КИНЕТИКА ПСЕВДОПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОРЯДКА АБСОРБЦИИ КАТИОНА МЕДИ (II) НА ИОНИТЕ НА ОСНОВЕ ВЕРМИКУЛИТА

АННОТАЦИЯ

В данной статье изучена сорбция ионов меди(II) из искусственных растворов ионитов на основе вермикулита при температурах 293, 303 и 313 К, до состояния сорбционного равновесия (oт 30 минут до 24 часов) и при их различных концентрациях, а коэффициент корреляции кинетической модели псевдопервого порядка был связан с Cu²⁺ (R²=0,788-0,936), коэффициент корреляции кинетической модели псевдовторого порядка был определен равным для Cu²⁺ (R²=0,682-0,701).

ABSTRACT.

In this paper, the sorption of copper(II) ions from artificial solutions to vermiculite-based onite was studied at temperatures of 293, 303, and 313 K, until the sorption equilibrium state (from 30 minutes to 24 hours) and at different concentrations, and the correlation coefficient of the pseudo-first-order kinetic model was related Cu²⁺ (R²=0.788-0.936), the correlation coefficient of the pseudo-second order kinetic model Cu²⁺ (R²=0.682-0.701) was determined to be equal.

Ключевые слова: Bермикулит, ионы меди(II), ионит, ИК-спектр, кинетика псевдопервый и псевдовторой, коэффициент корреляции, кинетика.

Keywords: Vermiculite, copper(II) ions, ionite, IR spectrum,  pseudo first and second, correlation coefficient, spectrophotometer, kinetics.

Введение

В результате загрязнения вод, которые с годами становятся глобальной проблемой с развитием отраслей промышленности, эффективное использование имеющихся водных ресурсов становится требованием времени. Существует множество способов решения этой проблемы, и наиболее технологически и экономически эффективным способом является обработка воды ионообменными материалами. С учетом этого получение ионообменных композиционных материалов на основе вермикулита является экономически и технологически эффективным и считается одним из актуальных вопросов Вермикулит – природный минерал, который можно использовать во многих областях, его используют как изолятор, добавку в бетон и штукатурку, носитель удобрений и адсорбент. Кроме того, глинистые минералы изучались как адсорбирующие материалы для удаления тяжелых металлов из промышленных и городских сточных вод. В Италии вермикулит используют для обработки, загрязненной металлами почвы, собранной с загрязненного участка, экстрактами выщелачивания [1].

Состав вермикулита варьируется в зависимости от его геологических условий. Анализ химического состава образцов вермикулита, отобранных из различных шахт, различными методами атомно-адсорбционной спектроскопии, электронной микросонографии и рентгенофлуоресцентного анализа В таблице 1 приведен химический состав различных образцов вермикулита [2].

Таблица 1.

ИК-спектр нового ионита на основе вермикулита

Ионит с высокими сорбционными свойствами был синтезирован путем модификации вермикулитового минерала полиэтиленполиамином. Анализ ИК-спектра этого композиционного материала из вермикулита и полиэтиленполиамина показан на рисунке 1 ниже

Рисунок 1. ИК-спектр сорбента получен в присутствии вермикулита и полиэтиленполиамина

Композит из вермикулита и полиэтиленполиамина Рис. 1 На изображении ИК-спектра видно, что пик поглощения при 2933,99 см^-1 и 2855,10 см^-1 –СН₂ – соответствует симметричной и асимметричной группе, и это органическое соединение между слоями вермикулита. что он поступил и был получен органический вермикулит. В районе 3013,37 см^-1 находится линия поглощения групп –NH₂-, что свидетельствует о том, что это группа –NH₂- в органическом соединении полиэтиленполиамина.

Объект исследования и методология

В данной научной работе изучалась кинетика сорбции ионов Cu²⁺ ионообменником на основе вермикулита в искусственных растворах, кристаллогидрате соли CuSO₄*5H₂O и дистиллированной воде, содержащей различные концентрации ионов Cu²⁺ 0,01, 0,0125, 0,025 и 0,05 моль/л. были приготовлены растворы. Исследовали сорбцию этих ионов (100 мл) при температурах 293, 303 и 313 К до достижения равновесия (from 30 min to 1440 min). (с использованием спектрофотометра EMC-30PC-UV) (Cu²⁺ при длине волны 800 нм) [3].

Кинетические модели сорбции псевдопервого и второго порядка

В работе использовались следующие кинетические модели.

