Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti

Исследованы транспортные свойства неорганических ионообменных материалов на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti по отношению к ионам Cd (II), Cu (II), Pb (II). Измерены значения удельной электропроводности индивидуальных и двойных материалов, содержащих адсорбированные ионы Cd (II), Cu (II), Pb (II)....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Украинский химический журнал
Дата:2006
Автори: Куделко, Е.O., Пальчик, А.В., Мальцева, Т.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2006
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185098
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti / Е.O. Куделко, А.В. Пальчик, Т.В. Мальцева // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 1. — С. 67-69. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-185098
record_format dspace
spelling Куделко, Е.O.
Пальчик, А.В.
Мальцева, Т.В.
2022-08-31T18:29:58Z
2022-08-31T18:29:58Z
2006
Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti / Е.O. Куделко, А.В. Пальчик, Т.В. Мальцева // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 1. — С. 67-69. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
0041–6045
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185098
541.183
Исследованы транспортные свойства неорганических ионообменных материалов на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti по отношению к ионам Cd (II), Cu (II), Pb (II). Измерены значения удельной электропроводности индивидуальных и двойных материалов, содержащих адсорбированные ионы Cd (II), Cu (II), Pb (II). Обнаружено, что в весьма разбавленных растворах двойные оксигидраты более электропроводны, чем индивидуальные. Эффективные подвижности ионов Cd (II), Cu (II), Pb (II) в двойных оксигидратах в 5—10 раз превышают таковые в индивидуальных.
Проведено дослідження транспортних властивостей неорганічних йонообмінних матеріалів на основі оксигідратів Al, Zr, Sn, Ti у відношенні до йонів Cd (II), Cu (II), Pb (II). Виміряно значення питомої електропровідності індивідуальних та подвійних матеріалів, які містять адсорбовані йони Cd (II), Cu (II), Pb (II). Знайдено, що в сильно розведених розчинах подвійні оксигідрати є більш електтропровідними, чим індивідуальні. Ефективні рухливості йонів Cd (II), Cu (II), Pb (II) у подвійних оксигідратах є у 5—10 разів вище, ніж у індивідуальних.
It was studied some transport properties of inorganic ion-exchangers. I t was obtained conductivity of simple and double hydroxide materials in relation to adsorbed ions of cadmium, copper and lead according to resistance measurements. It was shown that double hydroxide materials have higher conductivity than simple ones and keep such even in very diluted solutions. It was calculated effective mobility of Cd (II), Cu (II), Pb (II) on ion-exchangers based on Al, Zr, Sn, Ti.
ru
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
Украинский химический журнал
Электрохимия
Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti
Рухомість адсорбованих двовалентних катіонів Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺в йонообмінних матеріалах на основі оксигідратів Al, Zr, Sn, Ti
Mobility of bi-charged metals Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺ of ion-exchangers based on Al, Zr, Sn, Ti
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti
spellingShingle Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti
Куделко, Е.O.
Пальчик, А.В.
Мальцева, Т.В.
Электрохимия
title_short Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti
title_full Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti
title_fullStr Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti
title_full_unstemmed Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti
title_sort подвижность адсорбированных двухвалентных катионов cu²⁺+, cd²⁺, pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов al, zr, sn, ti
author Куделко, Е.O.
Пальчик, А.В.
Мальцева, Т.В.
author_facet Куделко, Е.O.
Пальчик, А.В.
Мальцева, Т.В.
