Приведено исследование равновесия сорбции ионнов железа (III) и никеля (II) при разных температурах. Полученные термодинамические результаты сорбции позволяют свидетельствовать о разрушениях связей в поверхностных слоях кристаллических решеток ми-нералов и возрастающей хаотичности адсорбционного пространства в процессе сорбции
сорбция, песок, термодинамика, ионы металлов, минеральный материал
В настоящее время изучение сорбционных свойств песков, почв и других минеральных материалов является активно развивающимся разделом химии, потому что сорбционная способность природных сред связана с их биосферными функциями. Сорбционные процессы на песках определяют миграционные способности большинства химических элементов. Понимание и решение данных проблем позволяют не только диагностировать химическое и физическое состояние песков, но также оценивать механизмы процессов, влиять на свойства таких систем [1].
Целью настоящей работы является рассмотрением термодинамических характеристик сорбции ионов железа (III) и никеля (II) на песках, отобранных из некоторых провинций Вьетнама и Юго-Западного Прибайкалья.
Образцы песков, отобранных в прибрежных зонах Вьетнама, обозначены А, Б, Г и К, прибайкальский песок из бухты Обутеиха обозначен как П2. Используемые пески имеют различные геохимические и гранулометрические характеристики, изученные ранее [2, 3].
Для определения термодинамических параметров проводили серию экспериментов с различной начальной концентрацией ионов железа (III) и никеля (II) при разных температурах. На основе уравнений изобары и изотермы Вант-Гоффа определены термодинамические параметры адсорбции ионов металлов (табл. 1).
Термодинамические параметры сорбции ионов металлов
|
При сорбции ионов железа (III) |
||||||||||||
|
|
песок А |
песок Б |
песок К |
песок П2 |
||||||||
|
Т, К |
288 |
298 |
308 |
288 |
298 |
308 |
288 |
298 |
308 |
288 |
298 |
308 |
|
- |
26.26 |
28.72 |
32.48 |
28.48 |
29.98 |
31.05 |
28.87 |
29.95 |
31.61 |
27.31 |
28.96 |
32.15 |
|
|
63.66 |
8.39 |
10.69 |
42.70 |
||||||||
|
|
311.44 |
128.29 |
137.00 |
242.20 |
||||||||
|
При сорбции ионов никеля (II) |
||||||||||||
|
|
песок А |
песок Б |
песок Г |
песок К |
||||||||
|
Т, К |
288 |
298 |
308 |
288 |
298 |
308 |
288 |
298 |
308 |
288 |
298 |
308 |
|
- |
33.95 |
35.51 |
39.20 |
34.36 |
35.6 |
37.87 |
34.85 |
36.70 |
38.64 |
35.90 |
36.69 |
39.03 |
|
|
27.49 |
16.38 |
19.75 |
9.35 |
||||||||
|
|
212.66 |
175.57 |
189.55 |
156.22 |
||||||||
В табл. 1 показано, что значения свободной энергии 
(кДж/моль) < 0 во всех случаях, а значения энтальпии 
(кДж/моль) > 0 и энтропии 
(Дж/(моль·К) > 0, т. е. адсорбция ионов металлов на песках осуществляется самопроизвольно и эндотермически. Полученные положительные значения энтропии отображают повышение хаотичности на границе песок-раствор во время адсорбции ионов металлов. Это согласуется с результатами исследования авторами [4-5] .
В этом случае полученные термодинамические результаты свидетельствуют о разрушениях связей в поверхностных слоях кристаллических решеток минералов и возрастающей хаотичности за счет этого.
1. Сорбционные процессы в почвах. Вопросы изучения и современное состояние проблемы / Н.С. Горбунова, А.И. Громовик, И.В. Черепухина, Ю.Ю. Терентьева // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2021. - T. 21, № 2. - C. 265-275.
2. Яковлева, А.А. Некоторые особенности барьерных качеств песков Юго-Западного Прибайкалья по отношению к типичным экологически агрессивным стокам / А.А. Яковлева, Ч.Т. Нгуен, В.Т. До // Изв. вузов. Приклад. химия и биотехнол. - 2020. - T. 10, № 1. - C. 159-168.
3. Яковлева, А.А., Нгуен, Ч.Т. Барьерные качества песков Северного и Центрального Вьетнама. Сорбция эмульсии моторного масла / А.А. Яковлева, Ч.Т. Нгуен // Рос. хим. ж. - 2021. - T. 65, № 2. - C. 116-121.
4. Leena, D. Removal of iron water by adsorption on sand and sand-rice husk, sand-saw dust composites: Diss. ... Doctor. chem. Sci. / Leena Deka. - India: Gauhati University, 2018. - 350 c.
5. Park, J.H. Weathered Sand of Basalt as a Potential Nickel Adsorbent / J.H. Park, J.K. Lee // Processes. - 2020. - T. 10, № 8. - C. 1-11.
