Компьютерное моделирование закономерностей сорбции ионов тяжелых металлов серосодержащим модифицированным цеолитом

Рассмотрены комплексно-хелатный и комплексно-координационный механизмы сорбции серосодержащими сорбентами по отношению к ионам тяжелых металлов, которые обладают сродством с атомами серы. Показаны преимущества и недостатки серосодержащих сорбентов, полученных модификацией природных материалов. В среде Statgraphics Plus выполнен анализ применимости классических линеаризованных уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра для описания изотерм адсорбции ионов цинка, меди и никеля из водных растворов цеолитом Холинского месторождения модифицированным серосодержащим полимером. Показано, что изотермы сорбции Zn2+ исследованным сорбентом довольно точно описываются классическим уравнением Фрейндлиха при температуре водного раствора от 20 до 40 °С, а изотермы Ni2+ - T = 20 °С. Использование уравнения Фрейндлиха для описания изотерм сорбции Cu2+ нецелесообразно ввиду его невысокой точности. Наиболее применимы для названных целей регрессионные модели аппроксимации экспериментальных данных или линеаризованное уравнение Ленгмюра. Показано, что уравнение Ленгмюра при температурах водного раствора 20, 40 и 60 °С описывает соответственно 99,35; 98,41 и 92,12% экспериментальных величин сорбции Cu2+. Отмечено, что с увеличением температуры модельного раствора константа равновесия и равновесная адсорбционная емкость возрастают, а точность описания изотерм убывает. Изотермы сорбции Zn2+, Ni2+ не подчиняются уравнению Ленгмюра, что можно объяснить с привлечением теории «жестких» и «мягких» кислот и оснований Пирсона, согласно которой ионы Zn2+ и Ni2+ относятся к кислотам промежуточной жесткости, а ион Cu2+ - к «мягким» кислотам, которые образуют наиболее прочные соединения с мягкими основаниями (атомами серы полимера). Ионы Zn2+ и Ni2+ связываются не только с атомами серы, но и с атомами кислорода (жесткое основание) цеолитной матрицы и могут перемещаться по поверхности сорбента «в поиске более удобных для координации мест». Таким образом, для ионов Zn2+ и Ni2+ нарушается один из принципов теории Ленгмюра - локализация сорбата на поверхности сорбента. Видимо, по этой причине уравнение Ленгмюра для них «не работает».

цинк, медь, никель, модифицированный цеолит Холинскго месторождения, серосодержащий полимер, механизм сорбции, уравнение Фрейндлиха, уравнение Ленгмюра