Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

Степень извлечения Ed определяли по соотношению: Ed = С о - С р а в н (2) Обработка изотерм адсорбции ионов металлов проводилась о использованием модели мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра и теории объемного заполнения пор (ТОЗМ) для различных типов пористой структуры адсорбентов. Значения предельных адсорбций и адсорбционных коэффициентов определялись по стандартной методике в линейных координатах соответствующих изотерм. Также были рассчитаны константы Генри, которые в физическом смысле совпадают с термодинамическими коэффициентами распределения адсорбата при низких концентрациях растворенного вещества. В рамках формальной обработки по величинам адсорбции и определенной предельной адсорбции были определены максимальные степени заполнения поверхности Ѳ. Кроме того, по известным термодинамическим соотношениям определено изменение энергии Гиббса АаО°(Ѳ) адсорбции в условиях проведения эксперимента. Как видно из таблицы, значения Ed, превышающие 30 %, показывают высокую эффективность извлечения катионов из водных растворов при использовании синтезированных МОКС. Изотермы адсорбции для Nd3+ и Er3+ имеют форму, типичную для Ленгмюровской модели адсорбции. Это проявляется в быстром росте адсорбции на начальном этапе с последующим выходом на плато, что соответствует насыщению поверхности адсорбента. Модель Ленгмюра предполагает наличие ограниченного числа активных центров на поверхности, которые заполняются молекулами адсорбата до достижения максимального значения. Как видно из таблицы, модель Ленгмюра демонстрирует относительно низкие коэффициенты детерминации (R2), что указывает на ограниченную применимость этой модели для описания сорбционного процесса в рассматриваемых системах. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 22-26. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 22-26. Параметры адсорбции, полученные с использованием моделей Ленгмюра и ТОЗМ Ион Ed Модель Ленгмюра AaG°, кДж/моль Модель ТОЗМ am, мг/г b Ѳср Ѳтах n = 3 R2 am, мг/г Ѳср Ѳтах Nd3+ 0,81 0,16760 20,09 0,35 0,60 -7,43 0,9994 0,00263 0,75 0,80 Er3+ 0,69 0,01789 67,8 0,69 0,88 -10,45 0,9035 0,00824 0,14 0,21 Примечание. Изучение адсорбционных свойств каркасных структур по отношению к ионам редкоземельных металлов (Nd3+ и Er3+) проводили в статических условиях при температуре 298,15 K. Температура поддерживалась с точностью ±0,1 K. Для построения изотермы адсорбции в работе использовали метод неизменных навесок (для всех солей навеска сорбента составляла 0,1 г) и переменных концентраций. Концентрация солей варьировала от 0,01 до 0,05 моль/л. Модель ТОЗМ демонстрирует значительно более высокие R2, особенно при увеличении порядка модели. Для Nd3+значения R2приближаются к 1 при n = 3, что свидетельствует о практически полном соответствии экспериментальных данных этой модели. Однако для Er3+ качество аппроксимации несколько ниже (R2 = 0,9035 при n = 3), что может быть связано с особенностями его взаимодействия с Co-ZIF. Проверка ТОЗМ также осуществлялась при n = 1, n = 2, при этом высокая степень линеаризации экспериментальных данных не наблюдалась. Данный факт служит дополнительным подтверждением образования цеолитоподобной структуры у материала. Важным фактором, влияющим на сорбцию, является степень гидратации ионов. Количество молекул воды в первой координационной сфере ионов играет существенную роль в их взаимодействии с поверхностью материала. Например, ион Nd3+, имеющий 9 молекул воды в первой координационной сфере, демонстрирует более высокую сорбционную емкость по сравнению с Er3+, у которого в первой координационной сфере 8 молекул воды. Эти различия в гидратации могут влиять на доступность активных центров сорбента для ионов, что приводит к несущественным отклонениям в тенденции изменения величин предельной адсорбции от теоретически ожидаемых. Максимальная сорбционная емкость (am), рассчитанная по модели ТОЗМ, оказалась ниже, чем по модели Ленгмюра. © Вашурин А. С., 2025 24