Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

появляющиеся в результате протонирования или депротонирования гидроксильных групп на базальной или краевой поверхности тетраэдрических или октаэдрических слоев. Наиболее известный метод определения плотности поверхностного заряда — сравнение кривых титрования минеральных суспензий и холостых экспериментов: ( C a - Св)глаук = (Н+) - (ОН) + (=ХОН2+) - (=ХО) ( С а - Св)холл = ((Н+) - (ОН) Д ( С а - С в ) = (=ХОН2+) - (=ХО) Плотность поверхностного заряда рассчитывается как о = (F/AS) Д(Са - Св), где F — постоянная Фарадея, Кл/моль; S — удельная поверхность минерала, м2/г; А — концентрация минеральной суспензии, моль/л. Результаты расчетов представлены на рис. 4. Полученные данные свидетельствуют о том, что поверхность минерала в нейтральной и щелочной области рН заряжена отрицательно и может присоединять положительно заряженные катионы из растворов. В кислой области рН поверхность заряжена положительно, и, следовательно, доминирующими будут ионообменные реакции. Рис. 3. Диаграмма распределения поверхностных центров на глауконите в зависимости от рН среды Рис. 4. Зависимость плотности поверхностного заряда глауконита от рН среды Более подробно мы остановились на изучении сорбционной способности глауконита по отношению к токсичным тяжелым металлам, таким как свинец и кадмий. Основными источниками поступления этих веществ в сточные воды являются производства по переработке аккумуляторных батарей и гальванические производства. Рабочие растворы готовили из солей Cd(NO 3)2 и Pb(NO 3 ) 2 , концентрация металлов в растворе менялась от 0,5 до 50 мг/л, рН растворов корректировали добавлением 1N HNO 3 или 1N NaOH. На рис. 5 представлены изотермы сорбции ионов кадмия при различной кислотности среды. Как и следовало ожидать, сорбционная способность глауконита увеличивается с повышением рН. Известно, что до рН = 7 основная доля кадмия в растворе находится в виде Cd2+, осаждение гидроксида металла начинается при рН = 8,2. Для исключения влияния осаждения кадмия на его общее количество, удаленное из раствора глауконитом, были построены зависимости удаления иона кадмия из раствора при различных рН в присутствии глауконита и в отсутствие минеральной фракции (рис. 6). Для этого навески глауконита в количестве 0,5 г приводили в контакт с раствором металла (10 мг/л Cd2+) заданного значения рН, которое корректировали добавлением 1N растворов NaOH или HNO 3 . Соотношение жидкой и твердой фаз составляло 1:200. По достижении равновесия раствор отделяли от сорбента и по результатам анализа фильтрата рассчитывали количество поглощенного металла в процентах от исходного. В случае холостого опыта навеска глауконита не вносилась. Исходя из полученных зависимостей, при рН > 7 поглощение кадмия глауконитом сопровождается процессом осаждения гидроксида кадмия на поверхности минерала. Очевидно, что до рН = 7 основной механизм поглощения кадмия из растворов — ионообменная сорбция. Дальнейшее повышение рН ведет к появлению в растворе CdOH+, адсорбирующегося на поверхности глауконита по механизму поверхностного комплексообразования и гидроксидных форм Cd(OH) 2 , которые осаждаются на поверхности минерала. Доля ионообменной сорбции с повышением рН уменьшается. 145