научная статья по теме Изотермы сорбции меди (II) композиционным ионитом Биология

Текст научной статьи на тему «Изотермы сорбции меди (II) композиционным ионитом»

УДК 544.723.21:546.562

Е.В. Иканина, В.Ф. Марков, Л.Н.Маскаева

Уральский государственный технический университет -УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина г. Екатеринбург, Россия

ИЗОТЕРМЫ СОРБЦИИ МЕДИ (II) КОМПОЗИЦИОННЫМ ИОНИТОМ

Исследована сорбция ионов меди (II) из растворов С^04 композиционным сорбентом на основе катионита КУ-2^8 и гидроксида железа (III). Установлено, что процесс сорбции наилучшим образом описывается моделью Ленгмюра, определена удельная поверхность ионита.

Сорбенты на основе пористых носителей и гидроксидов поливалентных металлов являются новой разновидностью композиционных материалов. Гидроксид железа (III) относится к ионообменни-кам высокой селективности, но из-за ряда присущих ему недостатков: неудовлетворительные гидродинамические, механические и кинетические свойства, сложность гранулирования - соединение не нашло широкого применения в производственном секторе. Авторами была разработана технология получения сорбента на основе универсального катионита КУ-2*8 и гидроксида железа (III) [1, 2], которая позволяет в значительной мере устранить перечисленные выше недостатки ионита.

Для изучения сорбции ионов Си2+ в статических условиях 1 г образца ионита заливали растворами сульфата меди (II) известной концентрации с величиной рН 5,2, соотношение твердой и жидкой фаз 1 : 250. Процесс проводили в температурном диапазоне от 25 до 60 °С с использованием водяного термостата, настроенного на нужную температуру. Перемешивание системы осуществляли механической мешалкой со скоростью 150 об/мин. Равновесную жидкую фазу анализировали на содержание сорбата фотоколориметрическим методом с помощью гексацианоферроата калия [3].

На основании полученных данных рассчитывали статическую емкость сорбента по меди (II) (мг-

экв/г)

(С - С )

^^ г V 0 равн / т,

СОЕ =--Ур - ра

т , (1) где С0 и Сравн - исходная и равновесная концентрация меди (II) в растворе (мг-экв/л); Ур-ра - объем раствора (л); т - навеска ионита (г). Результаты расчетов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Статическая обменная емкость композиционного сорбента при извлечении меди (II) из растворов CuSO4 (рН = 5,2)

С0, мг-экв/л 1 3 7 10 15 18

Сравн, мг-экв/л << 0,01 0,03 0,08 0,15 1,11 4,72

СОЕ, мг-экв/г 0,24 0,74 1,69 2,36 3,38 3,42

Для описания сорбционного процесса было использовано несколько моделей, приведенных в таблице 2, где А - количество сорбированной меди (II) (ммоль/г), ^ и Аш, ^ и п, ^ и а - константы изотермы Ленгмюра, Фрейндлиха и Темкина соответственно. Модель Ленгмюра основана на предположении, что все активные центры однородной поверхности ионита обладают раной энергией и энтальпией сорбции, а между адсорбированными молекулами, образующими мономолекулярный слой, нет взаимодействия. В модели Фрейндлиха допускается, что распределение числа адсорбционных центров на энергетически неоднородной поверхности сорбента носит экспоненциальный характер. Теплота адсорбции в изотерме Фрейндлиха находится в логарифмической зависимости от степени заполнения поверхности, в отличие от модели Темкина, в которой данная зависимость линейная [4].

Из значений коэффициентов корреляции (таблица 2) видно, что полученные данные по сорбции меди (II) наилучшим образом описываются моделью Ленгмюра. Предельная адсорбция Ах равна 1,85 ммоль/г, константа адсорбционного равновесия ^, характеризующая энергию взаимодействия сорбата с поверхностью сорбента, составляет 19,73 л/ммоль.

Таблица 2

Модели изотерм сорбции

Изотерма Линейная форма Коэффициент корреляции

к ■ С A A L равн С С 1 равн равн -1 0,999

Ленгмюра A - Aœ 1 + kL ■ Сравн A Aœ A^ kL

Фрейндлиха A-kF ' С равн1 " lg A- lg к F + 1 ■ lg Сравп n 0,914

Темкина A - — ■ 1п(кт • С ) а A - - ■ ln кт + - ■ ln Сравн а а 0,965

Экспериментально определенная емкость монослоя Aœ позволяет вычислить удельную поверхность сорбента:

Sуд = А NaS 0, (2)

где S0 - площадь, занимаемая одной молекулой сорбата (м2), NA - число Авогадро (ммоль-1). Значение удельной поверхности, рассчитанное с использованием гидратированного радиуса иона меди (II), который равен 4,19 Â [5], составляет 614 м2/г. Следовательно, сорбент имеет развитую удельную поверхность, свойственную синтетическим органическим катионитам.

Список использованных источников

1. Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Иканина Е.В. Композиционный сорбент для извлечения из стоков тяжелых металлов и влияние природы щелочи на его сорбционные свойства: Тез. докл. науч.-практ. конф. «Инновационные технологии в промышленности Уральского региона» в рамках Между-нар. выст. «Industry Expo», 5-7 ноября 2008 г. - М.: РХТУ. - С. 48-49.

2. Иканина Е.В., Марков В.Ф., Маскаева Л.Н. Влияние природы аниона на обменную емкость полимернеорганического сорбента: Тез. докл. XIX Всерос. студен. науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии», 27-29 апреля 2009 г. - Екатеринбург: УрГУ. - С. 90-91.

3. Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. Ч. 2. М.: Химия, 1969. 1206 с.

4. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Альянс, 2004, 463 с.

5. Nightingale E.R. Phenomenological theory of ion solvation. Effective radii of hydrated ions. // J. of Phys. Chem. 1959. V. 63. Iss. 9. P. 1381-1387.

УДК 621.794.4.025.3:[546.56:621.3.035.462

О.В. Кирсанова, Н.В. Климова, А.Ю. Винокуров, К.Ю. Фроленков

Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ)

г. Орел, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТРАВЛЕНИЯ МЕДИ В ПРИСУТСТВИИ ИНГИБИТОРА

Разработана технология травления припоя, которая отличается повышенной селективностью и скоростью по сравнению с традиционными составами (борфтористоводородная кислота + перекись водорода). Проведено исследование процесса травления меди в присутствии ингибитора.

В настоящее время весьма актуальна проблема снятия с медной основы гальванического припоя из сплава олово-свинец, применяемого в качестве металлорезиста в процессах производства печатных плат по технологии SMOBC (solder mask over bare copper). Растворы для травления сплава олово-свинец также широко применяются в большинстве технологий печатных плат, где необходимо удалять бракованное оловянно-свинцовое покрытие.

Стравливание сплава олово-свинец производят химическим растворением покрытия [1], при этом медная основа тоже травится, но гораздо медленнее. Чтобы еще более затормозить реакцию растворения меди, в качестве ингибитора вводили фторид калия [2]. KF добавляют для введения в трави-

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком