кинетическое моделирование сорбции метиленового голубого

КИНЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОРБЦИИ МЕТИЛЕНОВОГО ГОЛУБОГО
НА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИДРОКСИАПАТИТАХ
Ву Тхи Лиен
Белгородский государственный национальный исследовательский университет (НИУ
«БелГУ»), г. Белгород, Россия
e-mail: [email protected]
В последнее время широкое применение находят новые сорбенты, полученные в
результате достижений нанотехнологий. Одним из таких сорбентов является наноразмерный
модифицированный гидроксиапатит, синтезированный методом осаждения из водного
раствора Ca(OH)2, H3PO4 и тетраэтоксисилана. Такие частицы обладают большой удельной
поверхностью и сорбционной способностью [1]. Целью работы явилось изучение сорбции
органического красителя на модифицированных гидроксиапаптитах для моделирования
процесса сорбции. При твердофазном концентрировании органических ионов из водных
растворов большое значение имеют кинетические свойства сорбента.
Объектами исследования были карбонатсодержащий (КГАП) и кремнийсодержащий
(Si-ГАП) гидроксиапатиты. В качестве адсорбата выбрали органический краситель
метиленовый голубой (С16 Н18ClN3S⋅HCl → [С16Н18ClN3S]H+ + Cl-).
Для определения времени достижения сорбционного равновесия в системе водный
раствор метилового голубого и ГАП были получены кинетические кривые сорбции. Как
видно из рисунка 1, равновесие в системе метиленового голубого-ГАП устанавливается
через 1 ч после начала сорбции.
Величины предельной адсорбции Si-ГАП и КГАП по отношению к метиленовому
голубому составляют в условиях равновесия соответственно 1,265 ммоль/г и 0,665 ммоль/г.
Рисунок 1. – Кинетическая кривая сорбции метиленового голубого на модифицированных
гидроксиапатитах.
Для определения порядка реакции данные кинетических экспериментов были
обработаны с использованием кинетических моделей, наиболее часто используемых
исследователями при анализе кинетических данных, – моделей кинетики псевдо-первого и
псевдо-второго порядков [2]. Экспериментальные данные представляли в таких координатах,
чтобы для кинетических реакций различных порядков получались прямые линии. Для
реакции первого порядка наблюдается линейность графической зависимости ln(Г∞-Г)–t; для
реакции второго порядка – линейна зависимость t/Г–t.
Модель кинетики псевдо-первого порядка недостаточно хорошо описывает кинетику
сорбции метиленового голубого модифицированными гидроксидами, о чем свидетельствуют
сравнительно невысокие коэффициенты корреляции, полученные при обработке
кинетических кривых в координатах lg(Г∞– Г) – t.
Обработка кинетических кривых сорбции моделью кинетики псевдо-второго порядка
представлена на рисунок 2.
Рисунок 2. – Зависимость t/Г от времени сорбции.
Видно что в результате обработки кинетических кривых сорбции в координатах t/Г – t,
получены высокие коэффициенты корреляции для Si-ГАП R2=0,9994, для КГАП R2=0,9973.
Таким образом, можно сделать вывод, что кинетика сорбции ионов тяжелых металлов
полисахаридными сорбентами описывается моделью кинетики псевдо-второго порядка.
1) Вересов А.Г., Путляев В.И., Третьяков Ю.Д. Химия неорганических биоматериалов на основе
фосфатов кальция // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2004. Т.48. №4. С.52-64.
2) Ho Y.S., Ng J.C.Y., McKay G. Kinetics of pollutant sorption by biosorbents: Review // Sep. Purif.
Method. 2000. V.29. P.189-232.