Сорбция Оля


ЭКСЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Синтез геля оксигидрата железа(III)
Гель оксигидрата железа синтезировали по реакции:
FeCl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3 ↓+ 3 NaCl (1)
К 500 мл раствора FeCl3 прибавляют по каплям NаOH при непрерывном перемешивании и измерении рН раствора. При этом будет образовываться буро-коричневый дисперсный гель оксигидрата железа. При установлении значения рН=7 прекращают добавлять NаOH и перемешивать. Показатель кислотности оксигидратного геля поддерживаем на этом уровне на протяжении всего эксперимента. Полученный раствор отстаивают в течение суток. Затем декантируют верхний прозрачный слой, фиксировали время созревания в маточнике. Оставшееся количество осадка фильтровали через фильтр “синяя” лента. Сушили при влажности 80 % (обеспечивая медленное высыхание) в закрытом помещении. После высушивания осадок взвесили. Полученный осадок – гель оксигидрата железа. [3]
Гель оксигидрата железа синтезировали по реакции:
FeCl3 + 3NH4OH = Fe(OH)3↓ + 3NH4Cl (2)
К 500 мл раствора FeCl3 прибавляют по каплям NH4OH при непрерывном перемешивании и измерении рН раствора. При этом будет образовываться буро-коричневый дисперсный гель оксигидрата железа. При установлении значения рН=7 прекращают добавлять NH4OH и перемешивать. Показатель кислотности оксигидратного геля поддерживаем на этом уровне на протяжении всего эксперимента. Полученный раствор отстаивают в течение суток. Затем декантируют верхний прозрачный слой, фиксировали время созревания в маточнике. Оставшееся количество осадка фильтровали через фильтр “синяя” лента. Сушили при влажности 80 % (обеспечивая медленное высыхание) в закрытом помещении. После высушивания осадок взвесили.
Полученный осадок – гель оксигидрата железа.[3]
Полученные растворы различных концентраций, занесли в таблицу:
Номер полученного оксигидрата железа (III) Хлорид железа Осадитель2 FeCl3 0,1M NaOH 2M
3 FeCl3 0,1M NaOH 0,3M
5 FeCl3 0,1M NH4OH 2M
6 FeCl3 0,1M NH4OH 0,3M
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Аморфные ОГ очень быстро изменяют свой состав и свойства, представляют собой стабильные (метастабильные) системы, удельная поверхность гидрогеля зависит от способа сливания растворов щелочи и соли железа и особенно от природы и количества присутствующих в растворе посторонних электролитов. При этом изменяются размеры глобул и доля ол-мостиков и анионов в них, а также степень оксоляции. В образовавшимся осадке протекают процессы замещение анионов гидроксильными группами, конденсации гидроксильных групп и, возможно оксоляции, причем как замещение, с одной стороны, так и оксоляция совместно с выходом аниона из осадка с другой, есть процессы электрохимически сбалансированные, и внешне это явление выглядит как десорбция кислоты “захваченной” оксигидратным осадком при его образовании. Так же следует отметить, что при старении геля происходят следующие процессы: конформерные переходы гелевых фрагментов, последовательный рост полимерных фрагментов и их деструкция, гидратация и дегидратация, структуризация и реструктуризация системы – обеспечивают временную периодичность свойств геля. Данные процессы происходят в оксигидратной гелевой системе самопроизвольно вследствие малых значений энергии активации реакций и способны протекать при температурах близких к 25°C и напрямую влияют на сорбционные свойства оксигидрата железа (III).
Также важна роль структурной воды в полимерной матрице оксигидратных сорбентов, так как фактически именно она определяет сходство и различия их сорбционно-обменных систем. Как в кристаллических, так и в аморфных неорганических полимерах вода выполняет, с одной стороны, структурирующую роль, а с другой – образует функциональные обменные группы. Кристаллическая организация оксигидратов определяет дискретный характер активации, а поэтому нельзя провести четкого различия между типами воды. Связанная вода, входящая в состав оксигидрата, подразделяется на три типа: адсорбированная вода; вода, связанная с каркасом геля водородной связью, и структурная вода.
В данной работе рассматривается влияние природы осадителя, концентрации осадителя и концентрации исходной соли железа на сорбционные свойства оксигидрата железа. Исследования сорбции из жидких растворов обычно осложнены тем, что при контакте раствора с твердым адсорбентом всегда возможна сорбция всех компонентов, что влияет на характер изотермы адсорбции. Если рассматривать лишь двухкомпонентный раствор, то для каждого из компонентов раствора будет своя индивидуальная изотерма, совокупность которых и определяет вид обобщенной изотермы.
На основе экспериментально полученных данных были построены изотермы сорбции для каждой серии опытов, представленные на рис.1.

