Установлено, что на всех спектрах в области поглощения свободных групп ОНнаблюдается смещение полосы 3690 см в низкочастотную область, что говорит об уменьшении количества этих групп в сорбенте при адсорбции на нем ионов металлов. В то же время появляются интенсивные широкие полосы с максимумом в области 2455 см-1, которые могут соответствовать валентным колебаниям ОН- групп гидроксидов, а также гидроксокомплексов. На спектре образца с адсорбируемыми ионами меди наблюдается не только уменьшение интенсивности полосы свободных групп ОН-, но и появление четких полос новой фазы - водного сульфата с частотами полос 600, 780, 870, 10075, 1115, 1135, 1630, 3275 и 3414 см-1. Образование новых фаз подтверждается результатами рентгенофазового анализа: на рентгенограммах зафиксировано образование новой кристаллической фазы Cu4(SO4)(OH)6 H2O (d = 6,98; 5,31; 3,47; 2,71; 2,62; 2,42; 2,30; 2,27; 2,02; 1,54 А), а также оксида меди (d = 2,53; 2,33; 1,95 4 1,87; 1,71; 1,59, 1,51 А).
Механизм сорбции для двухзарядных ионов металлов описывается как реакциями ионного обмена, так и «неионообменной сорбцией»: ионы магния в структуре сорбента замещаются катионами Cu2+ , Zn2+, Cd2+, Pb2+, кроме того, на поверхности сорбента катионы тяжелых металлов, попадая в щелочную среду, образуют труднорастворимые гидроксиды (для цинка и гидроксокомплек-сы) по схеме:
Ме2 + 2ОН- → Ме(ОН)2
Zn(ОН)2 + 2ОН-→ Zn(ОН)4 ]2-
Произведение растворимости гидроксидов меди (II), кадмия (II), цинка (II) и свинца (II) в сотни раз меньше произведения растворимости гидроксида магния, поэтому равновесие химического взаимодействия смещается в сторону образования труднорастворимых гидроксидов. Кроме того, из адсорбента в воду дополнительно диффундируют ионы магния, что также способствует повышению рН среды. Диффузия катионов магния возможна благодаря невысокой прочности связей с кристаллической решеткой катионита. Таким образом, формируются мицеллы гидроксидов тяжелых металлов с дальнейшим укрупнением их в агрегаты, образованием и ростом коллоидной структуры за счет сил электростатического взаимодействия между положительно заряженной поверхностью зерен адсорбента и отрицательно заряженными мицеллами гидроксидов тяжелых металлов. Из этого следует, что поглощение ионов Cu2+ , Zn2+, Cd2+, Pb2+ происходит не только за счет ионного обмена сорбируемых катионов с ионами магния, но и за счет образования гидроксидов, аква- и гидроксокомплексов, образующихся в результате взаимодействия металлов с ОН - группами на поверхности сорбента. Сорбция ионов меди сопровождается образованием новых химических соединений.
Библиографическая ссылка
Процай А.А., Боковикова Т.Н., Привалова Н.М., Привалов Д.М. МЕХАНИЗМ СОРБЦИИ КАТИОНОВ ZN2+, CD2+, PB2+ И CU2+ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ НА МАГНИЙ-АЛЮМИНИЕВОМ СОРБЕНТЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2010. – № 12. – С. 145-145;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=1035 (дата обращения: 18.09.2024).