Изучены структура разработанных мембран, их прочностные и эксплуатационные характеристики.
В ходе проводимых исследований установлено, что разработанные мембраны по своим характеристикам, таким как проницаемость по воде и сыворотке, селективность по белку, намного превосходят промышленные полимерные мембраны. Кроме того, механическая прочность таких мембран довольно высока.
Показано, что разработанные полимерные пленочные мембраны обладают существенными преимуществами и могут быть рекомендованы к промышленному использованию для выделения сывороточных белков из вторичного молочного сырья.
УДК 544.723:544.032.2
Л.А. Джигола, А.В. Рублева, Ю.М. Симакова, О.В. Никитина
Астраханский государственный университет г. Астрахань, Россия
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНОМЕТРИИ В ИЗУЧЕНИИ СОРБЦИИ И ДИФФУЗИИ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Изучены диффузия в глинах и сорбционное концентрирование ионов Щ2+, Fe, РЬ2+, Cs+ опоками и глиной Астраханской области. Найдены константы (К), сорбционная емкость (Га) и термодинамические характеристики (ЛИ, AG, А) сорбции ионов металлов опокой и глиной из водных растворов. Определены значения коэффициентов диффузии (О) ионов в глинах.
Во всем мире остро стоит вопрос о сохранении водных и почвенных ресурсов. Наиболее опасными источниками являются радиоактивные, тяжелые и токсичные отходы. Особую опасность представляют соединения тяжелых металлов (ртуть, свинец, цинк, железо, кадмий, цезий и др). Они находятся в рассеянном состоянии, но при этом способны образовывать природные локальные аккумуляции, где их содержание превышает предельно допустимые концентрации. На особом контроле должен быть механизм диффузии и накопления различных загрязнителей через подземные и грунтовые воды в естественные водоемы и реки.
Определение сорбционных характеристик ионов
При изучении сорбции и диффузии впервые использован ионометрический метод определения концентрации ионов Н§2+, Fe3+, РЬ2+, Cs+[1]. По результатам измерений и расчетов по методу наименьших квадратов строили градуировочные графики в координатах «Е -^С»: по оси ординат откладывали соответствующие значения потенциала ИСЭ (Е, мВ), а по оси абсцисс обратный логарифм концентрации ионов в стандартных растворах, используя которые определяли концентрации ионов Н£\ Fe3+, РЬ2+, Cs+.
Для построения градуировочных графиков в координатах «Е - ^С» приготавливали растворы определяемых соединений, полученные путем последовательного разбавления исходных растворов нитрата ртути (II), нитрата свинца (II), хлорида железа (III), хлорида цезия (I) с концентрациями 1моль/дм3.
В мерных колбах вместимостью 50 см3 готовили растворы с концентрациями: нитрата ртути (II) 10- -10- моль/дм ; нитрата свинца
(II) 10-10-' моль/дм3
; хлорида железа 10- -10- моль/дм ; хлорида цезия 10-2-10-6 моль/дм3, поддерживали постоянный солевой фон и рН среды. Для измерения потенциала ИСЭ переносили приготовленные растворы в химические стаканы вместимостью 50 см3 и измеряли потенциал ИСЭ, переходя последовательно от меньших концентраций к большим.
При изучении сорбции ионов , Fe3+, РЬ2+, Cs+ глиной и опоками [2] в мерных колбах емкостью 50 см3 готовили по две серии растворов ионов , Fe3+, РЬ2+, Cs+ в установленном интервале концентраций (градуировочные графики), поддерживали постоянный солевой фон и рН среды и измеряли потенциал ИСЭ в растворах. Далее, в первую серию растворов (отдельно для каждого иона) вносили по 2 г глины, а во вторую - по 2 г опок, интенсивно перемешивали 5-10 минут и вновь измеряли потенциал ИСЭ в растворах [3].
Сорбцию (Г, моль/г) оценивали через величины исходной (С0), равновесной [С] концентраций
2+ 3+ 2+ + Г — Ссорб _ (С0 — [С])' V
ионов Hg , Fe , РЬ , Cs и массы минерального сырья т: 1 — т _ т , где Ссорб - количество сорбированного вещества (моль/дм3); V - объем раствора (дм3), т - масса минерального сырья
(г). Константы сорбции (К) и емкость минерального сырья (Р&) рассчитывали графически с использо-
1 _ 1 1
ванием уравнения Ленгмюра в линейной форме: р ~ р + р . к [с].
Используя уравнения: д н _
R ■ Т1 ■ Т 2 • 1п
К\
К1 ДG _-Я ■ Т ■ 1п К
и наиденные значения кон-
Т 2 - Т1
стант сорбции, рассчитали изменение энтальпии (ЛИ) и изобарно-изотермического потенциала (ЛG) процесса сорбции. Значения ЛН и ЛG позволили рассчитать изменение энтропии сорбционного процесса ЛS.
Для исследования десорбции данных ионов растворы декантировали, к глине и опокам добавляли 1 см3 концентрированной НМ03, кипятили, доводили объем дистиллированной водой до 50 см3, поддерживали постоянный солевой фон и рН среды и вновь измеряли потенциал ИСЭ. Результаты проведенных нами опытов приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Константы и термодинамические характеристики сорбции ионов металлов опокой из водных растворов
Характеристики сорбции т2+ Cs+ Fe3+ РЬ2+
Температура, К
275 298 278 293 273 292 275 295
Константы сорбции, К К104 К10-2
35,9 32,1 10,02 10,9 11,4 12,81 14,87 57,81
Емкость, Гх, мг/г 87,20 35,20 16,61 22,15 11,2 37,3 36,85 207
ДИ, кДж/моль -15,89 3,89 34,88 -41,32
-ДG, кДж/моль 29,23 31,08 15,96 17,03 17,09 16,24 16,58 21,28
дя Дж/моль К -48,51 -51,52 71,45 -4,98 44,6 202,09 202,3
Отрицательные значения изобарно-изотермического потенциала (табл.1,2) свидетельствуют о самопроизвольном характере процесса сорбции, протекающим через стадию образования достаточно прочного активированного адсорбционного комплекса, что иллюстрирует значения энтропии в исследуемом интервале. Изотермы сорбции, термодинамические характеристики, константы и сорбционная емкость позволяют отметить, что процесс сорбции - экзотермический для ионов Hg2+ и РЬ2+, а для ионов Cs+ и Fe3+ - эндотермический. Кинетические исследования позволяют предположить, что начальная стадия механизма сорбции - ионный обмен, далее преобладает хемосорбция [4,5,6].
