Адсорбція йонів барію та цинку мезопористим ТіО2 з хемосорбованими карбонатними групами

Abstract

У даній роботі запропоновано мезопористий TiO2 з хемосорбованими карбонатними групами у якостіадсорбенту для вилучення катіонів цинку і барію із водних розчинів. Досліджено залежність величиниадсорбції від тривалості взаємодії, кислотності розчину, рівноважної концентрації катіонів Zn2+ і Ba2+ атакож модифікації поверхні ТіО2. До одержаних результатів застосовано чотири найбільш поширенікінетичні моделі: Лагергрена псевдо-першого та псевдо-другого порядку, модель внутрішньочастинковоїдифузії та модель хемосорбції Еловича. Показано, що експериментальні величини адсорбції Zn2+ і Ba2+апроксимуються кінетичною моделлю Лагергрена псевдо-другого порядку з великою степіннюдостовірності ( R2= 0.99).Досліджено рівноважну адсорбцію у інтервалі концентрацій важких металів 27.46 мг/л - 7809 мг/л.До одержаних експериментальних даних застосовано теорії адсорбції Ленгмюра і Дубініна-Радушкевича. З використанням рівняння Дубініна-Радушкевича розраховано енергію адсорбції цинку ібарію модифікованим і немодифікованим ТіО2, значення якої лежать у межах 15.82 - 9.399 кДж/моль, щовідповідає механізмові фізичної адсорбції. Експериментальні результати адсорбції катіонів барію і цинкудобре описуються теорією Ленгмюра (R2 =0,99).Механізм адсорбції двовалентних катіонів приблизно однаковий. Висловлено припущення, щорізниця у адсорбції йонів цинку порівняно з йонами барію полягає у тому, що катіони Zn2+, маючиневеликий йонний радіус, здатні дифундувати у мікропори модифікованого ТіО2 , тоді як катіони Ba2+адсорбуються у мезопорах. При одночасній присутності катіонів барію і цинку у розчині у першу чергупоглинається цинк. На його адсорбцію не так сильно впливає присутність Ва2+ , як на адсорбцію барію –присутність катіонів цинку. Цей факт може бути корисним при необхідності сорбційного розділення париZn2+ - Ba2+.Мезопористий ТіО2 з хемосорбованими карбонатними групами є дуже ефективним адсорбентомщодо катіонів Zn2+ і Ba2+. Він здатний адсорбувати катіони Zn2+ і Ba2+ як із індивідуальних розчинів, так із сумішей. Досліджений адсорбент є кращим у цьому плані, ніж більшість світових аналогів.