Дисперсти жуйелер

 

Мазмұны

 

Кіріспе		2
І ТАРАУ Әдеби шолу
1.1	Адсорбциялық құбылыстың жалпы сипаттамасы	3
1.2	Адсорбция үрдісі кезінде қолданылатын сорбенттер	4
1.3	Сирек жер металдары туралы қысқаша түсінік	5
II ТАРАУ Тәжірбиелік  бөлім
2.1	Сорбентті алу методикасы	8
2.2	Металл  ионына (Ce3+)  қатысты сорбция үрдісінің жүргізу методикасы	8
2.3	Ерітіндідегі церийді (III) анықтау методикасы	9
2.4	Қолданылған реактивтер мен ерітінділер	9
III ТАРАУ Нәтижелерді талқылау
Қорытынды			15
Пайдаланылған әдебиттер			16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Дүниежүзілік су қорының 0,03% ғана тұщы континенттік су қоймаларына тиесілі, ал олар өз кезегінде ауыз сумен және де өндірістік сумен қамтамасыз ету көздері болып табылады. Қазіргі кезде бүкіл әлемдегі халық санының өсуіне және де өнеркәсәптік өндірістің дамуына байланысты жылдан-жылға тұщы суды пайдалану ауқымы өрістеуде. Сонымен қатар өндірістік ағынды сулардың су қоймаларына жіберілуі де орын алып келеді, ал бұл гидросфераның ластануымен тұщы су қорының сарқылуына әкелуі мүмкін. Осыған байланысты ластанған табиғи және ағынды суларды қайтадан қолданысқа жарамды деңгейге жеткізу үшін оларды ауыр және түсті металдар, улы органикалық қосылыстар, мұнай және т.б. ластандырғыштардан тазартудың тиімді тәсілдері мен әдістерін іздестіру өзекті мәселелердің біріне айналды. 

Қазіргі таңда сорбенттермен суды тазалау ғылым және техника саласындағы негізгі бағыттарының бірі болып табылады. Сорбенттерді пайдалану мақсатына байланысты әртүрлі әдістермен және шикізаттардан алуға болады. Сондықтан табиғи және ағынды суларды тазартудағы тиімді әдістердің біріне синтетикалық бейорганикалық сорбенттер қатысындағы сорбциялау технологиясы жатады.

Кейінгі жылдары белсендірілген көмір, силикагель, алюмогель және т.б. дара бейорганикалық сорбенттермен қатар аралас бейорганикалық сорбенттерді синтездеу бойынша ізденістер кеңінен өрістеуде. Олар екі немесе бірнеше адсорбенттердің қоспасынан тұрады және де қасиеттері өздерінің құрамдастарынан да олардың механикалық қоспаларынан да өзгеше болады. Аралас сорбенттерді синтездеу барысында олардың кеуектілігін, сорбциялық сыйымдылығын, талғамдылығын және басқа да негізгі өте қажетті сипаттамаларын оңай реттеуге мүмкіндік туындайды. Ал жаңа аралас сорбенттер алу мақсатында қызуғышылық тудыратын нысаналар ретінде модификацияланған силикофосфаттар қосылыстары болып табылады. Жоғарыда аталған мәселелерді ескере отырып, осы курстық жұмыс барысында өрік сүйегін түрлендіру арқылы алынған сорбенттің сорбциялық қасиеттері зерттелді. Осыған байланысты жұмыстың негізгі мақсаты: өрік сүйегінен алынған көміртекті сорбенттерде сирек жер металы металы церий иондарына   (Ce3+)  қатысты сорбциялық қасиеттерді зерттеу болып табылады. Осы мақсатқа жету үшін келесі мәселелер қарастырылды:

Өрік сүйегінен сорбентті дайындап, оның қасиеттерін зерттеу;

Металдар иондарының қатысындағы модельді ерітінділерін дайындап, сорбентті қолдана отырып, статикалық жағдайларда адсорбциялық тазалау үрдісін жүргізу;

Сорбция үрдісін жүргізу барысында тиімді жағдайларды анықтау.