Полученные расчетные данные (табл.1, 2) свидетельствуют о высокой сорбционной емкости опок и глины по отношению к исследуемым ионам.
Определение диффузионных характеристик ионов
В природных пластах местных глин отбирали пробы в виде параллепипедов размером 10*5*5 см, в которых отбирали образцы глины диаметром - 1 см и высотой - 0,5 см, помещали образцы в химические стаканы емкостью 50 см3 и заливали 5%-ми растворами нитрата ртути (II), нитрата свинца (II), хлорида железа (III) и хлорида цезия. Далее образцы глины, содержащие ионы , Fe3+, РЬ2+, Cs+ помещали обратно в центр изучаемой пробы. Параллепипеды герметизировали в стеклянных кристаллизаторах и термостатировали при Т~295К. Далее через 1, 6 и 24 часа на расстоянии от центра в изучаемой пробе 0,5, 1 и 3 см отбирали образцы глины.
Таблица 2
Константы и термодинамические характеристики сорбции ионов металлов глиной из водных растворов
Характеристики сорбции т2+ Cs+ ¥е3+ РЬ2+
Температура, К
275 298 278 293 273 292 275 295
Константы сорбции, К К 104 К 10-2
34,15 3,09 15,12 21,7 14,52 21,4 4,64 36,7
Емкость, Гх, мг/г 466,06 463,96 12,4 16,5 9,33 20,0 126,27 517,5
АН, кДж/моль -71,14 16,31 13,53 69,74
-АG, кДж/моль 29,12 25,60 16,92 18,72 16,53 18,62 3,51 8,84
АЯ Дж/моль К -0,36 -0,15 12,6 11,38 0,11 266,36
Отобранные образцы глины помещали в химические стаканы емкостью 50 см3 и по описанной выше методике десорбировали ионы ЯГ, РЬ2+, Cs+ , после чего, используя метод прямой потен-циометрии и ионселективные электроды, измеряли потенциалы ИСЭ в этих растворах. Используя гра-дуировочные графики, находили концентрации ионов ¥е3+, РЬ2+, Cs+ в растворах после десорбции, т.е. концентрации диффундирующего вещества на различных участках этой системы. Используя полученные данные и сделав упрощающее допущение, что диффузия происходит в гомогенной среде, обладающей во всех точках одинаковыми диффузионными свойствами, рассчитали коэффициент диффузии (О). Результаты проведенных нами опытов приведены в таблице 3.
Таблица 3
Коэффициенты диффузии ионов Т~295К
Расстояние от центра элементарного объема, 1, см Время отбора проб, ч НЕ2+ Ев3+ РЬ2+
БЛ04 , см2-сек-1 0-107, см2 •сек-1
0,5 1 5,4 0,47 1,8 2,7
1 6 1,8 1,39 1,4 1,39
3 24 1,35 0,35 1,1 1,38
Полученные значения коэффициентов диффузии (табл. 3) сопоставимы с данными, полученными для плотных глиняных экранов, что свидетельствует о высоких задерживающих свойствах глины как одного из компонентов при моделировании геохимического барьера на пути загрязненных водоносных потоков [7].
Список использованных источников
1. Джигола, Л.А. Изучение сорбционного концентрирования ионов цезия / Алыков Н.М., Джигола Л.А. // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2005. - Т.48. - №2. - С. 87-90.
2. Алыков, Н.М. Опоки Астраханской области. Монография / Н.М Алыков, Т.В. Алыкова и др. -Астрахань.: Изд. Дом «Астраханский Государственный Университет», 2005. - 140с.
3. Джигола, Л.А. Использование природного сорбента для очистки водных объектов от ионов цезия / Алыков Н.М., Джигола Л.А. // Экологические системы и приборы. - 2006. - №6. - С. 12-15.
4. Симакова, Ю.М. Применение экспресс-метода ионометрии в изучении сорбции ионов ртути (II) // Геология, география и глобальная энергия. - 2008. - №3(30). - С.134-137.
5. Силантьева, И.Н. Диффузия ионов свинца (II) в глинистых породах Астраханской области // Геология, география и глобальная энергия. - 2008. - №3(30). - С.137-139.
6. Джигола, Л.А. Моделирование инженерного геохимического барьера для концентрирования ионов железа (III) на основе изучения сорбционных и диффузионных равновесий / Джигола Л.А., Рублева А.В. // Материалы III Международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы получения новых материалов». - Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», - 2009. - С. 207-213.
7. Брилинг, И.А. Фильтрация в глинистых породах / И.А. Брилинг. - М., 1984. - 57с.
УДК 665.637.73
Я.А. Сандуляк, О.А. Криворучко, О.В. Анищенко
Волгоградский государственный технический университет г. Волгоград, Россия
ВАРИАНТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ МАСЕЛ ДЛЯ ООО «ЛУКОЙЛ-ВОЛГОГРАДНЕФТЕПЕРЕРАБОТКА»
Рассмотрены варианты повышения эффективност
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.