Кинетическая модель псевдопервого порядка

Кинетическая модель псевдопервого порядка представлена следующим уравнением Лагергрена:

В этом уравнении: Q_t и Q_e — количество металла, сорбированного сорбентом в данный момент времени и при равновесии (мг/г). K₁ – константа скорости (мин-1) процесса сорбции первого порядка, а угловая величина наклона точки пересечения на линейной зависимости log [Qe – Qt] и T от времени равна – K1/2,303 [4].

Кинетическая модель псевдовторого порядка

Кинетическая модель псевдовторого порядка представлена следующим уравнением.

Начальная скорость сорбции (t=0) находится следующим образом:

В приведенных уравнениях K₂ – константа скорости, Q_e – количество ионов металлов, поглощенных определенной массой сорбента (мг/г), время T (минуты) [5].

Анализ и результаты.

Константы скорости (К₁ и К₂) и коэффициенты корреляции (R²), полученные по двумерной картине кинетики процесса сорбции ионов Cu²⁺ на ионите на основе вермикулита, представлены в табл. 1.

Анализ псевдокинетических моделей сорбции первого и второго порядка

Таблица 2.

Кинетические параметры и энергия активации сорбции ионов Cu²⁺ на ионите на основе вермикулита

В этих кинетических исследованиях были рассчитаны константы скорости псевдопервого и псевдовторого порядка кинетических моделей сорбции ионов Cu²⁺ из искусственных растворов ионитом на основе вермикулита. В исследованиях видно, что поглощение ионов ионитом подчиняется кинетической модели псевдопервого порядка, а коэффициент корреляции кинетической модели псевдопервого порядка составляет Cu²⁺ (R²=0,788-0,936), а коэффициент корреляции кинетической модели псевдовторого порядка значения Cu²⁺ (R²=0,682-0,701) оказались равными. Это указывает на то, что на сорбцию ионов Cu²⁺ ионитом, полученным на основе вермикулита, влияли как ионы металла, так и аминогруппа в составе сорбента. Также изменение значения константы адсорбции в растворах под влиянием температуры выражалось уравнением Аррениуса:

Здесь: A₀ — экспоненциальный фактор, Ea — энергия активации, K₂ (г/мг мин) — кинетическая константа псевдовторого порядка при различных температурах [6,7].

Выводы

Исследования показывают, что поглощение ионов Cu(II) ионитом гасится в соответствии с кинетической моделью псевдопервого порядка, а коэффициент корреляции кинетической модели псевдопервого порядка составляет Cu²⁺ (R²=0,788-0,936), псевдо -кинетической модели второго порядка соответственно.Определено, что коэффициент корреляции упорядоченной кинетической модели для Cu²⁺ (R²=0,682-0,701) равен. Можно сделать вывод, что новый ионит поглощал ионы Cu²⁺ путем химической сорбции, а отсюда можно сделать вывод, что ионы Cu²⁺ высоко сорбируются новым азотсодержащим ионитом на основе вермикулита.

Список литературы:

1. Obid, T., Murod, J., Davronbek, B., & Mukhtarjon, M. (2022). KINETICS AND ISOTHERM OF CU2+ ION SORPTION ON A NEW SORBENT OBTAINED ON THE BASIS OF VERMICULITE. Universum: технические науки, (12-7 (105)), 44-48.
2. Турсунмуратов, О. Х. (2023). АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО МИНЕРАЛЬНОГО ВЕРМИКУЛИТА. Academic research in educational sciences, 4(5), 5-10.
3. Турсунмуратов, О. Х., Турғун, Ф., & Хуррамова, Қ. (2023). КИНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПСЕВДОПЕРВОГО И ПСЕВДОВТОРОГО ПОРЯДКА СОРБЦИИ ИОНОВ НИКЕЛЯ (II) НА ИОНИТЕ НА ОСНОВЕ ВЕРМИКУЛИТА. Academic research in educational sciences, 4(1), 413-421.
4. Курбанов, Х. Г., Ахмедова, Н. Н., Сагдиев, Н. Ж., Турсунмуратов, О. Х., & Бекчанов, Д. Ж. (2020). Модификация гиалуроновой кислоты. Universum: химия и биология, (10-1 (76)), 32-36.
5. Tursunmuratov, O. X. (2022). Сорбция промежуточных ионов металлов на ионите на основе вермикулита в статических условиях. Science and Education, 3(12), 182-188.
6. Кутлимуратов Н.М., Турсунмуратов О.Х., Бекчанов Д.ДЖ. (2020). Физико-химические свойства анионита на основе поливинилхлоридного пластика. Научный вестник СамДУ Самарканд, 5, 22-26.
7. Obid, T., & Davronbek, B. (2023, June). анализ кинетики абсорбции катионов меди (ii) на ионите на основе Вермикулита.In International Scientific and Current Research Conferences (pp. 53-58).