 

 

 

І ТАРАУ ӘДЕБИ ШОЛУ

 

1.1 Адсорбциялық құбылыстың жалпы сипаттамасы

 

Берілген дененің (заттың) дисперстілік дәрежесі жоғарылаған сайын, ол өзінің көбейген бетіне басқа дененің көп бөлшегін сіңіреді. Еріген немесе газ қалпындағы заттардың қатты дене немесе сұйықтың бетіне өздігінен жиналып, шоғырлана келіп, қоюлану кұбылысын сорбция деп атайды. Әдетте өзіне басқаны сіңіруші затты —  сорбент, ал оған сіңірілетін затты сорбтив деп атайды. Ал сорбцияға кері құбылысты десорбция дейді. Сорбтив бөлшектері» сорбентке қаншалықты терең сіңуіне байланысты және ондағы пайда болатын өзара әсер мен байланыс күшіне, табиғатына сәйкес сорбция құбылысын карастырады. Егер сіңіру дененін тек беткі қабатында ғана жүретін болса, онда оны адсорбция деп атайды. Мұнда да сіңіруші затты адсорбент, ал сіңірілетін затты адсорбтив деп атайды.

Сорбент пен сорбтив бөлшектерінің табиғаты мен өзара әрекеттесу сипатына орай, сорбция құбылысын физикалық және химиялық деп бөледі. Физикалық сорбция әлсіз және қайтымды. Ол тек молекулааралық, яғни ван-дер-ваальстік күш әсерімен жүзеге асады. Ал химиялық сорбцияны көбіне хемосорбция деп те айтады және ол қайтымсыз, өйткені ол артық не бос валенттілік арқылы іске асады. Хемосорбцияның өзі онан әрі жіктеле келіп, абсорбциялық және адсорбциялық болып бөлінеді. Бұл бөлулер тек шартты ғана.

Капилляр (жіңішке түтікше) конденсациялы сорбциялық процестер деп аталатын құбылыстың негізгі мәні тек сіңіруде ғана емес, мысалы, активті көмірдің өз бойына газдар мен буларды сіңіретіні сияқты, жеңілдетілген қатты қуыс сорбенттердің өз бойына конденсациялануымен де ерекше мәнде болады. Қапиллярлы конденсация ең әуелі оңай да жеңіл қысылатын (сығылатын) газдарда жиі кездеседі.

Капиллярлық конденсация дегеніміз қатты дене (сорбент) қуысында бу сияқты заттардың (сорбтивтердің) конденсациялануы. Конденсация құбылысы температураға, бу серпімділігіне, капилляр диаметріне, қатты сорбенттің беткі қабатының өзіне сұйық күйдегі сорбтивті жұқтыру қабілетіне байланысты. Ондағы капилляр түтігі жіңішке болған сайын және олардың қабырғасы сұйық күйдегі сорбтивті өзіне жақсы жұқтырғанда да конденсациялану тезірек жүреді [1].

Абсорбция дегеніміз сорбент массасына диффузия арқылы газ енгендегі сорбция қүбылысы. Ол берілген бір заттың (сорбтивтің) екінші бір затта (сорбентте) еру құбылысына пара-пар. Фаза араларындағы заттың таралуы Генри заңына бағынады. Қазір абсорбциялық құбылыстар өнеркәсіпте кеңінен қолданылуда. Мысалы, өнеркәсіптегі тұз қышқылын өндіру толығымен хлорлы сутек газын судың абсорбциялау құбылысына негізделген. Нақ осы құбылысқа, яғни газдардың абсорбциясына сүйеніп газдарды зиянды қоспадан тазартады, газ қоспасын бөледі.

Хемосорбция дегеніміз сіңетін және сіңіретін заттар арасын-дағы әрекеттесу терең жүру нәтижесінде жаңа химиялық зат пайда болатын процесс. Бұған мысал ретінде натронды ізбестің көміртек (IV) оксиді мен күкірт (IV) оксидін өзіне сіңіріп, карбонат пен сульфат тұздарын түзетінін келтіруге болады. Хемосорбцияны физикалық сорбция мен абсорбциядан осы кұбылыстар кезінде бөлінетін жылу шамасын өлшеп, ажыратуға болады.

Сорбция үрдісінің сандық сипаттамаларын алу үшін эксперименттік мәндерді сызықты түрдегі Ленгмюр изотермдерінің теңдеулерінің көмегімен өңдейді:

 

                     (1)

 

мұндағы, СP – тепе-теңдік концентрациясы, K – Ленгмюр теңдеуінің константасы;   Amax – шекті адсорбция шамасы;  және Фрейндлих теңдеуі:

 

                 (2)

 

мұндағы,  А — сорбцияланған  зат мөлшері, моль/дм3, К мен n — теңдеудің сорбциялық көрсеткіштері. Фрейндлих теңдеуіндегі дәреже көрсеткші n мен пропорциалану коэффициентін K тәжірбие жүзінде анықталады [2].

