Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn
Исследована сорбция оксигидратами состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O и рассчитаны величины коэффициентов распределения анионов Cr(VI) и As(V). Найдено, что при поглощении из кислых сред коэффициенты распределения находятся в интервале 3—10×10³. В щелочных средах наблюдается падение селективности. Величины макси...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187608 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn / Е.O. Куделко, Т.В. Мальцева, В.Н. Беляков // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 1. — С. 6-11. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860074064726458368 |
|---|---|
| author | Куделко, Е.O. Мальцева, Т.В. Беляков, В.Н. |
| author_facet | Куделко, Е.O. Мальцева, Т.В. Беляков, В.Н. |
| citation_txt | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn / Е.O. Куделко, Т.В. Мальцева, В.Н. Беляков // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 1. — С. 6-11. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Исследована сорбция оксигидратами состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O и рассчитаны величины коэффициентов распределения анионов Cr(VI) и As(V). Найдено, что при поглощении из кислых сред коэффициенты распределения находятся в интервале 3—10×10³. В щелочных средах наблюдается падение селективности. Величины максимальной адсорбции ионов Cr(VI), As(V) снижаются как минимум в три раза. Из полученных зависимостей ионной проводимости от объемной концентрации анионов Cr(VI), As(V) рассчитаны величины заряда и определены ионные формы поглощенных ионов.
Досліджено сорбцію та розраховано величини коефіцієнтів розподілу аніонів Cr(VI) та As(V) оксигідратів складу MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn. Знайдено, що при поглинанні з кислих середовищ коефіцієнти розподілу знаходяться в інтервалі 3—10×10³. У лужних середовищах спостерігається зменшення селективності. Величини максимальної адсорбції іонів Cr(VI), As(V) знижуються як мінімум у три рази. З отриманих залежностей іонної провідності від об’ємної концентрації аніонів Cr(VI), As(V) розраховано величини заряду і визначено іонні форми поглинених іонів.
The sorption and distribution coefficients for anions Cr(VI) and As(V) of (hydr)oxides MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O was studied. It was found that adsorption from acidic media is in the range 3—10×10³. In alkaline media there is a decline of selectivity. The adsorption capacity values for Cr(VI), As(V) are reduced at least for three times at alkaline conditions. It was calculated the values of charge and ionic forms and adsorbed ions from obtained dependences of the ionic conductivity and the concentration of anions Cr(VI), As(V).
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:12:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 546.05 + 541.183
Е.O.Куделко, Т.В.Мальцева, В.Н.Беляков
АНИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА ОКСИГИДРАТОВ СОСТАВА
MxAl1–xOy⋅nH2O, М — Zr, Ti, Sn
Исследована сорбция оксигидратами состава MxAl1–xOy⋅nH2O и рассчитаны величины ко-
эффициентов распределения анионов Cr(VI) и As(V). Найдено, что при поглощении из кислых
сред коэффициенты распределения находятся в интервале 3—10⋅103. В щелочных средах наблю-
дается падение селективности. Величины максимальной адсорбции ионов Cr(VI), As(V) сни-
жаются как минимум в три раза. Из полученных зависимостей ионной проводимости от объе-
мной концентрации анионов Cr(VI), As(V) рассчитаны величины заряда и определены ионные
формы поглощенных ионов.
ВВЕДЕНИЕ. Оксианионы мышьяка и хрома
являются токсичными, хорошо растворимыми и
легкоподвижными анионами в водной среде. По-
падание, накопление и распространение таких
соединений в окружающей среде является опас-
ным для живых организмов. Выброс сточных вод
с примесями элементов Cr, As и их соединений
строго регламентируeтся нормативами по их
содержанию в сточных водах и отходах про-
мышленных предприятий. Следует отметить, что
соединения мышьяка содержатся и в подземных
водах, используемых зачастую в качестве питье-
вой воды. Методы удаления мышьяксодержащих
соединений из воды рассмотрены в некоторых
обзорах [1, 2]. Исследования по удалению оксиа-
нионов хрома из водных растворов как природ-
ными [3], так и синтезированными [4] сорбентами
в основном связаны с актуальностью утилизации
промывных вод гальванических предприятий.