Рис.1 Изотерма сорбции Cr2O72- на ОГЖ(ΙΙΙ) в зависимости от концентрации исходного раствора.
По классификации, данной Брунауэром, Эмметом и Теллером, изотермы, характеризующие процесс адсорбции, относятся к изотермам IV типа. Согласно рис.1 по форме изотерм можно сделать предположение о том, что данные S-образные изотермы относятся к изотермам переходно-пористого сорбента. Выпуклые участки изотерм сорбции указывают на наличие в сорбентах микропор, но, кроме того, имеют еще и макропоры, на которые указывают вогнутые участки. Чем круче изотерма, тем мельче микропоры. Нижняя часть S-образной кривой от начала координат до точки перегиба соответствует образованию мономолекулярного слоя, а затем происходит полимолекулярная адсорбция, объясняющая дальнейший подъем кривой.[16]
Из графика следует, что начальные участки изотермы сорбции Cr2O72- ОГЖ(ΙΙΙ) имеют схожий вид, содержит макро- и микропоры в сорбционном геле.
Степень очистки растворов определяли по формуле:
α=Сисх. - Сравн.Сисх.·100%,
где Сисх. – исходная концентрация Cr2O72- в растворе, мг/л;
Сравн. – равновесная концентрация анионов в растворах после процесса сорбции, мг/л.

Рис.2 Изменение степени извлечения Cr2O72- на ОГЖ(ΙΙΙ) в зависимости от концентрации исходного раствора.
По результатам исследований можно сделать вывод, что степень извлечения Cr2O72- зависит от исходной концентрации раствора (рис.2). С увеличением исходной концентрации степень очистки растворов от Cr2O72- снижается. С увеличением концентрации исходного раствора ионная сила растворов увеличивается, а активность Cr2O72- уменьшается, следовательно, свободных ионов Cr2O72- в растворе становится меньше, поэтому и степень адсорбции ионов должна уменьшатся.[17]
Для определения максимальной адсорбции построили график(рис 3.) в координатах 1/Г – 1/С и определяли значение максимальной адсорбции, которая соответствует полному насыщению поверхностного слоя.
Рис. 3 Значение максимальной адсорбции
Сорбционная активность ОГЖ(ΙΙΙ) по отношению к ионам в растворе зависит от соотношения в осадке ОН-групп и иных форм связанной воды. ГОЖ(ΙΙΙ) полученный осаждением из раствора исходной соли осадителем более высокой концентрации имеет меньшее значение сорбционной активности по сравнению ГОЖ(ΙΙΙ) полученного осаждением из раствора исходной соли осадителем меньшей концентрации.
ВЫВОДЫ
Катионы NH4+ и Na+ входящие в состав ДЭС коллоидной частицы в частности слой Штерна влияют на количество OH-групп и процесс структурирования геля. Лучшими сорбционными свойствами обладает ГОЖ(ΙΙΙ) полученный в процессе синтеза золь-гель методом с использованием в качестве осадителя NaOH. Увеличение концентрации осадителя уменьшает сорбционные свойства.

Приложенные файлы

  • docx 14397434
    Размер файла: 32 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий