Изотермы адсорбции перренат-ионов золошлаковыми отходами тепловых электростанций

Цель. Описание изотерм адсорбции перренат-ионов золошлаковыми отходами тепловых электростанций с позиций моделей Ленгмюра и Фрейндлиха. 

Методы. Сорбцию проводили на модельных растворах в диапазоне концентраций аналита от 0,10 до  0,40 мг/см³ при рН = 2 и рН = 7 в статических условиях. Время контакта фаз составило 60 мин. Контроль содержания рения (VII) в растворах до и после сорбции осуществляли фотометрическим методом. Значения констант определяли графическим способом по линеаризованным изотермам адсорбции.

Результаты. Форма линеаризованных изотерм адсорбции свидетельствует о применимости обеих моделей для описания равновесных процессов адсорбции перренат-ионов. Рассчитанные методом наименьших квадратов значения коэффициентов корреляции для двух моделей адсорбции сопоставимы между собой. Однако наибольшая близость к единице коэффициента корреляции достигается для модели Ленгмюра (при рН = 7: R² = 0,9748 для модели Ленгмюра, R² = 0,9275 для модели Фрейндлиха; при рН = 2: R² = 0,9846 для модели Ленгмюра и R² = 0,9659 для модели Фрейндлиха), что подтверждает образование мономолекулярного слоя на поверхности адсорбента. Предельная адсорбционная емкость золошлаковых отходов тепловых электростанций по отношению к перренат-иону составила 6,211 мг/г при рН = 7 и 5,988 мг/г при рН = 2.

Заключение. Полученные результаты дают основание считать, что процесс адсорбции перренат-ионов золошлаковыми отходами ТЭЦ носит комплексный характер. На начальном этапе сорбция является физическим процессом, в области средних и низких концентраций аналита возможно протекание хемосорбции. Модели адсорбции, выведенные на основании анализа изотерм Ленгмюра и Фрейндлиха, адекватно описывают адсорбционные равновесия.

1. Amerkhanova Sh., Shlyapov R., Uali A. The active carbons modified by industrial wastes in process of sorption concentration of toxic organic compounds and heavy metals ions // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2017. Vol. 532. Р. 36–40. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.07.015.

2. Проблемы и перспективы утилизации золошлаковых отходов ТЭЦ. Ч. 1 / Г. С. Подгородецкий, В. Б. Горбунов, Е. А. Агапов, Т. В. Ерохов, О. Н. Козлова // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. № 61(6). С. 439–446. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-6-439-446.

3. Худякова Л. И., Залуцкий А. В., Палеев П. Л. Использование золошлаковых отходов тепловых электростанций // XXI век. Техносферная безопасность. 2019. № 4. С. 375–391.

4. Фоменко А. И., Соколов Л. И. Сорбционные свойства микросфер золы уноса тепловых электростанций // Экология и промышленность России. 2019. № 1. С. 50–54. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-1-50-54.

5. Фоменко А. И. Характеристика микросфер золы-уноса для их использования в качестве сорбента // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. № 6. С. 696– 702. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/2231.

6. Repo E., Warchoł J. K., Johansson Westholm L. Steel slag as a low-cost sorbent for metal removal in the presence of chelating agents // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2015. Vol. 27. Р. 115–125. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.025.

7. Ragheb Safaa M. Phosphate removal from aqueous solution using slag and fly ash // HBRC Journal. 2013. Vol. 9. Р. 270–275. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2013.08.005.

8. Study on the phosphate removal from aqueous solution using modified fly ash / Ke Xu, Tong Deng, Juntan Liu, Weigong Peng // Fuel. 2010. Vol. 89 (12). Р. 3668–3674. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.07.034.

9. Adsorption of phosphate by acid-modified fly ash and palygorskite in aqueous solution: Experimental and modeling / Feihu Li, Wenhao Wu, Renying Li, Xiaoru Fu // Applied Clay Science. 2016. Р. 132–133. https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.06.028.

10. Gupta C. K., Krishnamurthy N. Extractive metallurgy of rare earths. 2th ed. Boca Raton: Taylor & Francis Group, LLC CRC, 2016. 869 p. https://doi.org/10.1201/b.19055.

11. Батуева Т. Д., Щербань М. Г. Экстракция рения (VII) гидразидами и N,N'-диалкилгидразидами кислот VERSATIC // Журнал неорганической химии. 2017. Т. 62, № 10. С. 1413–1418. https://doi.org/10.7868/S0044457X17100178.

12. Касиков А. Г., Арешина Н. С. Утилизация и комплексная переработка продуктов и отходов газоочистки медно-никелевого производства. Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2019. 196 с.

13. Санакулов К. С., Курбанов М. А., Петухов О. Ф. Исследование и разработка комбинированной технологической схемы извлечения рения из руд при подземном выщелачивании // Горный журнал. 2018. № 9. С. 69–74. https://doi.org/10.17580/gzh.2018. 09.10.

14. Kasikov A. T., Wei M. A., Troshkina I. D. Rhenium recovery from sulfuric acid solutions by modified active coals // 9th International Symposium on Technetium and Rhenium: Science and Utilization. Abstract Book. 05th –10th November, 2017. Cronulla, Australia. Sydney, 2017. P. 2–6.

15. Сорбция рения из сернокисло-хлоридных растворов активированными углями различного происхождения / Вей Мое Аунг, М. В. Марченко, О. А. Веселова, И. Д. Трошкина // Успехи в химии и химической технологии. 2017. № 10 (191). С. 76– 78.

16. Сорбция рения из сернокислых растворов импрегнатами, содержащими триалкиламин / И. Д. Трошкина, О. А. Веселова, Ф. Я. Вацура, С. В. Захарьян, А. У. Серикбай // Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. № 5. https://doi.org/10.17073/0021-34382017-5-42-49.

17. Грехов А. П., Пьяе Пьо Аунг, Вей Мое Аунг, Трошкина И. Д. Извлечение рения из сернокислых растворов импрегнатами на основе активных углей, полученных из отходов растительного сырья // Успехи в химии и химической технологии. 2016. № 6 (175). С. 41–43.

18. Мельчакова О. В., Коробицына А. Д., Шуняев К. Ю. Отделение меди и молибдена от рения оксидом алюминия в водных растворах // Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии: сборник материалов V Всероссийского симпозиума с международным участием. Краснодар, 2018. С. 37.

19. Троеглазова А. В. Сорбция молибдена (VI) золошлаковыми отходами тепловых электростанций из модельных и промышленных сернокислых растворов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. № 2. С. 134–146.

20. Борисова Л. В., Ермаков А. Н. Аналитическая химия рения. М.: Наука, 1974. 313 с.