Эффективность применения сорбционных
технологий для извлечения токсичных или цен-
ных компонентов определяется прежде всего по-
глотительными и селективными свойствами ма-
териалов, которые используются в качестве сор-
бентов. В последнее время как перспективные сор-
бенты рассматриваются неорганические оксид-
ные гидратированные материалы. Показано, что
такие соединения могут поглощать как катионы,
так и анионы в зависимости от рН среды [5].
Целью данного исследования было изучение
анионообменных свойств оксигидратов состава
M xAl1–xOy⋅nH2O, где М — Zr, Ti, Sn, по отноше-
нию к оксианионам Cr(VI) и As(V) из растворов
с рН 2.5 и 9.4—10.5. В задачи исследования вхо-
дило изучение ионной проводимости оксигид-
ратных материалов в зависимости от величины
поглощения анионов.
ЭКСПЕРИМЕНТ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬ-
ТАТОВ. Оксигидратные сорбционные материа-
лы получали из монокомпонентных (индиви-
дуальный) и бикомпонентных (бинарные) раство-
ров солей через стадию гелеобразования с после-
дующей термообработкой. Для синтеза бинарных
оксигидратов золь–гель методом использовали
растворы, содержащие 1 М солей AlCl3 , ZrО(NO3)2,
SnCl4 или TiCl4, с применением гелеобразовате-
лей. Для получения бинарных оксигидратов на
основе оксидов алюминия и циркония использо-
вали разные исходные соли циркония (образец
Zr0.5Al0.5Oy⋅nH2O* был получен с применением
ZrO(NO3)2⋅5H2O, а Zr0.5Al0.5Oy⋅nH2O** — ZrOCl2⋅
8H2O). Для гелеобразования в реакционную смесь
добавляли растворы уротропина (2 М) и мочеви-
ны (6 М). Синтез проводили следующим образом:
растворы исходных веществ в молярном соотно-
шении 1:1 помещали в реактор, добавляли гелеоб-
разующие компоненты, интенсивно перемешива-
ли, а после этого оставляли до образования геля.
Полученный гель выдерживали в течение 5 сут, а
затем разделяли на куски и отмывали от приме-
сей солей дистиллированной водой. Для удале-
ния воды использовали азеотропную сушку геля
© Е.O.Куделко, Т.В.Мальцева, В.Н .Беляков , 2012
6 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 1
в растворе бензола (термообработка при 70 оС).
Полученные гранулы сорбционных материалов про-
мывали дистиллированной водой до нейтраль-
ного значения промывных вод и досушивали
на воздухе при комнатной температуре. Для
сорбционных экспериментов отбиралась фрак-
ция 0.25—0.5 мм.
Для установления химического состава инди-
видуальных и бинарных оксигидратных материа-
лов их сплавляли с К2CO3 или Na2CO3, а потом
определяемые металлы выщелачивали соляной и
азотной кислотами. При проведении количест-
венного анализа содержание титана в пробах оп-
ределяли колориметрически, а алюминия, цирко-
ния и олова — титриметрически с Трилоном Б.
Кривые потери массы воды DTA и TG окси-
гидратов записывали на приборе Derivatograph Q-
1500 D (система Паули–Паули–Эрдей) при ско-
рости нагрева 5 оС/мин. По TG-кривым рассчиты-
вали содержание связанной воды. Удельную по-
верхность Sуд и параметры пористой структуры
определяли методом термической десорбции азо-
та (ТДА) с помощью прибора Autosorb-6B.
