Исследование кинетики адсорбции ионов кобальта(II) и никеля(II) природными сорбентами

Аннотация

В данной работе проводится анализ особенностей процесса поглощения ионов кобальта (II) и никеля (II) природными цеолитами. Исследование направлено на изучение кинетики и эффективности адсорбции этих ионов. Получены кинетические кривые адсорбции исследуемых ионов в интервале температур 298-318 К. Время наступления адсорбционного равновесия составило 120 минут. Величина адсорбции ионов никеля(II) при Т=298 К составила 6.1 мг·г^-1,  а для кобальта – 5.6 мг·г^-1 (Т=298К). Лучшую адсорбируемость никеля можно объяснить меньшим размером радиуса обменного иона (0.069 нм). Для кобальта этот показатель составляет 0.074 нм. В рамках диффузионных моделей Бойда и Морриса-Вебера использован количественный подход для первичного разграничения внешне и внутри диффузионного лимитирования адсорбции. Показано, что диффузия ионов через пленку раствора, вносит свой вклад в общую скорость процесса. Определены значения константы скорости внешней диффузии. Максимальное значение константы скорости внешней диффузии 0.019 мин^-1 для ионов кобальта(II) и 0.015 мин^-1 для ионов никеля(II) достигается при температуре 318 К, т.е. с повышением температуры диффузия в пленке раствора усиливается. Вклад химической стадии в кинетику гетерогенного процесса адсорбции был охарактеризован в рамках кинетических моделей Лагергрена, Хо и Маккея и Еловича. Наиболее применимой для описания исследуемых процессов является модель псевдо-второго порядка. Указанная модель предполагает, что скорость процесса адсорбции лимитирует химическая реакция. В случае рассматриваемых цеолитов (гейландита-Са) процесс сопровождается ионным обменом между адсорбируемыми ионами и обменными катионами природного минерала.