацетатном буферном растворе по отношению к ионам меди (II) при значениях рН = 7,0–7,5. В аммиачно-ацетатном буферном растворе ПАА не может быть использован для количественного извлечения ионов металлов, поскольку степень их извлечения невысока.
Для достижения равновесия в системе «ПАА – аммиачный раствор солей металлов» требуется более 6 часов при сорбции ионов меди (II) и 2 часа – для ионов свинца (II). При этом сорбируемость указанных выше ионов составляет около 0,18 ммоль/г, для остальных ионов данная величина не превышает 0,03 ммоль/г. ПЭИ обладает лучшими кинетическими характеристиками. Сорбция ионов свинца (II) и меди (II) достигает максимального значения за 1–2 часа контакта фаз, а ионов кадмия – 2–4 часа. Однако для остальных исследованных ионов металлов требуется более 6 часов. В результате обработки кинетических кривых сорбции ионов металлов ПАА и ПЭИ по уравнениям диффузионной и химической кинетики установлено, что в общую скорость процесса сорбции вносят вклад как диффузия (внутренняя и внешняя), так и стадия химического взаимодействия ионов металлов с функциональными группами сорбента.
Анализ полученных изотерм сорбции ионов переходных металлов показал, что наибольшим сродством исследуемые аминополимеры обладают к ионам меди (II). Для описания изотерм сорбции данного сорта ионов наилучшим образом подходят модели Ленгмюра, Ленгмюра-Фрейдлиха и Редлиха-Петерсона. Т.о. сорбционный процесс протекает по механизму Ленгмюра, на поверхности образуется мономолекулярный слой сорбата, однако, поверхность сорбентов при этом неоднородна.