Для получения зависимостей удельного заря-
да поверхности от рН использовали метод потен-
циометрического титрования. Навески сорбентов
0.5 г заливали 50 см3 раствора 0.12 M KNO3 с на-
чальными значениями рН, установленными путем
добавления 0.05 M HNO3 или 0.05 M KOH. Пос-
ле перемешивания при температуре 18 оС и уста-
новления ионообменного равновесия измеряли
равновесные значения рН растворов с помощью
иономера И-160 М. Величины поверхностной плот-
ности положительно и отрицательно заряженных
OH-групп Х(–SOH2
+), X(–SO– ) рассчитывали как
концентрацию поглощенной оксигидратом кисло-
ты (щелочи) на единицу веса оксигидрата.
Удельный заряд поверхности рассчитывали
по формуле:
σ = F⋅(Х 1 – X 2)⋅S–1 , (1)
где σ — удельный заряд поверхности, Кл⋅м–2;
F — число Фарадея; S — удельная поверхность,
м2⋅г–1,
Х 1 = Х (–SOH 2
+) = (10–pH1 – 10–pH2)⋅V ⋅G–; (2)
X 2 = (–SO– ) = (10–pOH 1 – 10–pOH 2 )⋅V ⋅G–1, (3)
где рН1 (рОН1) — исходное и рН2 (рОН2) — ко-
нечное (равновесное) значения рН (рОН) раст-
вора; G — навеска адсорбента, г; V — объем рас-
твора, см3.
Значением рН ТНЗ считали точку пересече-
ния полученной зависимости с осью абсцисс. Эф-
фективную величину максимальной плотности
положительно заряженных групп на поверхности
определяли потенциометрическим титрованием
при исходном значении рН в области 1.9—2.2.
Адсорбцию ионов Cr(VI) и As(V) из 10–5–10–3
М растворов K2Cr2O7 и NaH2AsO4 исследовали
при соотношении твердой и жидкой фаз 1:100. В
исходных растворах предварительно задавали
значения рН: 2.5 или 10.5 (9.4 для ионов As(V)),
добавляя 1 M растворы КОН (NaOH) или НСl.
Исходную и равновесную величины рН растворов
измеряли при помощи лабораторного иономера
И-160 М. Анализ исходных и равновесных (после
сорбции) растворов на содержание ионов Cr(VI) и
As(V) проводили с помощью метода атомно-аб-
сорбционной спектроскопии. В опытах со щелоч-
ными растворами использовали также спектрофо-
тометрический метод анализа при длине волны
λ(CrO4
2–) = 363 нм. Коэффициент распределения
рассчитывали в соответствии с уравнением [6]:
Kd =
C i
__
Ci
, (4)
где Ci — содержание ионов в фазе оксигидрата,
моль⋅г–1; Ci — содержание ионов в равновесном
растворе, моль⋅мл–1.
Кинетику поглощения ионов Сr(VI) изучали
по адсорбции из 0.001 М раствора хромата калия.
С помощью полученных кинетических кривых оп-
ределяли время полуобмена (t0.5 , c) и рассчитыва-
ли коэффициенты диффузии D по уравнению [6]:
D = 0.03 d2
4t0.5
, (5)
где t0.5 — время полуобмена, с; d — диаметр
частиц оксигидрата, м.
Для определения удельной электропровод-
ности оксигидратов их насыщали ионами из 0.001
М K2Cr2O7, NaH2AsO4. После установления сорб-
ционного равновесия оксигидрат отфильтровы-
вали, промывали дистиллированной водой, по-
гружали в ячейку с титан-платинированными эле-
ктродами и измеряли сопротивление, используя
потенциостат AUTOLAB с Frequency response ana-
lyzer на переменном токе в диапазоне частот от 10
до 100 000 Гц. Удельное сопротивление системы
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 1 7
оксигидрат—раствор (Ом) пересчитывали в
удельную проводимость (См⋅м–1) по формуле:
σ = C/Rизм⋅100 , (6)
где С = 0.45, см–1 — постоянная ячейки; Rизм —
измеренное сопротивление, Ом.
