Термодинамика и кинетика ионого обмена цветных металлов на поверхности железомарганцевых конкреций

• Автор: Жадовский, Иван Тарасович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Методы очистки воды от катионов металлов
1.2. Железомарганцевые конкреции (ЖМК), как основа новых материалов для очистки воды
1.3. Кинетика и термодинамика ионного обмена на природных сорбентах 28 ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объект исследований
2.2. Определение удельной поверхности
2.3. Исследование термодинамики ионного обмена
2.4. Исследование кинетики ионного обмена
2.5. Методики анализа
ГЛАВА 3. ТЕРМОДИНАМИКА ИОННОГО ОБМЕНА
3.1. Изотерма ионного обмена катионов меди (II) и натрия на поверхности ЖМК
3.2. Изотерма ионного обмена катионов свинца (II) и натрия на поверхности ЖМК
3.3. Изотерма ионного обмена катионов кобальта (II) и натрия на поверхности ЖМК
3.4. Изотерма ионного обмена катионов ртути (И) и натрия на поверхности ЖМК
3.5. Выводы к главе III
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА ИОННОГО ОБМЕНА
4.1. Кинетика ионного обмена катионов свинца и натрия на поверхности ЖМК
4.2. Кинетика ионного обмена катионов ртути и натрия на поверхности ЖМК
4.3. Выводы к главе IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Работа посвящена исследованию термодинамики и кинетики ионообменной сорбции катионов Си2+, Со2+, РЬ2+, Н^2+ и _Ма+ на поверхности железомарганцевых конкреций (ЖМК) Финского залива.
В настоящее время продолжается интенсивное развитие и внедрение методов ионного обмена в самых разных областях химической технологии, все более выявляется роль ионного обмена в геологических и биохимических процессах [1].
Следует ожидать дальнейшего развития ионообменных технологий, прежде всего, в связи с настойчивой необходимостью перехода к безотходным, экологически чистым методам производства.
Актуальность работы.
Существующие методы очистки сточных вод являются малоэффективными и дорогостоящими. Возрастающее количество стоков промышленных предприятий требует разработки новых способов очистки вод.
Очистка сточных вод методом ионного обмена позволяет утилизировать ценные примеси, очищать воду до предельно допустимых концентраций и обеспечивает возможность использования очищенных сточных вод в производственных процессах или в системах оборотного водоснабжения [1-4].
Синтетические иониты дороги, поэтому для очистки больших объемов воды экономически оправдано использование природных сорбентов. Перспективно использование для их производства отходов агломерации ЖМК завода ОАО «Диомар» в г. Кингисепп. При этом достигается комплексное использование сырья. Отработанный сорбент может быть использован на заводе «Диомар» для получения марганца и цветных металлов, то есть может быть возвращен в оборот.

глинистыми минералами тяжелые металлы образуют как обменные, так и необменные формы. В частности, эквивалентный обмен катионов меди наблюдали с катионами кальция, магния и марганца (2+) при низких значениях pH 0,7-2,3. При наличии влияния катионов натрия, кадмия (2+) и алюминия в многокомпонентном солевом растворе сохранился ионообменный механизм сорбции Си(2+), но снизилась величина сорбции данного катиона. По степени подавления сорбции Си(2+) изученные катионы расположили в следующий ряд: Ка+ < Сб2+ < А13+ и объяснили конкурентное влияние добавляемых ионов ростом заряда и уменьшением кристаллографического радиуса.
Авторы работ [67,' 68] исследовали кинетику сорбции селена (IV) на природных цеолитсодержащих туфах Забайкалья (клиноптилолит-К). В качестве сорбата использовали модельные растворы селенита натрия с исходным значением рН=9, исследование проводили в статических условиях при соотношении т:ж=1:10 и различном гранулометрическом составе сорбента (0,25-0,5; 0,5-1,0; 1-2; 2-3 мм) при температурах 20, 45, 60°С. Авторы выделили две области процесса сорбции на цеолитах: внешнедиффузионную при времени сорбции т -> 0 и внутридиффузионную при т —> оо, рассчитали значения констант скоростей процесса сорбции и коэффициентов диффузии в зависимости от исходной концентрации сорбата, гранулометрического состава и температуры. Данные эксперимента приведены в таблице 11.
Как видно из экспериментальных данных работы [68], с увеличением концентрации модельного раствора уменьшаются значения констант скорости сорбции во внешне- и внутридиффузионной областях. Увеличение размера зерен сорбента приводит к увеличению значения констант скорости во внешнедиффузионной области и уменьшению во внутридиффузионной области, температурный фактор не влияет на изменение к! и сказывается только на значениях характеристик внутридиффузионной области кинетики: