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

Известно, что величина сорбции может увеличиваться с возрастанием удельной поверхности сорбентов [19]. Влияние удельной поверхности SiO 2 на сорбционные свойства было рассмотрено на примере сорбции ванадия (табл. 1). Как видно из данных, представленных в табл. 1, сорбция ванадия зависит от удельной поверхности кремнезема. Сорбционные свойства кремнезема усиливаются с уменьшением размера пор, и максимальная степень извлечения ванадия была достигнута на образце, имеющем микропористую структуру. Образец 3, характеризующийся максимальной удельной поверхностью, был выбран для дальнейших исследований. Поскольку синтезированные нами образцы содержат в своем составе до 10 % физически адсорбированной воды [15], нами рассмотрено влияние термической обработки SiO 2 . Установлено, что предварительное прокаливание образцов при температуре 400 ± 1 °С приводит к увеличению степени извлечения ванадия. Возрастание сорбционной способности связано с увеличением в массе сорбента активных центров SiO 2 . Аналогичную зависимость можно предположить при сорбции никеля. Изучено влияние температуры на сорбцию никеля и ванадия на SiO 2 при рН = 4, Т:Ж = 1:50, т = 60 мин, Суисх= 0,94 г/л, Смисх= 0,45 г/л (табл. 2). Из представленных в табл. 2 данных видно, что с ростом температуры до 40 °С увеличивается сорбция ванадия и никеля. Увеличение степени извлечения металлов с ростом температуры может быть связано с большей кинетической энергией, приобретаемой ионами металлов при повышении температуры, что, в свою очередь, приводит к более легкой диффузии ионов из раствора к поверхности SiO 2 [20]. Дальнейший рост температуры процесса (свыше 40 °С) вызывает десорбцию металлов и снижает степень извлечения металлов из раствора [8, 10]. Влияние исходной концентрации на сорбцию ионов никеля и ванадия на SiO 2 показано на рис. 2. Отмечено, что степень извлечения ионов обоих металлов снижается с увеличением начальной концентрации металлов от 0,01 и 0,0075 г/л до 0,1 до 0,069 г/л для ванадия и никеля соответственно. Уменьшение сорбции связано с тем, что сорбент характеризуется наличием фиксированного количества активных центров, и при более высоких концентрациях активные центры становятся насыщенными [21-23]. С другой стороны, наблюдается увеличение сорбционной способности для обоих ионов металлов с повышением их начальной концентрации. Это является результатом увеличения градиента концентрации, который действует как движущаяся сила для преодоления сопротивления к массопереносу ионов металлов между адсорбатом и сорбентом [24]. 60 о ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- О 0.2 0,4 0,6 0,8 1 Концентраты, г/л Рис. 2. Зависимость степени извлечения ванадия и никеля от исходной концентрации металлов. Условия эксперимента: рН = 4; Т:Ж = 1:50, 1 час, 40±1 °С Влияние времени контакта фаз на степень извлечения ванадия и никеля на SiO 2 представлено на рис. 3. Установлено, что максимальная степень извлечения ванадия достигается через 60 и 90 мин 2 5 5 Таблица 2 Влияние температуры на извлечение ванадия и никеля из растворов Температура, °С Извлечение, % V (V) Ni (II) 20 26,77 22,00 30 27,24 29,40 40 47,03 33,27 50 22,28 28,00 60 20,68 21,25 Таблица 1 Сорбция ионов ванадия (V) из раствора на кремнеземах с разной удельной поверхностью. Условия эксперимента: Суисх = 0,8 г/л, Т:Ж = 1:50, т = 30 мин, рН = 7, t = 20 °C Образец СVкон, г/л E(V), % 1 0,80 0 2 0,70 12,5 3 0,67 26,2