Извлечение ионов металлов сорбентом на основе сульфоэтилированного полиаллиламина в статических и динамических условиях
Аннотация
Настоящая работа посвящена исследованию сорбционных свойств сульфоэтилиро-ванного полиаллиламина со степенью модифицирования 0.5 (СЭПАА 0.5) по отношению к ионам переходных и щелочноземельных металлов.
Весовым методом исследована степень набухания СЭПАА 0.5, равновесное значе-ние которой составило 0.21 г H2O/ г сорбента.
Методом обратного кислотно-основного титрования с потенциометрической инди-кацией конечной точки титрования определена обменная емкость сульфоэтилированного полиаллиламина со степенью модифицирования 0.5 по гидроксид-ионам. Полученные значения обменной емкости по ОН--ионам составили 2.75 и 2.27 ммоль/г в статических и динамических условиях, соответственно.
Методом потенциометрического титрования отдельных навесок сорбента исследова-ны кислотно-основные свойства СЭПАА 0.5. Установлено, что значение показателя кон-станты кислотной ионизации функциональных аминогрупп сорбента, рассчитанное по модифицированному уравнению Гендерсона-Гассельбаха составило 6.18, рассчитанное с помощью программы ProtoFit – 5.99.
Методом ограниченного объема изучена селективность исследуемого сорбента по отношению к ионам серебра (I), бария (II), кальция (II), кадмия (II), кобальта (II), меди (II), магния (II), никеля (II), стронция (II) и цинка (II) в различных буферных средах. Установ-лено, что по сравнению с аммиачным буферным раствором из аммиачно-ацетатного СЭПАА 0.5 в большей степени и с наибольшей селективностью извлекает се-ребро (I). Наибольшее мешающее влияние на сорбцию ионов серебра (I) оказывают ионы меди (II). Остальные ионы металлов извлекаются сорбентом в незначительной степени.
Изучена кинетика сорбции ионов серебра (I), бария (II), кальция (II), кадмия (II), кобальта (II), меди (II), магния (II), никеля (II), стронция (II) и цинка (II) при совместном присутствии в аммиачно-ацетатном буферном растворе СЭПАА 0.5. Установлено, что равновесие в системе «ионы металлов – сорбент» устанавливается в течение 30 минут контакта фаз. Проведена математическая обработка кинетической кривой сорбции серебра (I) по моделям химической и диффузионной кинетики и показано, что скорость процесса сорбции данного иона СЭПАА 0.5 лимитируется стадией химического взаимо-действия иона металла с функциональными группами сорбента.
Исследовано влияние природы и кислотности буферного раствора на селектив-ность сорбции ионов меди (II) и серебра (I) СЭПАА 0.5 в динамических условиях. Пока-зано, что наибольшей селективности сорбции серебра (I) по сравнению с медью (II) отве-чает использование аммиачно-ацетатного буферного раствора с рН 6.5. Также рассчитаны значения динамической емкости СЭПАА 0.5 по данным ионам и установлено, что наи-большая емкость реализуется при рН 6.5 и 5.5 в аммично-ацетатном и аммиачном буфер-ных растворах, соответственно. Экспериментальные данные обработаны с помощью ма-тематических моделей Адамса-Бохарда, Томаса и Юна-Нельсона. Определены константы скорости моделей Томаса и Юна-Нельсона, динамические емкости СЭПАА 0.5 по ионам меди (II) и серебра (I), а также время, требуемое для выхода из колонки 50 % сорбата.
Исследовано извлечение ионов щелочноземельных и переходных метал-лов СЭПАА 0.5 в динамическом режиме при совместном присутствии из аммиачно-ацетатного и аммиачного буферных растворов. Установлено, что СЭПАА 0.5 из обеих бу-ферных систем в максимальной степени извлекаются ионы серебра (I) и меди (II). Однако, наиболее селективно серебро (I) по сравнению с медью (II) извлекается из аммиачно-ацетатного буферного раствора при рН 6.5.