 

1.2 Адсорбция үрдісі кезінде қолданылатын сорбенттер

 

Ағын суларды тазарту мәселелерін зерттеу барысында тиімді әдістерді таңдай білу  маңызды қадам болып саналады, сондықтан ағын суларды улы металдардан қауіпсіз, әрі тиімді тазарту үшін әртүрлі технологиялар қолданылады, атап айтсақ, сұйықтық экстракция әдісі, ион алмасу әдісі, сұйық мембрана әдісі, кері осмос әдістері, нанофильтрация әдісі, гибридті процестерге негізделген мембраналық әдіс және түрлі сорбенттермен адсорбциялау тәсілдері кездеседі [3].

Табиғи ауыл шаруашылық саласында пайдаланылған қалдық суларды металл иондарынан арзан әдіспен тазарту көптеген еңбектерде қарастырылған. Соның бірі [4] жұмыста 6 түрлі гальваника өнеркәсібінің суларын күріш сабаны, күріш қабықшасы және күріш кебегін пайдаланып рН-тың бастапқы мәні, металл ионының концентрациясы, адсорбенттің массасы, әсерлесу уақыты және температура секілді физика-химиялық параметрлердің әсерін зерттеу барысында адсорбция құбылысы үшін рН=6 мәні оптималды екендігі анықталған, сонымен қатар, тәжірбиелік мәліметтер Фрейндлих және Халси изотермияларымен өңделіп, диффузия коэффициенті мен аадсорбция энергиясының мәндері адсорбция құбылысының химиялық сипатқа ие екенідігін, ал есептелеген G0, H0 және S0 секілді термодинамикалық параметрлер спонтанды әрі эндотермиялық сипатқа ие екендігін көрсеткен.

Сонымен қатар, кокос жаңғағы бетіндегі Cu(ІІ) иондарының биосорбциясы да зерттелген. Cu(II) 10 мг/л концентрациясында, ағын жылдамдығы  10 мл/мин жағдайы билсорбция процесіне оптималды жағдай болатындығы анықталды. Осы әдебиетте келтірілген мәліметтер әрбір зерттелген метал иондары үшін гидратация энтальпияларының мәнімен түсіндірілді. Сондықтан аталған композит ағын суларды тазартуда өте тиімді болып табылады.

Әртүрлі биологиялық материалдардың металдармен байланысу қабілетін пайдаланып, биосорбция әдісімен қалдық сулар құрамындағы ауыр металдарды бөліп алуға мүмкіндік туды. Биосорбция бактерия, саңырауқұлақтар, ашытқы жасушалары және т.б. металдарды жинай алатын биомассалар секілді өлі микроағзалармен пассивті байланысу процесінің көмегімен металдарды эою үшін пайдаланылатын термин. Биоматериалдарға ауыр металл иондарының сорбция құбылысы биоматериалдардың құрамында болатын ақуыз, көмірсулар және фенол қосылыстарының (себебі олар карбоксил, гидроксил және амин секілді функционалдық топтардан тұрады) металл иондарымен бірігуімен байланыстырылады [5].

 

1.3 Сирек жер металдары туралы қысқаша түсінік

 

Сирек жер элементтер жер қыртысында біршама сирек ұшырасады деп есептелінетін элементтер.

Сирек және сирек-жер элементтері ғылымды көп қажеттісін жоғары технологиялық өнімді шығару үшін негіз болып табылады.Оларды техниканың әр түрлі саласында:радиоэлектроникада, жабдықтар жасауда, химия өнеркәсібінде, металлургияда және т.б. кеңінен пайдалынады.Сирек жер элементтері арнайы қолданатын әйнек құрамына кіреді, сонымен қоса сирек-жер металдарының монокристалдық қосындыларын оптикалық белсенді және линейлы емес элементтерін құру үшін, сондай-ақ автомобиль жасауда қайта зарядталатын аккумуляторлық батарея өндірісінде қолданылады [6].

Сирек жер элементтердің сусыз нитраттары Ln(NO3)3, мұндағы Ln – La, Pr, Nd, Sm, Gd, Y, азот екі оксиді мен жартылай оксидтердің әрекеттесуімен алынды. Сирек жер иондары үшін сәйкес түске боялған үлкен көлемдегі ұнтақтар. Нитраттар сулы ерітінділерден әртүрлі кристалданған судың мөлшерімен кристалданады (1-кесте).