topic Электрохимия
topic_facet Электрохимия
publishDate 2006
language Russian
container_title Украинский химический журнал
publisher Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
format Article
title_alt Рухомість адсорбованих двовалентних катіонів Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺в йонообмінних матеріалах на основі оксигідратів Al, Zr, Sn, Ti
Mobility of bi-charged metals Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺ of ion-exchangers based on Al, Zr, Sn, Ti
description Исследованы транспортные свойства неорганических ионообменных материалов на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti по отношению к ионам Cd (II), Cu (II), Pb (II). Измерены значения удельной электропроводности индивидуальных и двойных материалов, содержащих адсорбированные ионы Cd (II), Cu (II), Pb (II). Обнаружено, что в весьма разбавленных растворах двойные оксигидраты более электропроводны, чем индивидуальные. Эффективные подвижности ионов Cd (II), Cu (II), Pb (II) в двойных оксигидратах в 5—10 раз превышают таковые в индивидуальных. Проведено дослідження транспортних властивостей неорганічних йонообмінних матеріалів на основі оксигідратів Al, Zr, Sn, Ti у відношенні до йонів Cd (II), Cu (II), Pb (II). Виміряно значення питомої електропровідності індивідуальних та подвійних матеріалів, які містять адсорбовані йони Cd (II), Cu (II), Pb (II). Знайдено, що в сильно розведених розчинах подвійні оксигідрати є більш електтропровідними, чим індивідуальні. Ефективні рухливості йонів Cd (II), Cu (II), Pb (II) у подвійних оксигідратах є у 5—10 разів вище, ніж у індивідуальних. It was studied some transport properties of inorganic ion-exchangers. I t was obtained conductivity of simple and double hydroxide materials in relation to adsorbed ions of cadmium, copper and lead according to resistance measurements. It was shown that double hydroxide materials have higher conductivity than simple ones and keep such even in very diluted solutions. It was calculated effective mobility of Cd (II), Cu (II), Pb (II) on ion-exchangers based on Al, Zr, Sn, Ti.
issn 0041–6045
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185098
citation_txt Подвижность адсорбированных двухвалентных катионов Cu²⁺+, Cd²⁺, Pb²⁺в ионообменных материалах на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti / Е.O. Куделко, А.В. Пальчик, Т.В. Мальцева // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 1. — С. 67-69. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT kudelkoeo podvižnostʹadsorbirovannyhdvuhvalentnyhkationovcu2cd2pb2vionoobmennyhmaterialahnaosnoveoksigidratovalzrsnti
AT palʹčikav podvižnostʹadsorbirovannyhdvuhvalentnyhkationovcu2cd2pb2vionoobmennyhmaterialahnaosnoveoksigidratovalzrsnti
AT malʹcevatv podvižnostʹadsorbirovannyhdvuhvalentnyhkationovcu2cd2pb2vionoobmennyhmaterialahnaosnoveoksigidratovalzrsnti
AT kudelkoeo ruhomístʹadsorbovanihdvovalentnihkatíonívcu2cd2pb2vionoobmínnihmateríalahnaosnovíoksigídratívalzrsnti
AT palʹčikav ruhomístʹadsorbovanihdvovalentnihkatíonívcu2cd2pb2vionoobmínnihmateríalahnaosnovíoksigídratívalzrsnti
AT malʹcevatv ruhomístʹadsorbovanihdvovalentnihkatíonívcu2cd2pb2vionoobmínnihmateríalahnaosnovíoksigídratívalzrsnti
AT kudelkoeo mobilityofbichargedmetalscu2cd2pb2ofionexchangersbasedonalzrsnti
AT palʹčikav mobilityofbichargedmetalscu2cd2pb2ofionexchangersbasedonalzrsnti
AT malʹcevatv mobilityofbichargedmetalscu2cd2pb2ofionexchangersbasedonalzrsnti
first_indexed 2025-11-24T16:27:44Z
last_indexed 2025-11-24T16:27:44Z
_version_ 1850484106711793664
