Кинетика адсорбции ионов железа модифицированными углеродными сорбентами из водных растворов

Наталья Вячеславовна  Гора; Даниил Андреевич  Чернышёв; Оксана Владимировна  Беляева

doi:10.17308/sorpchrom.2025.25/12795

Наталья Вячеславовна Гора Кемеровский государственный университет, Кемерово
Даниил Андреевич Чернышёв Кемеровский государственный университет, Кемерово
Оксана Владимировна Беляева Кемеровский государственный университет, Кемерово

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2025.25/12795

Ключевые слова: кинетика адсорбции, ионы железа (II), модифицированные углеродные сорбенты

Аннотация

В работе исследована кинетика адсорбции ионов железа (II) из постоянного и ограниченного объема раствора углеродными материалами. В качестве адсорбентов использовался промышленный активный полукокс на основе антрацита Пуролат-Стандарт и его образцы, модифицированные азотсодержащими органическими соединениями различных классов (аминоэтановая кислота, азепан-2-он или азабензол). По полученным кинетическим кривым определено время наступления адсорбционного равновесия. Установлено, что данная характеристика зависит от типа модификатора. Так закрепление на поверхности адсорбента аминокислоты или амида значительно уменьшает период достижения равновесия адсорбции, а гетероциклического соединения – увеличивает. Рассмотрена возможность применения для описания процесса адсорбции кинетических моделей Лагергрена, а также Хо и Маккея, на основании которых рассчитаны равновесная адсорбция и константы скорости реакции. Показано, что кинетика адсорбции может быть достоверно описана с помощью модели псевдовторого порядка. При использовании диффузионных моделей Вебера и Морриса, а также Марутовского оценен вклад внешней диффузии и диффузии внутри зерна сорбента на скорость процесса. Установлен смешанно-диффузионный характер адсорбции ионов железа как на исходном сорбенте, так и на модифицированных образцах. При этом определенный вклад в общую скорость процесса вносит также стадия взаимодействия металла с функциональными группами сорбента. Рассчитаны необходимые для моделирования адсорбции железа в неравновесных условиях коэффициенты внешнедиффузионного массопереноса.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Наталья Вячеславовна Гора, Кемеровский государственный университет, Кемерово

к.т.н., доцент кафедры общей и неорганической химии Кемеровского государственного университета, Кемерово, Россия

Даниил Андреевич Чернышёв, Кемеровский государственный университет, Кемерово

аспирант Кемеровского государственного университета, Кемерово, Россия

Оксана Владимировна Беляева, Кемеровский государственный университет, Кемерово

к.х.н., доцент кафедры общей и неорганической химии Кемеровского государственного университета, Кемерово, Россия

Литература

Skolubovich Yu.L., Krasnova T.A., Use of underground waters of Kuzbass for drinking water supply, M.: Kompaniya, Sputnik+, 2001; 105. (In Russ.)

Skolubovich Yu.L., Voitov E.L., Volkov D.D., Gogina E.S., Krasnova T.A., Pupyrev E.I., Petrosyan V.S., The use of groundwater for water supply of settle-ments of the Kemerovo region Water puri-fication. Water treatment. Water supply journal, 2019; 11 (143): 50-55. (In Russ.)

Datsko Yu.L., Zelentsov V.I., Kinet-ics and Mechanism of Methylene Blue Ad-sorption by a TiO2/Diatomite Nanocompo-site and Its Components, Surface Engineer-ing and Applied Electrochemistry, 2023; 59(3): 46-54. https://doi.org/10.3103/S1068375523060078 (In Russ.)

Askarov R.T., Soldatov A.I., Adsorp-tion kinetics of sulfide ions on the carbon surface, Butlerov Communications, 2014; 39(8): 119-123.

Fedotkin I.M., Koganovskii A.M., Roda I.G., Marutovskii R.M., Ob opredele-nii koeffitsienta vneshnego massoobmena i adsorbtsii iz rastvorov, Fizicheskaya khimi-ya, 1994; 48 (2): 473-475. (In Russ.)

Chugunov A.D., Filatova E.G., Pozhidaeva Yu.G., Adamovichb S.N., Oborinab E. N., Ushakovb I.A., Kinetics of Аdsorption of nickel(II) Ions by Zeolite with Immobilized Thiosemicarbazide, Journal of Siberian Federal University. Chemistry, 2023; 16(2): 244-254.

Timofeev K.L., Maltsev G.I., Sviri-dov A.V., Sorption kinetics of indium, iron, and zinc ions on modified montmorillonite, Moscow University Chemistry Bulletin, 2017; 72(3): 128-134.

Neudachina L.K., Petrova Yu.S., Zasukhin A.S., Osipova V.A., Gorbunova E.M., Larina T.Yu., Sorption kinetics of heavy metal ions by polysiloxane function-alized with 2-aminoethylpyridine groups, Analytics and control, 2011; 15(1): 87-95.

Babkin A.V., Neskoromnaya E.A., Burakov A.E., Burakova I.V., A Kinetic on Copper (II) Adsorption from Aqueous Solu-tions on Graphene Oxide, Vestnik Tam-bovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta, 2018; 24(1): 79-86. https://doi.org/10.17277/vestnik.2018.01.pp.079-086

Dremicheva E.S., Studying the sorption kinetics on peat ions of iron(III) and copper(II) from wastewater, Moscow University Chemistry Bulletin, 2017; 72(4): 196-199. https://doi.org/10.3103/S0027131417040034

Alosmanov R.M. Investigation of the cobalt and nickel ions sorption kinetics by phosphorus- containing cationite, Sorbtsionnye I khromatograficheskie protsessy, 2010; 10(3): 427-732. (In Russ.)

Gupta S. S., Bhattacharyya K. G. Kinetics of adsorption of metal ions on in-organic materials: a review, Advances in colloid and interface science, 2011; 162 (1-2): 39-58.

Sveshnikova D.A., Suleimanov S.I., Khamizov R.Kh. The kinetics and mecha-nism of sulphate ion adsorption on KM-2 activated carbon Sorbtsionnye I khromato-graficheskie protsessy, 2021; 21(4): 510-519. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3635 (In Russ.)