 

Кесте 1

     Нитраттардағы кристалдық судың құрамы

 

Нитрат	Кристалданған судың молекула саны	Нитрат	Кристалданған судың молекула саны
Se	3,4,5,6	Gd	5,6
Y	4,6	Tb	6
La	4,5,6	Dy	5,6
Ce	1,3,4,6	Er	5
Pr	2,4,6	Tu	4
Nd	4,6	Yb	3,3,5,4,5
Sm	4,6	Cp	4,5,5

 

Осы заттарды қыздырғанда немесе кептіргенде кристалдық су азайып, негізгі сирек жер металдарда және LnO∙NO3∙H2O мен Ln2O3∙LnONO3 құрамды негізгі сусыз нитраттарда  аралық кристалогидраттар түзіледі. Егер оларды қатты күйдірсе, олар оксидтерге ауысады. Бейтарапты тұздардың негізгі тұздарға немесе оксидерге ауысу үшін қажет ыдырау температурасы сирек жер элементтердің қасиеттеріне тәуелді. Электртерістілігі оң сирек жер элементтерінің  нитраттары, электртерістілігі теріс сирек жер элементтерінің  нитраттарымен салыстырғанда, жоғары температурада жақсы ыдырайды.

Сирек жер иондары көптеген аддендермен ішкікомплекстік катиондарды түзуге бейім болып келеді. Осылайша, сүт қышқылы иттримен бірге комплекстік катион түзеді: [(CH2-H-COO)2Y], тұрақтылық константасы 9,0∙105 және pK=5,95-ге тең.

Потенциометрлік титрлеу, электрөткізгіштікті, иондар санының ауысуын зерттеу барысында, қышқылды ерітінділерде глутарь қышқылының үшоксидімен лантан ионы [(HOOC∙(CHOH)3∙COO) La(H2O)]2+ немесе [(OOC(CHOH)3∙COO) La(H2O)]n]+ комплексті катион түзетіні анықталды. Қышқылды ортада адден мен лантан ионының орталық атомның әртүрлі қатынастарында глюкон қышқылымен түзіледі:

Сирек жер элементтерінің комплексті аумақтарының зерттеу барысында белгілі рН реттелген ерітінділер құрамындағы ішкікомплекстік катиондар туралы қосымша мағлұматтар алынды [7].

Сирек жер иондары мен 8-оксихинолин-5-сульфон қышқылдарының  ішкікомплекстік катиондары толығымен сипатталды, олардың тұрақтылығы оксинаттардың ішкікомплекстік катиондарынан жоғары екені анықталды. Тұрақтылықтың жоғарлауы, 8-оксихинолин-5-сульфон қышқылдарының комплексіндегі координация гидроксил мен сульфотопшадағы оттегі атомдары есебінен болуы мүмкін [8].  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II ТАРАУ  ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ

 

2.1 Сорбентті алу методикасы

Бастапқы шикізат ретінде құрғақ өріктің сүйектерінің қалдықтары қолданылды. Түрлендіруді ағаш қалдықтарын модификатормен 2:1қатынаста термиялық өңдеу арқылы жүргізді. Модификатор ретінде ортофосфор қышқылы (10 моль/л) алынды. Алынған қоспаны тұрақты массаға келгенше,  периодты түрде араластыра отырып, 2-3 тәулік бойы, 102-105˚С температура барысында кептірді. Кептірілген үлгіні термиялық өңдеуге ұшыратты. Қыздыру жылдамдығы 10 град/мин құрады, ал соңғы температура 800˚С болды. Кейін карбонатталған өнім дистилденген сумен жуылып, 1,5 сағат шамасында, 60˚С температура кезінде бейтарап ортаға келгенше кептірілді.

 

2.2 Металл ионына (Ce3+)  қатысты сорбция үрдісінің жүргізу методикасы

Сорбентті (0,5 г) бастапқы концентрациясы бар (10-3 мг/л) металл ерітіндісіне салады, әрбір сорбцияны жүргізу барысында белгіленген уақыт аралығында металл ерітіндісінің рН-н тексеріп отырады. рН мәнін сандық рН метр көмегімен анықтайды. Сынаманы белгілі бір уақыт аралығында (30 мин, 60 мин, 90 мин)  30 мл көлемінде алып, фильтр арқылы өткізеді. Араластыруды бірқалыпты тұрақты түрде жүргізді, сорбент пен ерітіндінің байланысу ұзақтығы 2-кестеде келтірілген.

 

Кесте - 2

Сорбцияны жүргізу шарттары (тәжірбиені жоспарлау әдісі бойынша)

 

№	Уақыт, мин	Температура	Металдың бастапқы концентрациясы, мг/k	Сорбент массасы, г
Ce3+	30	25	10-3	0,5
	60	25	10-3	0,5
	90	25	10-3	0,5

 

 

 

 

 

 

2.3 Ерітіндідегі церийді (III) анықтау методикасы

Алдымен анализдеуші ерітіндіні дайындайды. Сыйымдылығы 200 см3 болатын конусты колбаға анализденетін ерітіндіні құйып, күкірт қышқылының ерітіндісін H2SO4 құяды, оның концентрациясы сұйылтқаннан кейін 0,5 н. тең болуы керек. Ол үшін 2,8 мл H2SO4 (конц.)  100 мл суға қосып, кейін анализденетін ерітіндіні қосады да, белгісіне дейін сумен толтырады. Тотықтырғыш ретінде 1 мл көлемдегі AgNO3 ерітіндісі (0.1 н.) және (NH4)2S2O8 (2 г сулы ерітіндіде) қолданылады. (NH4)2S2O8 орнына K2S2O8-ті қолдануға болады. Кейін анализденетін ерітіндіні дайын болғаннан соң, колбаны 25 мин уақыт аралығында қыздырып, бөлме температурасына дейін суытады. Жұмыс ерітіндісі ретінде 0,1 н. FeSO4 ерітіндісі пайдаланылады. Ол үшін 27,8 г. FeSO4 * 6 H2O 50 мл 5 н. H2SO4 ерітеді де, 1 л. Келгенше сумен толтырады. Сонымен қатар, 0,5 %  дифениламин индикаторын дайындау қажет. Реактивтің 0,5 г сулы ерітіндідегі 3 мл H2SO4 конц қосып, 100 мл ерітеді. Титрлеуді жүргізгенде стандартты ерітінді ретінде 0,1 н. FeSO4 қолданылады. Кейін анализденетін ерітіндіні FeSO4 ерітіндісімен ақшыл-жасыл түске енгенше титрлейді. Осы зерттеу жұмысының есептеу жолдары келесідей жүргізіледі:

 

       (3)

 

мұндағы, - титрлеуге жұмсалған көлемі, см3; стандартты темір (II) ерітіндісінің нормалдылығы, г/экв; – анализденетін ерітінді көлемі.

 

2.4 Қолданылған реактивтер мен ерітінділер

Барлық реактивтер «х.ч.» және «ч.д.а» квалификациясына ие болды. Тәжірбие үшін келесі приборлар мен реактивтер қолданылды.

Электрондық таразы;

Магнитті айналдырғыш ММ-5;

Әмбебап индикатор қағазы, ТУ6-09-1181;

Церий сульфаты ерітіндісі, 10-3М;

Цилиндрлер  (100 мл);

Өлшеуіш пробиркалар мен цилиндрлер;

H2SO4 (конц) ерітіндісі;

AgNO3 (0.1 н.) ерітіндісі, көлемі 1 мл;

(NH4)2S2O8 ерітіндісі;

 

ІІІ ТАРАУ АЛЫНҒАН НӘТИЖЕЛЕРДІ ТАЛҚЫЛАУ

 

Бұл зерттеулердің негізгі мақсаты церий иондарына  (ІІІ) қатысты өрік сүйектері негізінде көміртекті сорбенттің сорбциялық қабілеті мен кинетикасын зерттеу және осы ионның сорбциялық сыйымдылығына температура әсерін байқау болып табылады. Сорбциялық сыйымдылық сорбенттің 1 грамымен  байланысқан церий иондарының санымен анықталады.  Байланысқан иондардың мөлшерін церий ионының бастапқы және қалдық мөлшерлерінің айырмашылығымен анықтады. Сорбенттің адсорбциялық қасиеттері тәжірбие бойынша алынған көрсеткіштерге сүйене отырып,  адсорбция мәніне сәйкес бағаланды.  Адсорбция шамасының есептеулерін келесі тәуелділік бойынша жүргізді:

 

             (4)

 

мұндағы, С0, Степе-тең – церий ионының бастапқы және тепе-теңдік концентрациялары ммоль/л; V – ерітінді көлемі, л; m – сорбент сынамасының массасы, г. 