fulltext дается для ионов Ni2+. При этом в режиме ста- билизации достигается наибольшая степень очи- стки (70 %). В то же время для ионов жесткости этот показатель не превышает 35 %. При замене ионита на стеклянные инертные частицы очистка раствора от ионов не происходит. А в случае ионов Ni2+ концентрация на выходе из централь- ного отделения в некоторых случаях даже пре- вышает исходную концентрацию ионов в раство- ре. Это связано с тем, что накопление катионов происходит также и в анодном отделении, при этом их концентрация может превышать тако- вую в очищаемом растворе. Возникает диффу- зионный поток, направленный из анодного от- деления в центральное и концентрация на выхо- де из ячейки превышает исходную. В общем слу- чае эффективность очистки раствора уменьшает- ся в ряду Ni2+>Сa2+≥Mg2+ (ГФЦ) и Mg2+>Сa2+> >Ni2+ (стекло). На основании полученных данных о коли- честве Ni2+ в католите был рассчитан поток ка- тионов через катионообменную мембрану (N i) аналогично [8], который во всех случаях пропор- ционален концентрации извлекаемого компонен- та (Ci). Установлено, что при использовании ГФЦ перенос ионов осуществляется не только через раствор, но и через ионит. Замена стеклянных частиц на ГФЦ приводит к увеличению соотно- шения N i/Ci для магния в 2 раза, никеля — в 2.5, кальция — почти в 3 раза. Несмотря на то, что в случае ГФЦ наивысшая степень очистки до- стигается для ионов Ni2+, наибольшее соотно- шение N i/Ci достигается для ионов Ca2+. Это, очевидно, связано с частичным осаждением Ni2+ в виде нерастворимых гидроксосоединений на поверхности гранул ионита [9]. РЕЗЮМЕ. Вивчено процеси йонообмінної рівнова- ги для неорганічних йонітів на основі гідрофосфату цирконію та органічного сильнокислотного йоніту Do- wex-50X2. Знайдено, що наявність в розчині йонів жор- сткості не впливає на сорбційну активність неорганіч- ного йоніту щодо йонів Ni (II). Встановлено можли- вість використання даного класу йонітів для вилучення йонів Ni (II) з розчинів складного катіонного складу при електродейонізаційному очищенні розчину низь- кої концентрації. SUMMARY. Ion-exchange equilibrium process on the inorganic ion exchanger based on zirconium hydrophos- phate (ZHP) with compare to organic acid ion exchanger Dowex-0X2 has been studied. It was found that presen- ce of Ca (II) and Mg (II) ions have no influence on sorption activity of inorganic ion exchanger to Ni (II) ions. The possibility of ZHP usage for nickel ions removal from complex diluted solution under electrodeionization was established. 1. M ahmoud A., M uhr L., Vasiluk S . et al. // J. Appl. Electrochem. -2003. -33. -Р. 875—884. 2. Spoor P.B., Koene L., ter Veen W .R., Janssen L.J.J. // Ibid. -2002. -32, № 1. -Р. 1—10. 3. Дзязько Ю.С., Рождественская Л.М ., Пальчик А .В. // Журн. прикл. химии. -2005. -78, № 3. -С. 418—424. 4. Cтрелко В.В. // Cб.: Роль химии в охране окру- жающей среды. -Киев: Наук. думка, 1983. 5. Мархол M . Ионообменники в аналитической химии. -М .: Мир, 1985. -Т. 1. 6. Гельферих Ф. Иониты и ионный обмен. -М .: Изд-во иностр. лит, 1962. 7. Гнусин Н . П., Гребенюк В. Д., Певницкая М . В. Электрохимия ионитов. -Новосибирск.: Наука, Сиб. отд., 1972. 8. Dzyazko Y u.S ., Belyakov V.N. // Desalination. -2004. -162. -P. 179—189. 9. Grebenyuk V.D., Linkov V.M., Linkov N.A. et al. // J. Appl. Electrochem. -1998. -28, № 11. -P. 1189—1193. Институт общей и неорганической химии Поступила 22.07.2005 им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев УДК 541.183 Е.O. Куделко, А.В. Пальчик, Т.В. Мальцева ПОДВИЖНОСТЬ АДСОРБИРОВАННЫХ ДВУХВАЛЕНТНЫХ КАТИОНОВ Cu2+, Cd2+, Pb2+ В ИОНООБМЕННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ ОКСИГИДРАТОВ Al, Zr, Sn, Ti Исследованы транспортные свойства неорганических ионообменных материалов на основе оксигидратов Al, Zr, Sn, Ti по отношению к ионам Cd (II), Cu (II), Pb (II). Измерены значения удельной электропроводности индивидуальных и двойных материалов, содержащих адсорбированные ионы Cd (II), Cu (II), Pb (II). Обна- © Е.O. Куделко, А.В. Пальчик, Т.В. Мальцева , 2006 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т . 