В табл. 1 приведены сорбционно-структур-
ные характеристики бинарных оксигидратов. Все
они характеризуются высокой долей микропор и
близкими величинами преобладающего радиуса
пор в области 1 нм. При изучении адсорбции и де-
сорбции азота на бинарных оксигидратах было
обнаружено, что увеличение температуры актива-
ции образцов перед снятием изотерм приводит к
увеличению рассчитанной величины удельной по-
верхности. Это связано, по-видимому, с большой
концентрацией структурной и хемосорбирован-
ной воды, для полного удаления которой требуется
еще более высокая температура. Изменение вели-
чины удельной поверхности в диапазоне темпера-
тур 150—190 оС составляет 30—40 %.
Величины содержания связанной воды в об-
разцах оксигидратов (рис. 1) по данным термо-
грамм и химического анализа, приведенным в
табл. 2, находятся в хорошем соответствии.
Анализ полученных данных показывает
сходство TG-кривых потери веса для образцов
Sn0.7Al0.3Oy⋅nH2O и Ti0.5Al0.5Oy⋅nH2O, а также оди-
наковое количество содержащейся связанной
воды. Аналогичное поведение наблюдается и для
материалов Al2O3⋅nH2O и Zr0.7Al0.3Oy⋅nH2O*. Схо-
жесть термического поведения оксигидратов
свидетельствует о подобии строения и образую-
щихся химических связей для полимерных струк-
тур Sn0.7Al0.3Oy⋅nH2O и Ti0.5Al0.5Oy⋅nH2O (тер-
мостойкость до 350 оС); а также Al2O3⋅nH2O и
Zr0.7Al0.3Oy⋅nH2O* (термостойкость
до 500 оС). Исходя из полученных
результатов дифференциально-тер-
мического анализа можно также сде-
лать вывод о высокой концентрации
связанной воды в оксигидратах.
Как известно, на зарядовую се-
лективность поглощения ионов окси-
гидратными ионообменными мате-
риалами из растворов с нейтраль-
ным значением рН влияет положе-
ние точки нулевого заряда рНТНЗ [7].
Все бинарные оксигидраты по поло-
жению точки нулевого заряда могут
быть отнесены к анионообменным материалам
(рис. 2, табл. 3). Характер зависимостей вeличины
заряда поверхности бинарных оксигидратов от рН
Т а б л и ц а 1
Сорбционно-структурные характеристики оксигидратов
Оксигидрат
SБЭТ, м2⋅г–1 Vмикропор Vпор <rпор> <rмикропор>
150 оС 190 оС см3⋅г–1 Ao
Al2О3⋅nH2O — 385 0.18 0.16 13.2 8.4
Sn0.7Al0.3Oy⋅2H 2O 315 — 0.10 0.12 10.9 8.4
Zr0.7Al0.3Oy⋅4H 2O** 114 — 0.04 0.05 11.4 8.1
Zr0.7Al0.3Oy⋅4H 2O* 290 345 0.12 0.14 10.7 8.3
Ti0.5Al0.5Oy⋅1H 2O 272 427 0.13 0.17 12.9 18.7
Т а б л и ц а 2
Содержание структурной воды (%): химический и
термический анализ
Оксигидрат Химический
анализ ДТА
Al2O3⋅2H 2O 35 34
Zr0.7Al0.3Oy⋅4H 2O** 39 41
Zr0.7Al0.3Oy⋅4H 2O* 39 41
Sn0.7Al0.3Oy⋅2H 2O 32 32
TiO2⋅2H 2O 33 35
Ti0.5Al0.5Oy⋅1H 2O 32 33
Рис. 1. TG -кривые оксигидратов: 1 — Al2O3⋅nH 2O;
2 — Zr 0.7A l0.3O y ⋅nH 2O *; 3 — Sn 0.7Al0.3O y⋅nH 2O;
4 — T i0.5A l0.5O y ⋅nH 2O.