Теориялық адсорбциялық қабілет Фрейндлих және Ленгмюр теңдеулерімен сипатталуы мүмкін, ол адсорбент табиғатына байланысты біріншісіне немесе екіншісіне бағынады.

Фрейндлих теңдеулерін логарифмдік түрде қолдану тиімді болып табылады:

             (5)

 

мұндағы, К және 1/n – константалар; x/m– адсорбция.

 

Константалар (K) адсорбент адсорбат табиғатына тәуелді болып келеді және кең шекараларда ауытқу мәнін көрсетеді. 1/n – адсорбат табиғатына тәуелді адсорбциялық көрсеткіш.

 

Константалар шамалар  логарифмдік тәуелділіктер бойынша анықталды:

 

                      (6)

 

 

 

 

Ленгмюр теңдеуі:

 

      (7)

 

мұндағы, А∞; b – константалар; С – тепе-теңдік  концентрациясы.

 

Константаларды анықтау үшін 1/A = f(1/ΔC) графикалық тәуелділік қолданылды. А∞ константасы адсорбенттің максималды сыйымдылығын анықтап, сорбент молекуларының өлшемдерінен тәуелді болып келеді. Адсорбциялық үрдістің тепе-теңдік константасы «b» адсорбаттың адсорбентке ұқсастығына байланысты. Егер ол үлкен шамады болса, онда ұқсастығы байқалады. Церий (III) ионының қалдық концентрациясының сорбция үрдісінің уақытына байланысты өзгерісі 3-кестеде келтірілген.

 

Кесте 3

298, 318 К  кезіндегі сорбциядан кейінгі  ерітіндідегі церий иондар (III) концентрациясының  өзгерісі (С, ммоль/л)

 

t, мин	Бастапқы материалдан алынған сорбент		Бастапқы материалды ксантогенатпен түрлендіруден кейінгі сорбент
	298 К	318 К	298 К	318 К
0	-	-	-	-
30	0,435	0,42	0,890	0,61
60	0,415	0,41	0,810	0,59
90	0,395	4,0	0,730	0,55

 

Сурет 1.  Сорбенттердің 298, 318 К температуралардағы  уақытқа байланысты сорбциялық сыйымдылығының өзгерісі (1- бастапқы материал, 2-модифицирленген материал)

 

1-суреттен  байқағанымыздай, үшвалентті церий  иондары модифицирленген сорбентке  қарағанда бастапқы сорбентте  жақсы сорбцияланады. Бұл құбылысты  церий иондары (III) үшін гидратация, гидролиз, полимеризация және комплекстүзу  процестері тән екендігімен түсіндіруге  болады [9]. Бейтарап және қышқылды сулы ерітінділерде (біздің жағдайда рН = 5; рН = 6) церий иондар аквакомплекс [Ce(H2O)n]3- және [Ce(H2O)nOH]2+гидроксиаквакомплекстер түрінде болады, мұндағы n=5-8.

Модифицирленген сорбентті қолданған жағдайда бастапқы ерітінді концентрациясымен салыстырғанда, ерітіндідегі жалпы концентрация жоғары болып келеді, бұл ерітіндіге сорбент бетінен модификатордың біртіндеп ауысуымен түсіндіріледі. Концентарцияның артуы церий (III) комплекстерінің берік болуына әкеледі, бұл гидратты қабықшадағы энергия бөлінуінің нәтижесінде сорбция үрдісінің төмендеуіне негізделген.  Барлық жағдайларда сорбент пен сорбат арасындағы байланыс уақыты адсорбция шамасының артуына әкеледі. Ортаның температурасын 20 К көтергенде, церий иондарының (III) адсорбциясының жоғарлауын көрсетеді. Сонымен қатар, барлық жоғарыда аталған өзгерістер тазалау дәрежесінің мәніне де әсер ететіні анықталды (2-сурет).