72, № 1 67 ружено, что в весьма разбавленных растворах двойные оксигидраты более электропроводны, чем индиви- дуальные. Эффективные подвижности ионов Cd (II), Cu (II), Pb (II) в двойных оксигидратах в 5—10 раз пре- вышают таковые в индивидуальных. Мембранные и, в частности, электромембран- ные (электродиализ) процессы очистки разбав- ленных водных растворов — экологически безо- пасная альтернатива классическому ионному обмену. В настоящее время электродиализ как технология обретает новые перспективы в элек- тродеионизации [1], применяющейся именно для слабоконцентрированных (до 1—5 г/л) водных рас- творов. Удешевление процесса происходит за счет применения гранулированных ионообменных ма- териалов в качестве межмембранного наполни- теля. Математически было показано [2], что ис- пользование ионообменных наполнителей суще- ственно увеличивает показатели массопереноса. Возможность применения электродеионизации для извлечения многозарядных катионов, напри- мер, меди и никеля, характеризующихся более низкими значениями подвижности по сравнению с однозарядными, также изучается [3—5]. Неорганические ионообменные материалы, в частности, оксиды алюминия, циркония, олова и титана, перспективны для целевого извлечения гидролизующихся ионных компонентов водных растворов (кадмий, свинец, цветные металлы и др.), а также органических загрязнителей с низки- ми константами ионизации [6, 7]. Высокие ско- рости транспорта ионов и ионизированных час- тиц в оксигидратных соединениях, получаемых с использованием золь–гель методик, обусловле- ны тем, что он протекает преимущественно в меж- зеренном пространстве, содержащем значитель- ное количество молекул воды. Молекулы воды удерживаются на поверхности частиц лишь за счет слабых координационных и водородных свя- зей и поэтому легкоподвижны. В разбавленных растворах повышается вероятность существова- ния и, соответственно, адсорбции гидролизных форм многозарядных катионов, что позволяет предположить уменьшение энергии связи и улуч- шение кинетики. Подвижность адсорбированных частиц является главным фактором, определяю- щим энергозатраты при электродеионизации. Наиболее интересные объекты исследования — двойные оксигидраты, получаемые соосаждени- ем различных гидроксидов; их преимуществами являются более высокие значения удельной по- верхности и возможность задавать соотношение катионо- и анионообменных функций на стадии синтеза. Цель работы — сравнительное изучение подвижности ионов Cu2+, Cd2+, Pb2+, адсорби- рованных оксигидратными (индивидуальными и двойными ионообменными материалами). Для определения удельной электропроводно- сти оксигидратов их насыщали ионами из 0.1 M растворов CuCl2⋅2H2O, CdCl2⋅2.5H2O, Pb(NO3)2. Ионообменный материал, залитый равновесным раствором, погружали в ячейку с титан-плати- нированными электродами и измеряли его сопро- тивление при помощи измерительной системы AUTOLAB и программы Frequency response ana- lyzer на переменном токе в диапазоне частот от 10 до 100000 Гц. Чтобы определить влияние разбавления раствора на электропроводность ок- сигидрата произвeли серию измерений сопротив- ления. Оксигидрат помещали в более разбавлен- ный раствор и после установления ионообмен- ного равновесия измеряли сопротивление раст- вора и системы оксигидрат—раствор. Удельное сопротивление оксигидрата (Ом) пересчитали в удельную проводимость (См⋅м–1) по формуле: σ = C/Rизм⋅100 , где С=0.45 см–1 — постоянная ячейки; Rизм — измеренное удельное сопротивление, Ом. Значения подвижности адсорбированных катионов в оксигидратах рассчитывали по урав- нению: u _ i = σ F⋅X i , Зависимости удельной электропроводности оксигид- ратов от электропроводности раствора CuCl2: 1 — SnO2⋅nH 2O, 2 — TiO2⋅nH 2O, 3 — Al2O3⋅TiO2⋅nH 2O, 4 — Al2O3⋅SnO2⋅nH 2O, 5 — Al2O3⋅ZrO2⋅nH 2O. 68 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т. 72, № 1 где u _ i — подвижность i-иона в фазе