Неорганическая и физическая химия
8 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 1
обусловлен, по-видимому, высокой концентра-
цией структурной и хемосорбированной воды в
изучаемых оксигидратах.
На это указывает, прежде всего, непрерывное
изменение емкости двойного электрического слоя
(δσ/δpH) по мере отклонения рН от рН ТНЗ, как
если бы титровалась поверхность с несколькими
различными значениями рН протонирования. Ве-
роятно, по мере увеличения потенциала поверх-
ности (величины отклонения рН от рН ТНЗ) воз-
растает степень взаимодействия однозарядных
ионов с поверхностными группами при постепен-
ном уменьшении количества молекул воды меж-
ду поверхностной группой и адсорбирующимся
ионом. По отношению к однозарядным анионам
Cl– , как следует из кривых потенциометрическо-
го титрования в области равновесных значений рН
4—6, бинарные оксигидраты проявляют сходные
адсорбционные свойства. Величина коэффициента
распределения анионов Cl–, рассчитанная из из-
менения величины рН и равновесной концент-
рации HCl, составляет 4⋅103 для бинарного окси-
гидрата Ti0.5Al0.5Oy⋅1H2O и 1⋅104 — для оксигидра-
тов Zr0.7Al0.3Oy⋅4H2O* и Sn0.7Al0.3Oy⋅2H2O. Так как
анализ растворов на содержание ионов Cl– не
проводили, приведенный расчет является гипоте-
тическим. В табл. 3 представлены предельные зна-
чения анионообменной емкости, величины кон-
центрации поверхностных групп и рН ТНЗ.
На рис. 3 приведены зависимости поглощения
анионов Cr(VI) бинарными оксигидратами из ра-
створов K2Cr2O7 с исходной величиной рН 2.5 от
логарифма концентрации равновесного раствора.
При поглощении анионов хрома из щелочных сред
для оксигидратов были обнаружены более высо-
кие значения коэффициентов распределения в диа-
пазоне равновесных концентраций C<1⋅10–4 М,
которые, вероятно, могут относиться к поверхнос-
тному комплексообразованию при сдвиге равно-
весных значений рН в область более низких значе-
ний. Это подтверждается наблюдаемыми значе-
ниями равновесной величины рН растворов.
Рассчитанные величины коэффициентов рас-
пределения ионов Cr(VI) и величины коэффициен-
тов диффузии ионов, полученные из кинетических
зависимостей, представлены в табл. 4. Коэффици-
енты распределения ионов Cr(VI) при поглощении
из кислых растворов бинарными оксигидратами
находятся в достаточно широком диапазоне, что
указывает на некоторые функциональные отличия
полученных композиционных бинарных оксигид-
ратов. Коэффициенты диффузии ионов Cr(VI) со-
ответствуют значению 0.1⋅1011 м2⋅с–1 для всех би-
нарных оксигидратов.
Рис. 2. Зависимости заряда поверхности индивиду-
альных (а) и содержащих Al2O3 (б) оксигидратов
MxAl1–xOy⋅nH 2O от равновесной величины рН рас-
твора, М : 1 — Zr; 2 — Sn; 3 — Ti; 4 — Al.
Т а б л и ц а 3
Предельные значения анионообменной емкости,
удельная поверхность, величины концентрации
поверхностных групп и рН ТНЗ
Оксигидрат Х (SOH2
+),
ммоль⋅г–1
Sд, м
2⋅г–1
(150 оС)
NS ,
нм–2
рН
ТНЗ
Zr0.7Al0.3Oy⋅4H 2O** 0.8 114 4 6.1
Zr0.7Al0.3Oy⋅4H 2O* 0.7 290 2 6.0
Sn0.7Al0.3Oy⋅2H 2O 0.7 315 1 5.9
Ti0.5Al0.5Oy⋅1H 2O 0.6 272 1 6.3
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 1 9
Известно [8], что в кислой среде хромат-ион
переходит в бихромат-ион Сr2О7
2–, а под дейст-
вием щелочи бихромат-ион превращается в хро-
мат-ион СrO4
2–. При рН>6.0 преобладающей фор-
мой ионов является хромат-ион CrO4
2-. В диапа-
зоне кислотности рН 2.0—6.0 ионные формы
HCrO4
– и Cr2O7
2– находятся в растворе в рав-
новесии.
