Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями

Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями

Изучена кинетика адсорбции 2,4-динитро-, 2-нитро- и 2-хлорфенола активными углями. Показано, что процесс массопередачи для исследованных систем практически полностью осуществляется во внешнедиффузионной области. Определены кинетические коэффициенты массообмена. Вивчено кінетику адсорбції 2,4-динітро...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Украинский химический журнал
Datum:2013
Hauptverfasser: Забнева, О.В., Смолин, С.К., Клименко, Н.А.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2013
Schlagworte:
Неорганическая и физическая химия
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187927
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями / О.В. Забнева, С.К. Смолин, Н.А. Клименко // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 4. — С. 106-109. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-187927
record_format dspace
spelling Забнева, О.В.
Смолин, С.К.
Клименко, Н.А.
2023-02-04T14:58:26Z
2023-02-04T14:58:26Z
2013
Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями / О.В. Забнева, С.К. Смолин, Н.А. Клименко // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 4. — С. 106-109. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
0041–6045
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187927
541.183
Изучена кинетика адсорбции 2,4-динитро-, 2-нитро- и 2-хлорфенола активными углями. Показано, что процесс массопередачи для исследованных систем практически полностью осуществляется во внешнедиффузионной области. Определены кинетические коэффициенты массообмена.
Вивчено кінетику адсорбції 2,4-динітро-, 2-нітро- та 2-хлорфенолу активним вугіллям. Показано, що процес масопередачі для досліджених систем практично повністю здійснюється у зовнішньодифузійній області. Визначено кінетичні коефіцієнти масообміну.
The kinetic of 2,4-dinitro-, 2-nitroand 2-chlorophenol adsorption by active carbons was studied. Shown that the process of mass transfer for investigated systems was almost completely in external diffusion area. The kinetic coefficients of mass transfer were determined.
ru
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
Украинский химический журнал
Неорганическая и физическая химия
Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
Кінетика адсорбції нітро- та хлорпохідних фенолу активним вугіллям
Kinetic of the adsorption of nitro- and chlorphenol by activated carbon
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
spellingShingle Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
Забнева, О.В.
Смолин, С.К.
Клименко, Н.А.
Неорганическая и физическая химия
title_short Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
title_full Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
title_fullStr Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
title_full_unstemmed Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
title_sort кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями
author Забнева, О.В.
Смолин, С.К.
Клименко, Н.А.
author_facet Забнева, О.В.
Смолин, С.К.
Клименко, Н.А.
topic Неорганическая и физическая химия
topic_facet Неорганическая и физическая химия
publishDate 2013
language Russian
container_title Украинский химический журнал
publisher Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
format Article
title_alt Кінетика адсорбції нітро- та хлорпохідних фенолу активним вугіллям
Kinetic of the adsorption of nitro- and chlorphenol by activated carbon
description Изучена кинетика адсорбции 2,4-динитро-, 2-нитро- и 2-хлорфенола активными углями. Показано, что процесс массопередачи для исследованных систем практически полностью осуществляется во внешнедиффузионной области. Определены кинетические коэффициенты массообмена. Вивчено кінетику адсорбції 2,4-динітро-, 2-нітро- та 2-хлорфенолу активним вугіллям. Показано, що процес масопередачі для досліджених систем практично повністю здійснюється у зовнішньодифузійній області. Визначено кінетичні коефіцієнти масообміну. The kinetic of 2,4-dinitro-, 2-nitroand 2-chlorophenol adsorption by active carbons was studied. Shown that the process of mass transfer for investigated systems was almost completely in external diffusion area. The kinetic coefficients of mass transfer were determined.