оксигидрата, м2⋅В–1⋅с–1; σ — удельная электропроводность ок- сигидрата, См⋅м–1; F — постоянная Фарадея, Кл⋅моль–1; X i — объемная концентрация i-иона в фазе оксигидрата, г-экв⋅м–3. Зависимости удельной электропроводности системы оксигидрат—раствор от электропровод- ности равновесного раствора CuCl2 приведены на рисунке, из которого видно, что с увеличением степени разбавления раствора проводимость ок- сигидратов выходит на предельное значение. Экс- траполяцией полученных зависимостей на ось ор- динат получали предельные значения удельной электропроводности, которые использовали для расчета значений подвижности. Следует отметить, что предельные значения удельной проводимос- ти двойных оксигидратов выше, чем индивиду- альных. Наибольшим значением удельной элек- тропроводности в ионной форме обладает окси- гидрат Al2O3⋅ZrO2⋅nH2O. Как видно из представ- ленных зависимостей, двойные оксигидраты об- ладают хорошей электропроводностью даже в сильно разбавленных растворах. Эффективные подвижности ионов Cd (II), Cu (II), Pb (II) приведены в таблице. Из нее сле- дует, что адсорбционная способность изучаемых материалов к ионам свинца выше, чем к ионам меди. Необходимо отметить высокие транспортные характеристики именно двой- ных оксигидратов. Согласно полученным данным, подвижность двухзарядных ио- нов возрастает в ряду: Аl2O3⋅TiO2⋅nH 2O < Аl2O3⋅SnO2⋅nH 2O<Аl2O3⋅ZrO2⋅nH2O. РЕЗЮМЕ. Проведено дослідження транс- портних властивостей неорганічних йонооб- мінних матеріалів на основі оксигідратів Al, Zr, Sn, Ti у відношенні до йонів Cd (II), Cu (II), Pb (II). Виміряно значення питомої електропр- овідності індивідуальних та подвійних матері- алів, які містять адсорбовані йони Cd (II), Cu (II), Pb (II). Знайдено, що в сильно розведених розчинах подвійні оксигідрати є більш елект- тропровідними, чим індивідуальні. Ефективні рухливості йонів Cd (II), Cu (II), Pb (II) у по- двійних оксигідратах є у 5—10 разів вище, ніж у індивідуальних. SUMMARY. It was studied some transport proper- ties of inorganic ion -exchangers. I t wa s o bta ined con- ductivity of simple and double hydroxide materials in re- lation to adsorbed ions of cadmium, copper and lead ac- cording to resistance measurements. It was shown that double hydroxide materials have higher conductivity than simple ones and keep such even in very diluted solutions. It was calculated effective mobility of Cd (II), Cu (II), Pb (II) on ion-exchangers based on Al, Zr, Sn, Ti. 1. Katz W .E. // Ultrapure Water. -1999. -16. -P. 52—57. 2. Шапошник В.А ., Григорчук О. В. // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. хим., биол. -2000. -C. 13—19. 3. Koene L., Janssen L.J.J. // Electrochim. Acta. -2001. -47, № 5. -P. 695—703. 4. Spoor P.B., Koene L., ter Veen W .R., Janssen L.J.J. // J. Appl. Electrochem. -2002. -32, № 1. -P. 1—10. 5. Мальцева Т . В., Василюк С.Л., Котвицкий А .Г., Каздобин К.А . // Химия и технол. воды. -2004. -26, № 5. -С. 450—458 6. Lackovic K, Angove M . J., W ells J. D., Johnson B.B. // J. Colloid and Interface Sci. -2003. -257, № 2. -P. 312—318. 7. Comninellis C. , Pulgarin C. // J. Аppl. Electrochem. -1993. -№ 23. -Р. 108—112. Институт общей и неорганической химии Поступила 25.05.2005 им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев Значения удельной электропроводности, объемной концентра- ции адсорбированных катионов и эффективной подвижности Оксигидрат Ион к, См⋅м–1 Х , (0.1 M) г-экв⋅м–3 ui⋅10–9, м2⋅В–1⋅с–1 ZrO2⋅nH2O Cu2+ 0.025 630 0.42 Cd2+ 0.030 590 0.53 Al2O3⋅nH2O Cu2+ 0.028 1350 0.22 SnO2⋅nH2O Cu2+ 0.006 1040 0.06 TiO2⋅nH2O Cu2+ 0.010 1670 0.06 Pb2+ 0.009 1750 0.05 Al2O3⋅ZrO2⋅nH2O Cu2+ 0.112 324 3.63 Pb2+ 0.105 480 2.30 Al2O3⋅SnO2⋅nH2O Cu2+ 0.065 462 1.47 Pb2+ 0.063 704 0.94 Al2O3⋅TiO2⋅nH2O Cu2+ 0.025 399 0.66 Pb2+ 0.020 593 0.35 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т . 72, № 1 69