Схема образования заряда поверхности ок-
сигидратов может быть представлена реакци-
ями протонирования и депротонирования по-
верхности ≡ S:
≡ SOH 2
+ ≡ S–OH + Н+ ≡ SO– + Н+, (7)
где ≡ SOH2
+ , ≡ S–OH, ≡ SO– — протонирован-
ные, нейтральные и депротонированные поверх-
ностные группы. В условиях кислой среды поверх-
ность оксигидратов протонирована и имеет поло- жительный заряд, в условиях щелочной среды
гидроксильные группы депротонированы и по-
верхность приобретает отрицательный заряд.
При поглощении из щелочного раствора не-
которая доля сорбционной емкости приходится на
катионы раствора, так как при рН 10.5 преоблада-
ет отрицательный заряд поверхности в соответст-
вии со значениями точки нулевого заряда (рН ТНЗ),
установленными для изучаемых оксигидратов. Ре-
зультирующее изменение величины рН подтверж-
дает предположение о значительном поглощении
катионов раствора при исходном значении рН 10.5.
Зависимости адсорбции ионов As(V) от ло-
гарифма концентрации равновесного раствора
при поглощении из кислых и щелочных раство-
ров также приведены на рис. 3. Рассчитанные
коэффициенты распределения для ионов As(V)
при поглощении из кислых растворов состав-
ляют 6.2⋅103, из щелочных — 0.2⋅103.
С использованием величины коэффициента
диффузии D из уравнений Нернста–Эйнштейна и
общего уравнения электропроводности были рас-
считаны теоретические зависимости проводимос-
ти оксигидратов от объемной концентрации по-
глощенных ионов для z 1 и 2 (рис. 4). Эксперимен-
тальные точки, полученные для различных значе-
ний исходной рН раствора, позволяют сделать вы-
вод о преимущественной форме, в которой проис-
ходит поглощение ионов, а именно, однозарядной
формы в случае поглощения из кислых растворов
(HCrO4
– ) и двухзарядной (CrO4
2– ) — из щелочных.
Величина проводимости оксигидрата Sn0.7-
Рис. 3. a — Зависимости поглощения анионов Cr(VI)
оксигидратами Zr0.7Al0.3Oy⋅nH2O** (1), Zr0.7Al0.3Oy⋅nH2O*
(2), Sn0.7Al0.3Oy⋅nH2O (3), Ti0.5Al0.5Oy⋅nH2O (4), Al2O3⋅
nH2O (5) при поглощении из кислых растворов; б —
анионов As(V) оксигидратом Sn0.7Al0.3Oy⋅nH2O из кис-
лых (1) и щелочных (2) растворов от логарифма
концентрации равновесного раствора.
Т а б л и ц а 4
Исходные и равновесные значения рН растворов,
коэффициенты распределения и диффузии адсорби-
рованных ионов Cr(VI)
Оксигидрат рН1 рН2 Кd⋅103 D⋅1011,
м2⋅с–1
Zr0.7Al0.3Oy⋅4H 2O** 2.5 3–4 13 0.1
10.5 5–6 28 0.1
Zr0.7Al0.3Oy⋅3H 2O* 2.5 3 7 —
10.5 5–7 15 0.1
Sn0.7Al0.3Oy⋅2H 2O 2.5 3 5 0.1
10.5 5–7 11 0.1
Ti0.5Al0.5Oy⋅1H 2O 2.5 2 0.1 0.1
10.5 7–8 0.2 0.1
Неорганическая и физическая химия
10 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 1
Al0.3Oy⋅2H2O после поглощения из 0.002 М раст-
воров NaH2AsO4 при переходе от щелочных раст-
воров к кислым уменьшается от 0.008 до 0.003
См⋅м–1, что также указывает на изменение преоб-
ладающей адсорбирующейся формы из HAsO4
2– в
H2AsO4
–.
