Разделение и концентрирование ионов тяжелых металлов кремнийсодержащими материалами
Аннотация
Изучена зависимость сорбции ионов меди (II), цинка (II), кобальта (II), никеля (II), кадмия (II) и свинца (II) аминопропилполисилоксаном (АППС) и карбоксиэтилированным аминопропилполисилоксаном (КЭАППС) в статических и динамических условиях.
Контролирование времени контакта фаз позволяет изменять селективность сорбционного процесса извлечения ионов тяжелых металлов АППС. В исследуемом интервале времени происходит извлечение ионов цинка и меди (II), ионы остальных металлов при этом практически не извлекаются. При использовании КЭАППС наблюдается сорбция ионов свинца (II), кадмия, цинка и меди (II). Обработка интегральных кинетических кривых по уравнениям диффузионной и химической кинетики показала, что сорбционный процесс контролируется внешней диффузией, химическая реакция взаимодействия ионов металлов с функциональными группами полисилоксанов также вносит свой вклад в общую скорость процесса.
Определены оптимальные условия для проведения сорбции в динамическом режиме в зависимости от скорости пропускания раствора и начальной концентрации ионов металлов. Проведенная математическая обработка динамических выходных кривых сорбции по интегральным уравнениям моделей Адамса-Бохарта, Томаса и Юна-Нельсона показала, что первая модель является наиболее подходящей для моделирования выходных кривых ионов тяжелых металлов. Однако эта модель применима для обработки только начального участка динамических кривых. Модели Томаса и Юна-Нельсона также удовлетворительно описывают выходные кривые.
The dependence of the sorption of copper (II), zinc (II), cobalt (II), nickel (II), cadmium (II) and lead (II) ions by aminopropylosiloxane (APPS) and carboxyethylated aminopropylsiloxane (CEAPPS) under static and dynamic conditions was studied.
Controlling the contact time of the phases allows to modify the selectivity of the sorption process of extraction of ions of heavy metals APPS. In the studied time interval, zinc and copper (II) ions are extracted, while the other metal ions are practically not extracted. When using CEAPPS, sorption of ions of lead (II), cadmium (II), zinc (II) and copper (II) is observed. Processing of integral kinetic curves according to the equations of diffusion and chemical kinetics has shown that the sorption process is controlled by external diffusion, the chemical reaction of metal ions interaction with functional groups of polysiloxanes also contributes to the overall speed of the process.
The optimal conditions for the dynamic sorption depending on the flow rate and the initial concentration of metal ions were determined. The mathematical processing of the breakthrough curves by integral equations of the Adams-Bohart, Thomas and Yoon-Nelson models showed that the first model is the most suitable for modeling the breakthrough curves of heavy metal ions. However, this model is used for discription to the initial part of breakthrough curve. Thomas and Yoon-Nelson models also satisfactorily describe breakthrough curves.
Контролирование времени контакта фаз позволяет изменять селективность сорбционного процесса извлечения ионов тяжелых металлов АППС. В исследуемом интервале времени происходит извлечение ионов цинка и меди (II), ионы остальных металлов при этом практически не извлекаются. При использовании КЭАППС наблюдается сорбция ионов свинца (II), кадмия, цинка и меди (II). Обработка интегральных кинетических кривых по уравнениям диффузионной и химической кинетики показала, что сорбционный процесс контролируется внешней диффузией, химическая реакция взаимодействия ионов металлов с функциональными группами полисилоксанов также вносит свой вклад в общую скорость процесса.
Определены оптимальные условия для проведения сорбции в динамическом режиме в зависимости от скорости пропускания раствора и начальной концентрации ионов металлов. Проведенная математическая обработка динамических выходных кривых сорбции по интегральным уравнениям моделей Адамса-Бохарта, Томаса и Юна-Нельсона показала, что первая модель является наиболее подходящей для моделирования выходных кривых ионов тяжелых металлов. Однако эта модель применима для обработки только начального участка динамических кривых. Модели Томаса и Юна-Нельсона также удовлетворительно описывают выходные кривые.
The dependence of the sorption of copper (II), zinc (II), cobalt (II), nickel (II), cadmium (II) and lead (II) ions by aminopropylosiloxane (APPS) and carboxyethylated aminopropylsiloxane (CEAPPS) under static and dynamic conditions was studied.
Controlling the contact time of the phases allows to modify the selectivity of the sorption process of extraction of ions of heavy metals APPS. In the studied time interval, zinc and copper (II) ions are extracted, while the other metal ions are practically not extracted. When using CEAPPS, sorption of ions of lead (II), cadmium (II), zinc (II) and copper (II) is observed. Processing of integral kinetic curves according to the equations of diffusion and chemical kinetics has shown that the sorption process is controlled by external diffusion, the chemical reaction of metal ions interaction with functional groups of polysiloxanes also contributes to the overall speed of the process.
The optimal conditions for the dynamic sorption depending on the flow rate and the initial concentration of metal ions were determined. The mathematical processing of the breakthrough curves by integral equations of the Adams-Bohart, Thomas and Yoon-Nelson models showed that the first model is the most suitable for modeling the breakthrough curves of heavy metal ions. However, this model is used for discription to the initial part of breakthrough curve. Thomas and Yoon-Nelson models also satisfactorily describe breakthrough curves.