issn 0041–6045
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187927
citation_txt Кинетика адсорбции нитро- и хлорпроизводных фенола активными углями / О.В. Забнева, С.К. Смолин, Н.А. Клименко // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 4. — С. 106-109. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT zabnevaov kinetikaadsorbciinitroihlorproizvodnyhfenolaaktivnymiuglâmi
AT smolinsk kinetikaadsorbciinitroihlorproizvodnyhfenolaaktivnymiuglâmi
AT klimenkona kinetikaadsorbciinitroihlorproizvodnyhfenolaaktivnymiuglâmi
AT zabnevaov kínetikaadsorbcíínítrotahlorpohídnihfenoluaktivnimvugíllâm
AT smolinsk kínetikaadsorbcíínítrotahlorpohídnihfenoluaktivnimvugíllâm
AT klimenkona kínetikaadsorbcíínítrotahlorpohídnihfenoluaktivnimvugíllâm
AT zabnevaov kineticoftheadsorptionofnitroandchlorphenolbyactivatedcarbon
AT smolinsk kineticoftheadsorptionofnitroandchlorphenolbyactivatedcarbon
AT klimenkona kineticoftheadsorptionofnitroandchlorphenolbyactivatedcarbon
first_indexed 2025-11-25T22:34:44Z
last_indexed 2025-11-25T22:34:44Z
_version_ 1850568172843827200
fulltext УДК 541.183 О.В.Забнева, С.К.Смолин, Н.А.Клименко КИНЕТИКА АДСОРБЦИИ НИТРО- И ХЛОРПРОИЗВОДНЫХ ФЕНОЛА АКТИВНЫМИ УГЛЯМИ Изучена кинетика адсорбции 2,4-динитро-, 2-нитро- и 2-хлорфенола активными углями. Показано, что процесс массопередачи для исследованных систем практически полностью осуществляется во внешнедиффузионной области. Определены кинетические коэффициенты массообмена. ВВЕДЕНИЕ. Эффективная очистка сточных и природных вод от нитро- и хлорпроизводных фенола продолжает оставаться актуальной тех- нологической задачей. Среди методов, успешно применяемых для этой цели, можно назвать сор- бционную доочистку с использованием актив- ных углей (АУ). Развитая удельная поверхность, высокая поглотительная способность по арома- тическим веществам делает активные угли пер- спективными объектами для передовых техно- логических решений водоподготовки. Активный уголь, модифицированный оксидами металлов, в частности оксидами железа, может существен- но изменять направление и интенсивность ката- литического окисления адсорбированных орга- нических веществ [1], а также повышать микро- бную деструкцию резистентных органических соединений с токсическими свойствами [2]. Цель работы — изучение изменения кине- тики процесса адсорбции нитро- и хлорпроиз- водных фенола активным углем под действием модификации оксидами железа. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Исследо- вание кинетики адсорбции 2,4-динитро-, 2-хлор- и 2-нитрофенола из водного раствора проводи- ли на двух активных углях c фракцией 0.5 — 1 мм: КАУ и КАУ/Fe. Кинетические закономерности адсорбции изучали в статических условиях. По- стоянную навеску образцов сорбентов помеща- ли в колбы (V=250 см3) с притертыми пробками со 100 см3 водного раствора вещества с задан- ной (постоянной) концентрацией, встряхивали с малой интенсивностью в интервале от 15 мин до 148 ч. Водный раствор отделяли декантиро- ванием и определяли остаточное содержание ве- щества в растворе спектрофотометрически. Ве- личину адсорбции веществ (ар, мг/г) рассчиты- вали по формуле: ap = (C0 − Cp)⋅V m , где С0 — концентрация исходного раствора ве- ществ, мг/дм3; Ср — равновесная концентрация веществ, мг/дм3; V — объем раствора адсорбата, дм3; m — навеска угля, г. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Кинетика ад- сорбции нитро- и хлорпроизводных фенола акти- вными углями. Исходные концентрации раство- ров веществ (2,4-динитро-, 2-нитро-, 2-хлорфе- нола) и дозы активных углей (КАУ и КАУ/Fe) приведены в табл. 1. Кинетические исследования показали, что для всех рассмотренных систем адсорбционное равновесие достигается в течение 3—4 ч. На рис. 1 показаны в сравнении кинетические кри- вые адсорбции 2,4-динитро-, 2-нитро- и 2-хлор- фенола (ДНФ, НФ и ХФ соответственно) на КАУ и КАУ/Fe. Величина адсорбции веществ на КАУ за первые 15 мин была на 25–30 % больше, чем на Неорганическая и физическая химия © О.В.Забнева, С.К .Смолин, Н .А.Клименко , 2013 Т а б л и ц а 1 Параметры кинетики адсорбции веществ на КАУ и КАУ/Fe Вещество С0, мг/дм3 АУ, г/дм3 Сp, мг/дм3 ар, мг/г КАУ 2,4-ДНФ 530 2.2 2.6 210 2-ХФ 585 2.6 8.0 223 2-НФ 505 2.6 2.1 162 КАУ/Fe 2,4-ДНФ 515 2.2 3.5 215 2-ХФ 560 2.6 6.0 214 2-НФ 510 2.6 2.4 167 106 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 4 КАУ/Fe, через 60 мин — на 4–8 %, через 2—4 ч в случае 2-нитрофенола — равной, а в случае 2,4- динитро- и 2-хлорфенола — больше на 3–4 %. КАУ/Fe обладает меньшей скоростью адсорбции, скорее всего, вследствие модификации поверхнос- ти оксидами металлов, которые при осаждении заняли часть поверхности мезопор, блокируя при этом незначительный объем микропор [3]. На рис. 2 представлены кинетические за- висимости в координатах (Сi–Cp)/(C0–Cp) от τ, которые более наглядно показывают, что ско- рость сорбции 2-нитрофенола в первые 120 мин выше скорости сорбции 2,4-динитро- и 2-хлор- фенола. Для 2-НФ процесс адсорбции практиче- ски завершается за 5 ч, а для 2,4-ДНФ и 2-ХФ адсорбция протекает медленнее и полностью за- вершается за 98—100 ч. Определение коэффициентов массообмена. За- дача нахождения контролирующего вида массо- переноса — внешнего или внутреннего — на- дежно и относительно просто решается при по- мощи метода [4], позволяющего получить урав- нение, связывающее относительное приближе- ние адсорбции к равновесию аt/ap = γ с безраз- мерной величиной Т , пропорциональной вре- мени протекания процесса t: T = βt. В условиях, когда процесс поглощения про- текает в замкнутой системе, уравнение матери- ального баланса имеет вид [5]: ∂a dt = β[c(t) – ϕ(a)] ; (1) c(t) = C0 – V з Vp a(t) ; (2) – V p dC dt = V з da dt ; (3) a = ϕ(c) ; (4) at(t=0) = 0 ; (5) Ct(t=0) = C0 , (6) где β — коэффициент массообмена; с(t) — текущее значение концентрации ве- щества; Vр — объeм раствора; Vз — объем зерен адсорбента; ϕ(с) — изотерма адсорбции; С0, а0 — начальные значе- ния концентрации и величины адсорб- ции вещества. Расчетное соотношение внешнедиф- фузионной кинетики выведено для изо- термы адсорбции, заданной в виде: Cp = ϕ(a) = a A − Ba , (7) где А и В — константы изотермы адсорб- ции. Коэффициенты А и В уравнения (7), рассчитанные из изотерм адсорбции, внесены в табл. 2. Решение уравнений (1)–(7) при нача- льном условии а(0)=0 дает возможность рассчитать изменение количества адсор- бированного вещества во времени: Рис. 1. Сравнение кинетических кривых адсорбции 2,4-ДНФ (1), 2-ХФ (2) и 2-НФ (3) из водного раствора сорбентами КАУ (...) и КАУ/Fe (—). Рис. 2. Зависимость (Сi–Cp)/(C0–Cp) от τ по данным адсорбции 2,4-ДНФ (—), 2-ХФ (....), 2-НФ (---) из их водных растворов на КАУ (•) и КАУ/Fe (∆). ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 4 107 T = A − XY / 2  ⋅ ⋅ ln  (2Y Ba − X − √−∆) (2Y Ba − X + √−∆) ⋅ (X − √−∆) (X + √−∆)  – – Y ⋅ ln  Y Ba2 − Xa + АCн ACн  , (8) где T=βt; Y =V з/Vp; X=(BCн +Y A+1); ∆= =4Y ABCн – X2 [5]. Сравнивая теоретически рассчитанную (8) и экспериментально полученную зависимость γ от времени контакта постоянной массы адсор- бента с постоянным объемом раствора, для оди- наковых значений γ находили зависимость ве- личины Т от t. Скорость адсорбции контроли- руется внешним массопереносом до тех пор, по- ка график зависимости T от t при одинаковых значениях γ представляет собой прямую, тан- генс углa наклона которой равняется коэффици- енту массообмена β. На рис. 3 представлены зависимости Т от t для 2,4-динитро-, 2-нитро- и 2-хлорфенола на КАУ/Fe. На графиках хорошо видны линей- ные начальные участки, которые отражают вне- шнедиффузионный характер массопереноса [6]. За первые 2 ч на АУ адсорбируется более 90— 95 % производных фенола. Коэффициенты вне- шнего массообмена исследованных систем АУ —растворы ароматических веществ приведены в табл. 3. Количество сорбированного вещест- ва за начальный период времени представлено в табл. 4. ВЫВОДЫ. Кинетика адсорбции 2,4-динитро-, 2-нитро- и 2-хлорфенола свидетельствует о высо- кой скорости их сорбционного извлечения из воды обычным и модифицированным АУ. Уда- ление около 90 % органического вещества про- исходит в течение первого часа процесса и конт- ролируется внешнедиффузионным массообме- ном. Это позволяет ожидать высокую скорость извлечения этих веществ из очищаемой воды при фильтрации через неподвижный слой сор- бента КАУ и КАУ/Fe. РЕЗЮМЕ. Вивчено кінетику адсорбції 2,4-диніт- ро-, 2-нітро- та 2-хлорфенолу активним вугіллям. Пока- зано, що процес масопередачі для досліджених систем пра- ктично повністю здійснюється у зовнішньодифузійній області. Визначено кінетичні коефіцієнти масообміну. Рис. 3. Графическое определение коэффициентов мас- сообмена 2,4-ДНФ (а), 2-ХФ (б) и 2-НФ (в) на cор- бенте КАУ/Fe. Т а б л и ц а 2 Коэффициенты изотермы адсорбции Сорбент 2,4-ДНФ 2-НФ 2-ХФ А В А В А В КАУ 217.6 0.68 318.9 1.49 224.5 0.88 КАУ/Fe 253.5 0.91 250.5 1.11 264 1.04 Т а б л и ц а 3 Интенсивность массообмена (β) при адсорбции 2,4- ДНФ, 2-НФ, 2-ХФ на сорбентах КАУ и КАУ/Fe β 2,4-ДНФ 2-НФ 2-ХФ β (КАУ) 0.532 0.724 0.525 β (КАУ/Fe) 0.564 0.628 0.517 Т а б л и ц а 4 Количество сорбированного вещества за первые 2 ч процесса (в %) Сорбент 2,4-ДНФ 2-ХФ 2-НФ КАУ 95 94 99 КАУ/Fe 94 94 98 Неорганическая и физическая химия 108 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 4 SUMMARY. The kinetic of 2,4-dinitro-, 2-nitro- and 2-chlorophenol adsorption by active carbons was studied. Shown that the process of mass transfer for investigated systems was almost completely in external diffusion area. The kinetic coefficients of mass transfer were determined. ЛИТЕРАТУРА 1. Клименко Н .А ., Полякова Т .В., Савчина Л.А ., Козя- тник И .П . // Химия и технол. воды. -2009. -31, № 5. -С. 481—502. 2. Клименко Н .А ., Синельникова А .В., Швиденко О.Г. и др. // Там же. -2007. -29, № 6. -С. 560—573. 3. Забнева О.В., Смолин С.К., Клименко Н .А . и др. // Там же. -2012. -34, № 6. -С. 450—459. 4. Федоткин И .М ., Когановский А .М ., Рода И .Г., Марутовский Р.М . // Журн. физ. химии. -1974. -48, № 2. -С. 473—475. 5. Когановский А .М ., Клименко Н .А ., Левченко Т .М . и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. -М .: Химия, 1983. 6. Когановский А.М ., Клименко Н.А ., Левченко Т .М ., Ро- да И .Г. Адсорбция органических веществ из воды -Л.: Химия, 1990. Институт коллоидной химии и химии воды Поступила 16.10.2012 им. А.В.Думанского НАН Украины, Киев ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 4 109

Ähnliche Einträge