Таким образом, показано, что предложенный
метод синтеза приводит к получению гидратирован-
ных сорбентов, способных поглощать анионы ме-
таллов Cr(VI), As(V) в широком диапазоне рН (2.5—
10.5). Методом ДТА установлено, что в состав би-
нарных оксигидратов входит 30—40 % связанной
воды. В результате анализа зависимостей ионной про-
водимости оксигидратов от сорбционных характе-
ристик было установлено, что форма и заряд адсор-
бированного иона влияет на проводящие характери-
стики оксигидратных материалов. При этом прово-
дящие свойства материалов сохраняются достаточ-
ными для использования таких материалов в элек-
тростимулированных методах, а именно, в электро-
деионизационном методе очистки воды.
РЕЗЮМЕ. Досліджено сорбцію та розраховано ве-
личини коефіцієнтів розподілу аніонів Cr(VI) та As(V)
оксигідратів складу MxAl1–xOy⋅nH2O, М — Zr, Ti, Sn.
Знайдено, що при поглинанні з кислих середовищ кое-
фіцієнти розподілу знаходяться в інтервалі 3—10⋅103. У
лужних середовищах спостерігається зменшення селе-
ктивності. Величини максимальної адсорбції іонів Cr(VI),
As(V) знижуються як мінімум у три рази. З отриманих
залежностей іонної провідності від об’ємної концент-
рації аніонів Cr(VI), As(V) розраховано величини заряду
і визначено іонні форми поглинених іонів.
SUMMARY. The sorption and distribution coef-
ficients for anions Cr(VI) and As(V) of (hydr)oxides
MxAl1–xOy⋅nH2O was studied. It was found that adsorp-
tion from acidic media is in the range 3—10⋅103. In al-
kaline media there is a decline of selectivity. The adsorption
capacity values for Cr(VI), As(V) are reduced at least for
three times at alkaline conditions. It was calculated the va-
lues of charge and ionic forms and adsorbed ions from ob-
tained dependences of the ionic conductivity and the con-
centration of anions Cr(VI), As(V).
ЛИТЕРАТУРА
1. Viraraghavan T ., Subramanian K.S., Aruldoss A .J . //
Water Science Technol. -1999. -40, № 2. -P. 69—76.
2. Kiem B.Vu, Kaminski M .D., Nunez L . // Chem. Eng.
Division. -2003. -P. 1—43.
3. Baran A., Bicak E., Baysal S .,Onal S . // Bioresource
Technol. -2006. -98. - P. 661-665.
4. Deliyanni E.A., Peleka E.N., M atis K.A . // J. Hazar-
dous Materials. -2009. -172, № 2–3. -P. 550—558.
5. Lefevre G., Kneppers J., Fedoroff M . // J. Colloid
and Interface Science. -2008. -327. -P. 15—20.
6. Helfferich F. Ion Exchange. -New York: Mc. Graw
Hill Book Company, 1962.
7. Clearfield A . // Chem. Rev. -1988. -88, № l. -P. 125—148.
8. Хомченко Г.П ., Цитович И .К. Неорганическая
химия. -М .: Высш. шк., 1987.
Институт общей и неорганической химии Поступила 05.07.2011
им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев
.
Рис. 4. Зависимости проводимости оксигидратов MxAl1–xOy⋅
nH2O после поглощения ионов Cr(VI) из растворов с рН
10.5 (1, 3) и 2.5 (2, 4): теоретические для z=1 (2), z=2 (1)
и экспериментальные (3, 4).
