Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Рис. 3. Зависимости F - t 1/2 при сорбции Pb 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Co 2+ на сорбенте TiOP ( а ) и a-TiP ( б ) Вид кинетических кривых свидетельствует о нескольких периодах сорбции. На первом участке за небольшой промежуток времени скорость извлечения катионов наивысшая. Реальные ионообменные процессы редко могут быть описаны в рамках представлений о единственной лимитирующей стадии. Для таких систем правильное описание кинетики может быть получено путем учета влияния нескольких стадий. Было установлено, что в процессе ионного обмена при высокой концентрации внешнего раствора в интервале времени от 0 до 20 мин действуют два механизма: внешне- и внутридиффузионный. При внешнедиффузионном механизме кинетики процесс выравнивания концентрации в приповерхностном слое жидкости (диффузионном слое) осуществляется намного быстрее, чем диффузия в твердой фазе, поэтому градиенты концентрации появляются только в зерне. Построение экспериментальных данных в координатах -ln (1 - F ) от t может быть адекватно описано линейными зависимостями при малых временах контакта фаз( Л = 0,995-0,997), однако наблюдается отклонение от линейности при степени завершенности процесса F > 0,85. В небольшом временном интервале до 5 мин диффузия в пленке вносит вклад в общую скорость при высоких степенях завершенности процесса. Уменьшение концентрации поглощаемых ионов во внешнем растворе приводит к увеличению вклада внешней диффузии в кинетику ионного обмена вследствие роста соотношения концентраций ионов в ионите и растворе. Рассчитанные константы скорости внешнедиффузионной стадии сведены в таблице. Анализ кинетических кривых показывает, что для концентрированных растворов по внешнедиффузионному механизму реализуется от 85 до 95 % обменной емкости. Параметры кинетических моделей сорбции ионов Pb 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Co 2+ на сорбентах TiOP и a-TiP Сорбируемый ион Диффузионная модель Бойда Диффузионная модель Морриса — Вебера TiOP a-TiP TiOP a-TiP R 2 к R 2 к R 2 k , мг-г 1 -мин -1/2 R 2 k , мг-г 1 -мин -1/2 Pb 2+ 0,98547 0,10333 0,97424 0,0887 0,99352 0,00575 0,9522 0,00319 Zn 2+ 0,96029 0,11569 0,99911 0,04644 0,99075 0,0096 0,96734 0,02449 Cd 2+ 0,99035 0,10597 0,99309 0,09199 0,99061 0,02173 0,98391 0,00891 Co 2+ 0,96131 0,13567 0,98351 0,0928 0,95268 0,012261 0,98226 0,0062 Сорбируемый ион Модель псевдопервого порядка Модель псевдовторого порядка TiOP a-TiP TiOP a-TiP R 2 k , мин -1 R 2 k , мин -1 R 2 k , г/(мгмин) R 2 k , г/(мгмин) Pb 2+ 0,67347 0,0111 0,3303 0,00558 0,99991 0,2696 0,9998 0,0033 Zn 2+ 0,86737 0,03317 0,93977 0,00901 0,99971 0,007 0,99727 0,003 Cd 2+ 0,6847 0,01942 0,47147 0,00824 0,99772 0,0019 0,9998 0,0043 Co 2+ 0,84407 0,0351 0,43417 0,0055 0,99959 0,0078 0,99981 0,0098 Стадия внутренней диффузии — это перенос ионов внутри частицы сорбента от ионообменных центров к ее поверхности и наоборот. Синтезированные фосфаты титана относятся к порошковым материалам. Частицы порошков представляют собой агломераты, в которых межчастичное 60