Труды КНЦ (Технические науки вып. 5/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 5. С. 102-107. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 5. P. 102-107. При более высоких значениях равновесных концентраций металла в пробе (0,02-0,04 моль/дм3) уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра хорошо отражает количественную зависимость сорбционной зависимости исследуемых образцов от содержания ионов цинка в воде. В общем виде уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра имеет вид [5, 12]: а » - к ■ С р А = — --------- ^ , (2) 1+ K ■Ср где Ах — величина предельной емкости адсорбента, моль/г; K — константа сорбционного равновесия, характеризующая интенсивность процесса сорбции (константа Лэнгмюра); Ср — равновесная концентрация вещества, моль/дм3. С использованием логарифмической формы уравнения Фрейндлиха и линейной формы уравнения Лэнгмюра, а также с помощью графического метода путем экстраполяции полученных линейных зависимостей до оси ординат и установления значений тангенса угла наклона прямых были определены основные параметры уравнений изотерм адсорбции. Количественные значения характеристических констант и параметров уравнений Фрейндлиха и Лэнгмюра для полученных в работе изотерм адсорбции различных образцов представлены в таблице. Основные параметры уравнений изотерм адсорбции Фрейндлиха и Лэнгмюра, описывающие экспериментальные результаты Образец Постоянные уравнения Фрейндлиха Параметры уравнения Лэнгмюра b n Ах,, моль/г K Исходный 1972 0,55 0,00103 135 1 1865 0,59 0,00108 100 2 33 1,56 0,00179 181 3 78 1,14 0,00116 153 Величины констант Лэнгмюра свидетельствуют о том, что наиболее сильное взаимодействие между адсорбентом и ионами металла имеет место при использовании в качестве сорбента древесных опилок, обработанных СВЧ-излучением (образец 2), наименьшее — при применении отхода, обработанного раствором соляной кислоты (образец 1 ). Различие рассчитанных величин предельной емкости сорбентов и фактически полученных в исследованиях связано с невозможностью однозначного описания с помощью одного уравнения изотермы адсорбции Лэнгмюра хода зависимости во всем исследуемом диапазоне равновесных концентраций ионов цинка в водной среде. Рассчитанные величины предельной емкости образцов древесных опилок могут быть приняты во внимание только для диапазона равновесных концентраций металла в воде от 0,02 до 0,04 моль/дм3. Полученные нами результаты подтверждаются данными, представленными другими авторами [5], в работах которых также указывается о невозможности применения только одной математической зависимости для описания экспериментально полученных изотерм адсорбции при использовании в качестве сорбента различных целлюлозосодержащих материалов. В качестве механизмов связывания ионов цинка образцами древесных опилок можно предположить ионный обмен с участием карбо- и гидроксильных групп целлюлозосодержащего материала, а также физическую адсорбцию. Выводы На основании анализа изотерм адсорбции по ионам цинка образцами древесных опилок установлено, что в зависимости от значений равновесных концентраций ионов металла в воде сорбционный процесс протекает как по механизму, описываемому уравнением адсорбции Фрейндлиха, так и по уравнению адсорбции Лэнгмюра. В первом случае количество адсорбированного металла © Широкая А. А., Дрогобужская С. В., Новиков А. И., 2023 105