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 1 11
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-187608 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:12:18Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Куделко, Е.O. Мальцева, Т.В. Беляков, В.Н. 2023-01-15T17:58:08Z 2023-01-15T17:58:08Z 2012 Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn / Е.O. Куделко, Т.В. Мальцева, В.Н. Беляков // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 1. — С. 6-11. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187608 546.05 + 541.183 Исследована сорбция оксигидратами состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O и рассчитаны величины коэффициентов распределения анионов Cr(VI) и As(V). Найдено, что при поглощении из кислых сред коэффициенты распределения находятся в интервале 3—10×10³. В щелочных средах наблюдается падение селективности. Величины максимальной адсорбции ионов Cr(VI), As(V) снижаются как минимум в три раза. Из полученных зависимостей ионной проводимости от объемной концентрации анионов Cr(VI), As(V) рассчитаны величины заряда и определены ионные формы поглощенных ионов. Досліджено сорбцію та розраховано величини коефіцієнтів розподілу аніонів Cr(VI) та As(V) оксигідратів складу MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn. Знайдено, що при поглинанні з кислих середовищ коефіцієнти розподілу знаходяться в інтервалі 3—10×10³. У лужних середовищах спостерігається зменшення селективності. Величини максимальної адсорбції іонів Cr(VI), As(V) знижуються як мінімум у три рази. З отриманих залежностей іонної провідності від об’ємної концентрації аніонів Cr(VI), As(V) розраховано величини заряду і визначено іонні форми поглинених іонів. The sorption and distribution coefficients for anions Cr(VI) and As(V) of (hydr)oxides MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O was studied. It was found that adsorption from acidic media is in the range 3—10×10³. In alkaline media there is a decline of selectivity. The adsorption capacity values for Cr(VI), As(V) are reduced at least for three times at alkaline conditions. It was calculated the values of charge and ionic forms and adsorbed ions from obtained dependences of the ionic conductivity and the concentration of anions Cr(VI), As(V). ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn Аніонообмінні властивості оксигідратів складу MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn Anion-exchange properties of (hydr)oxides composition MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn Article published earlier |
| spellingShingle | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn Куделко, Е.O. Мальцева, Т.В. Беляков, В.Н. Неорганическая и физическая химия |
| title | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn |
| title_alt | Аніонообмінні властивості оксигідратів складу MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn Anion-exchange properties of (hydr)oxides composition MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn |
| title_full | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn |
| title_fullStr | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn |
| title_full_unstemmed | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn |
| title_short | Анионообменные свойства оксигидратов состава MₓAl₁₋ₓOy×nH₂O, М — Zr, Ti, Sn |
| title_sort | анионообменные свойства оксигидратов состава mₓal₁₋ₓoy×nh₂o, м — zr, ti, sn |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187608 |
| work_keys_str_mv | AT kudelkoeo anionoobmennyesvoistvaoksigidratovsostavamxal1xoynh2omzrtisn AT malʹcevatv anionoobmennyesvoistvaoksigidratovsostavamxal1xoynh2omzrtisn AT belâkovvn anionoobmennyesvoistvaoksigidratovsostavamxal1xoynh2omzrtisn AT kudelkoeo aníonoobmínnívlastivostíoksigídratívskladumxal1xoynh2omzrtisn AT malʹcevatv aníonoobmínnívlastivostíoksigídratívskladumxal1xoynh2omzrtisn AT belâkovvn aníonoobmínnívlastivostíoksigídratívskladumxal1xoynh2omzrtisn AT kudelkoeo anionexchangepropertiesofhydroxidescompositionmxal1xoynh2omzrtisn AT malʹcevatv anionexchangepropertiesofhydroxidescompositionmxal1xoynh2omzrtisn AT belâkovvn anionexchangepropertiesofhydroxidescompositionmxal1xoynh2omzrtisn |