 

 

 

 

Сурет 2. Сорбент қатысындағы церий (III)  иондарының тазалану дәрежесі (1-бастапқы материал,  2-модифицирленген материал)

 

298 К кезіндегі  сорбция үрдісінің интегралдық  қисықтарын сипаттайтын теңдеулер  алынды:

 

A= 0,057*LN(t) - 0,151 (1-ші сорбент үшін)

 

A= 0,014*LN(t) + 0,177 (2-ші сорбент үшін)

 

Адсорбциялық қабілет теориялық түрде Фрейндлих пен Ленгмюр теңдеулерімен сипатталды. Константалар шамасына сәйкес келетін графикалық тәуелділіктер бойынша анықтады. Фрейндлих теңдеулерінің коэффициенттері графикалық тәуелділіктер бойынша табылды:

 

                   (8)

 

 

1. сорбент 1 - К=8,83*10-4 (298 К), К=1,92*10-5 (318 К).
2. сорбент 2 - К=6,71*10-3 (298 К), К=2,00*10-9 (318 К).

Ленгмюр теңдеулерінің коэффициенттері (сорбция тұрақтылары) Фрейндлих-Бедеккер теңдеуімен алынған мәндермен сәйкес келеді.

Алынған нәтижелер негізінде сорбция үрдісінің термодинамикалық көрсеткіштерін есептеу жұмыстары жасалды, олар 4-кестеде келтірілген.

 

Кесте 4

Сорбция үрдісінің термодинамикалық көрсеткіштері

 

Анықталатын шама	Температура, К	Сорбенттер
		1	2
-ΔG∙10-3, кДж/моль	298	2143,74	16279,2
	318	46,69	0,0485
-ΔН, кДж/моль		150,747	591,93
-ΔS, J·mole/К	298	505,854	1986,29
	318	474,046	1861,41

 

Алынған нәтижелерді саралай келе, зерттелген сорбент қатысындағы үшвалентті церий ионының сорбция үрдісі тез жүретінін анықтайды. Анықталған энтальпия мен изобара-изотермиялық потенциалдардың теріс мәндері сорбция үрдісінің спонтанды табиғатын көрсетеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

Қорытындылай келе, өрік сүйегін түрлендіру барысында алынған көміртекті сорбент сорбция үрдісін жүргізуге біршама тиімді болып табылады. Сорбция үрдісін жүргізу барысында зерттелген сорбенттің церий (ІІІ) ионына қатысты қасиеттері анықталып, сәйкесінше тазалану дәрежесі белгіленді. Сорбенттің адсорбциялық қасиеттері тәжірбие бойынша алынған көрсеткіштерге сүйене отырып,  адсорбция мәніне сәйкес бағаланды. Алынған нәтижелер Ленгмюр және Фрейндлих теңдеулерімен өңделді. Зерттеу нәтижесінде, церий иондары (Ce3+) модифицирленген сорбентке қарағанда бастапқы сорбентте жақсы сорбцияланатынын көрсетті. Анықталған энтальпия мен изобара-изотермиялық потенциалдардың теріс мәндері сорбция үрдісінің спонтанды табиғатын көрсетеді. Осылайша, зерттелген сорбент адсорбция үрдісіне қатыса алады және жоғары сорбциялық белсенділікті анықтады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

 

 

1. Хотунцев Ю.Л. Человек, технологии, окружающая среда. - М.: Устойчивый мир, 2001. - 275 с.
2. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. - Л.: Химия, 1982. - 168 с.
3. Rivas B. L. Preparation and adsorption properties of the chelating resins containing carboxylic, sulfonic, and imidazole groups/ B.L. Rivas, M. Jara, E. D. Pereira// J.Appl. Pol. Sci. - 2003. Vol. 89, № 10. - P. 2852-2856.
4. http://www.rae.ru/fs/section=content&op=show_9
5. Салдадзе К.М., Копылева-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты (комплексоны). - М.: Химия, 1980. - 336 с.
6. Манин Н.Г., Кустов А.В., Вандышев В.Н., Королев В.П., Сб.науч.тр. «Химия растворов и технология жидкофазных материалов. Достижения и перспективы.» .Иваново: ИХР РАН, 2006. 332 с.
7. Батов Д. Б., Вандышев В.Н.,Королев В. П., Крестов Г.А. Журн. физ. Химии. 1983.Т.57.№1. С.253.
8. Васильев В.П., Козловский Е.В.,Бородин  В.А.  Журн.неорган.химии.1988.Т.33.С.1047.
9. Кожевникова Н.М. Сорбция ионов церия (III) из водных растворов природным клипотилолитсодержащим туфом//Вестник Бурятского государственного университетаю-2012.-№3.-СС.43-46.