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

пространство заполнено жидким раствором. Это поровое пространство играет важную роль в ионообменных процессах, поскольку по нему осуществляется почти весь транспорт ионов вглубь частицы. Следовательно, структура пор сорбента оказывает существенное влияние на скорость протекания диффузионных процессов. Константы скорости внутренней диффузии представлены в таблице. Скорость сорбции как для внешней, так и для внутренней диффузии коррелирует с кристаллографическими радиусами исследуемых катионов, которые могут быть расположены в следующей последовательности: Pb 2+ > Cd 2+ > Zn 2+ > Co 2+ . Для выявления вклада химического взаимодействия в общую скорость процесса использовали кинетические модели псевдопервого, псевдовторого порядков и модель Еловича. Уравнение псевдопервого порядка адекватно описывает закономерности сорбции, когда значительное влияние на процесс оказывает явление пленочной диффузии. Уравнение псевдовторого порядка позволяет учитывать не только взаимодействия сорбат — сорбент, но и межмолекулярные взаимодействия адсорбируемых веществ. Модель Еловича учитывает вклад в кинетику извлечения вещества как процессов сорбции, так и явление десорбции, приобретающей значительное влияние при приближении к равновесному состоянию. Уравнение псевдопервого порядка адекватно описывает закономерности адсорбции на начальных этапах адсорбционного процесса, когда значительное влияние на процесс оказывает явление пленочной диффузии. По всей видимости, увеличение концентрации ионов металлов у поверхности сорбента в начальные моменты процесса при невысоких степенях заполнения адсорбционного пространства промотирует диффузию молекул адсорбата внутрь пор адсорбента под влиянием градиента концентрации. Как и модель псевдопервого порядка, модель псевдовторого порядка предполагает, что химическая реакция обмена лимитирует процесс сорбции. Тогда реакция между сорбатом и функциональной группой сорбента является реакцией второго порядка и они взаимодействуют между собой в соотношении 1 : 1. Было установлено, что все экспериментальные данные в координатах уравнения псевдовторого порядка в течение всего эксперимента описываются с высокой точностью (рис. 4). Данное уравнение позволяет учитывать не только взаимодействия сорбат — сорбент, но и межмолекулярные взаимодействия адсорбируемых веществ [7, 8], что и определяет высокую адекватность использования кинетической модели Хо и Маккея. Рис. 4. Зависимости t / q t от t при сорбции ионов Pb 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Co 2+ на сорбенте TiOP (а) и a-TiP (б) Значения констант и величин достоверности аппроксимации кинетических моделей адсорбции исследуемых ионов на фосфатных сорбентах представлены в таблице. Рассчитанные значения коэффициентов детерминации достаточно высоки для модели псевдовторого порядка ( R 2 > 0,9), что говорит о применимости этой кинетической модели для прогноза кинетики адсорбции ионов Pb 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ и Co 2+ на TiOP и a-TiP. В результате обработки кинетических данных показано, что механизм сорбционного процесса имеет сложный характер, при этом влияние могут оказывать как структура, свойства сорбента и исследуемых ионов, так и взаимодействия между ними. Титанофосфатные сорбенты обладают высокой адсорбционной емкостью по отношению к катионам металлов, в частности к катиону 61