Кинетика сорбции ионов марганца на каолините - Людмила Анатольевна Пимнева; Ирина Николаевна Полещук; Антонина Александровна Решетова; Елена Леонидовна Усова (Сорбционные и хроматографические процессы, 2024)
Одной из важнейших задач современности является проблема загрязнения природных вод тяжелыми металлами, которые обладают токсичными свойствами и представляют опасность для окружающей среды. Выбор оптимального вида очистки вод основывается на таких параметрах как концентрации ионов в воде и стоимости очистки. Метод адсорбционного извлечения широко используется для удаления многих ионов тяжелых металлов, имея ряд преимуществ, таких как простота, скорость, сравнительно невысокие затраты. В качестве сорбентов применяют синтетические сорбенты и природные. Преимуществом последних является низкая стоимость и доступность. С экономической точки зрения предпочтение отдается недорогим сорбентам. Таким сорбентом является каолинит, который относится к алюмосиликатным минералам. Модификация алюмосиликатных минералов улучшает сорбционные свойства по отношению к ионам тяжелых металлов.В качестве объекта исследования для сорбции ионов Mn2+ выбран природный и модифицированный каолинит. Исследованы закономерности кинетики сорбции ионов марганца на различных формах каолинита из модельного раствора. Сорбционную способность определяли в статических условиях при температуре 298 К. Эксперименты проводили на модельных водных растворах, приготовленных из сульфата марганца MnSO4·4H2O. Содержание ионов марганца в растворах варьировали от 1.0 до9.0 мг/дм3. По времени установления химического равновесия сорбции ионов Mn2+ исследована кинетика сорбции. Во всех случаях равновесные концентрации достигаются в течение 40 мин. При сорбционной очистке водных объектов важным технологическим параметром является скорость извлечения ионов металлов. На основе кинетических кривых сорбции, полученных в интервале температур 298-333 К, были рассчитаны кинетические параметры: константы скорости и коэффициенты диффузии.Рентгеноструктурным и рентгенофазовым анализами изучена структура природного каолинита. Установлено, что при увеличении концентрации ионов марганца от 1.0 до 9.0 мг/дм3 в растворе сорбционная емкость возрастает. Значительно увеличивается обменная емкость у модифицированных форм с 1.0 до 50.0 мг/г. Это подтверждает, что модифицированный каолинит является селективным сорбентом для извлечения ионов марганца из водных растворов. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что на алюмосиликатном сорбенте каолините процесс сорбции ионов происходит по ионообменному механизму.