Статья: Солянокислотное растворение металлооксидных пленок, осажденных на углеродной поверхности

300 48

400 44

600 41

60 63

80 67

100 72

120 74

130 74

1 35

3 62

5 73

10 80

17 80

Таблица 2. Зависимость степени регенерации (, %) металлооксидированного сорбента Техносорб-1 от отношения эквивалентa соляной кислоты к эквиваленту металла (Q=ЭHCl/ЭMe) и температуры.

Солянокислотное растворение марганцевооксидных пленок на углеродном сорбенте является в ряду исследованных наиболее трудным. Так, эмпирическая Аррениусовская энергия активации составляет 8,8 ккал/моль, что типично для реакций, протекающих под диффузионным контролем [5]. Оптимизация регенерации внешними условиями среды (pH регенерирующего раствора на выходе из колонны) описывается уравнением регрессии с относительной погрешностью 4%:

 Mn = 57 - 8,2 pH .

(2)

Прямолинейная зависимость  от pH среды также указывает на диффузионный контроль процесса солянокислого растворения марганцевооксидных пленок углеродного сорбента. Ослабление диффузионного контроля возможно при смещении системы в иные температурные условия. С целью установления влияния температуры на скорость регенерации изучена кинетика растворения марганцевооксидных пленок, осажденных на углеродном сорбенте Техносорб-1, 0,1 н водным раствором соляной кислоты при температуре 20, 40 и 60oC.

Из кинетических изотерм солянокислотного растворения марганцевооксидных пленок на сорбенте (см.рис.) по уравнению (1) определили удельные скорости процесса растворения в равновесном растворе, которые линейно связаны с температурой процесса (toС):

k(t) = 1,86 - 0,29 ln t.

(3)

Наибольший практический интерес для оптимизации процесса регенерации углеродного сорбента представляет аналитическое описание восходящей ветви изотермы процесса, ограниченное значениями, где - предельная степень регенерации, определяемая из изотермы. Объединив уравнения (1) и (3) получаем кинетическое уравнение регенерации:

ln  = (1,86 - 0,29 ln t) ln t.

(4)

Использование кинетического уравнения (4) и уравнения среды (2) на практике позволит оптимизировать технологический процесс регенерации углеродного сорбента от труднорастворимых марганцевооксидных пленок.

Таким образом, впервые выполнено исследование солянокислотной регенерации металлооксидных пленок, осажденных на углеродной поверхности:

1. Изучена кинетика взаимодействия металлооксидных пленок алюминия, железа и марганца, осажденных на углеродной поверхности сорбента Техносорб с соляной кислотой.

2. Показано, что скорость и эффективность регенерации оксидированного углеродного сорбента антибатно связаны с ионным радиусом металла.

Рис.1. Кинетические изотермы солянокислотного растворения марганцевооксидных пленок на

углеродном сорбенте Техносорб-1 при температуре 20 (1), 40 (2) и 60 (3) oС

3. Предложена система аналитических описаний оптимизации процесса солянокислотной регенерации углеродного сорбента от металлооксидных пленок.

Список литературы

Сенявин М.М., Рубинштейн Р.Н. и др. Теоретические основы деминерализации пресных вод. М.: Наука, 1975. 326 с.

Суровикин В.Ф. Новые углерод-углеродные материалы для различных областей применения // Адсорбция и хроматография макромолекул: Тр. Междунар. (4-го национ.) симп. по адс. и хроматографии макромолекул. Москва: Изд-во. ПАИМС, 1994. С. 104 - 108.

Грицык А.И., Нацук Н.С., Токарев В.В. Перспективы и проблемы подготовки питьевой воды в Западной Сибири // Омский научный вестник. 1998. Вып. 2. С. 23 - 26.

Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Изд. 5-е. М.: Химия, 1979. С. 17.