Исследованы регенерационные свойства СЭПАА 0.5 в динамических условиях. Показано, что 10.0 см3 раствора 1 моль/дм3 азотной кислоты достаточно для полного де-сорбирования ионов исследуемых металлов с поверхности сорбента.
Весовым методом исследована степень набухания СЭПАА 0.5, равновесное значе-ние которой составило 0.21 г H2O/ г сорбента.
Методом обратного кислотно-основного титрования с потенциометрической инди-кацией конечной точки титрования определена обменная емкость сульфоэтилированного полиаллиламина со степенью модифицирования 0.5 по гидроксид-ионам. Полученные значения обменной емкости по ОН--ионам составили 2.75 и 2.27 ммоль/г в статических и динамических условиях, соответственно.
Методом потенциометрического титрования отдельных навесок сорбента исследова-ны кислотно-основные свойства СЭПАА 0.5. Установлено, что значение показателя кон-станты кислотной ионизации функциональных аминогрупп сорбента, рассчитанное по модифицированному уравнению Гендерсона-Гассельбаха составило 6.18, рассчитанное с помощью программы ProtoFit – 5.99.
Методом ограниченного объема изучена селективность исследуемого сорбента по отношению к ионам серебра (I), бария (II), кальция (II), кадмия (II), кобальта (II), меди (II), магния (II), никеля (II), стронция (II) и цинка (II) в различных буферных средах. Установ-лено, что по сравнению с аммиачным буферным раствором из аммиачно-ацетатного СЭПАА 0.5 в большей степени и с наибольшей селективностью извлекает се-ребро (I). Наибольшее мешающее влияние на сорбцию ионов серебра (I) оказывают ионы меди (II). Остальные ионы металлов извлекаются сорбентом в незначительной степени.
Изучена кинетика сорбции ионов серебра (I), бария (II), кальция (II), кадмия (II), кобальта (II), меди (II), магния (II), никеля (II), стронция (II) и цинка (II) при совместном присутствии в аммиачно-ацетатном буферном растворе СЭПАА 0.5. Установлено, что равновесие в системе «ионы металлов – сорбент» устанавливается в течение 30 минут контакта фаз. Проведена математическая обработка кинетической кривой сорбции серебра (I) по моделям химической и диффузионной кинетики и показано, что скорость процесса сорбции данного иона СЭПАА 0.5 лимитируется стадией химического взаимо-действия иона металла с функциональными группами сорбента.
Исследовано влияние природы и кислотности буферного раствора на селектив-ность сорбции ионов меди (II) и серебра (I) СЭПАА 0.5 в динамических условиях. Пока-зано, что наибольшей селективности сорбции серебра (I) по сравнению с медью (II) отве-чает использование аммиачно-ацетатного буферного раствора с рН 6.5. Также рассчитаны значения динамической емкости СЭПАА 0.5 по данным ионам и установлено, что наи-большая емкость реализуется при рН 6.5 и 5.5 в аммично-ацетатном и аммиачном буфер-ных растворах, соответственно. Экспериментальные данные обработаны с помощью ма-тематических моделей Адамса-Бохарда, Томаса и Юна-Нельсона. Определены константы скорости моделей Томаса и Юна-Нельсона, динамические емкости СЭПАА 0.5 по ионам меди (II) и серебра (I), а также время, требуемое для выхода из колонки 50 % сорбата.
Исследовано извлечение ионов щелочноземельных и переходных метал-лов СЭПАА 0.5 в динамическом режиме при совместном присутствии из аммиачно-ацетатного и аммиачного буферных растворов. Установлено, что СЭПАА 0.5 из обеих бу-ферных систем в максимальной степени извлекаются ионы серебра (I) и меди (II). Однако, наиболее селективно серебро (I) по сравнению с медью (II) извлекается из аммиачно-ацетатного буферного раствора при рН 6.5.
Исследованы регенерационные свойства СЭПАА 0.5 в динамических условиях. Показано, что 10.0 см3 раствора 1 моль/дм3 азотной кислоты достаточно для полного де-сорбирования ионов исследуемых металлов с поверхности сорбента.