Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Ионный обмен на динамических мембранах.

Выбор системы обусловлен хорошей экспериментальной изученностью растворимости этих соединений и знанием преобладающих форм нахождения Fe(III) в водных растворах такого состава при pH = 2-6.

Близость начальных мольных концентраций [H+] и [Cd2+], при специфичности процесса адсорбции протона, обеспечила контролируемый, но незначительный вклад равновесной сорбции Cd в общее поглощение. Основным процессом при фильтрации такого раствора Cd(NO3)2 было растворение части твердой фазы, нейтрализация раствора до pH = 5,0 – 7,5 и вторичное гидролитическое осаждение (перекристаллизация) Fe(OH)3 во фронтальных частях пористой мембраны. При этом в пробах фильтрата контролировались содержания Fe3+, H+, Cd2+. Результаты экспериментов на динамических мембранах при сопоставимых массовых соотношениях сравнивались с данными кинетики статистического адсорбционного переуравновешивания твердой фазы и серии растворов Cd(NO3)2 с концентрациями 3×10-5–3×10-4 моль/л, а также для расчета констант адсорбционных равновесий. Все эксперименты по статическому переуравновешиванию проведены при использовании гидроокиси Fe(III).

Первоначальным процессом, при статическом переуравновешивании раствора с гидроокисью железа (III), является процесс растворения и перекристаллизации первоначально аморфной гидроокиси железа до его аквакомплекса FeOH2+ при первоначальном значении рН раствора около 4 и нейтрализации раствора до рН=4,3 (р-р1) и рН=5,3(р-р2) (рис.1, 2). При низких концентрациях Cd процесс растворения преобладает над процессом адсорбции, о чем свидетельствует повышение рН. При более высоких концентрациях Cd в растворе преобладает процесс адсорбции, о чем говорит понижение рН в процессе опыта. На поверхности гидроокиси железа Cd входит в структуру на место водорода, а ионы водорода идут в раствор и рН за счет этого уменьшается.

При значениях рН исходного раствора 3-4 доминирующей формой аквакомплекса железа являются форма FeOH2+ т.е. после растворения гидролиз протекает по схеме [3]:

Fe3++H2O=Fe(OH)2++H+

Т.к. растворение идет наряду с такими важными явлениями, как гидратация и депротонизация поверхности, гидролитически образующийся аквакомплекс адсорбируется.

 

 

 

В начале опыта шли процессы гидратации и депротонизации поверхности гидроокиси железа, характеризующиеся минимальными скоростями достижения относительно других процессов (около 12 часов), далее более медленным процессом оказался процесс ионного обмена кадмий - протон (от 74 - 90 часов и выше).

На рис. 3 видны процессы растворения гидроокиси железа и последующего ее переотложения. Затем наблюдается повышение концентрации Fe(III) в растворе, которое можно объяснить стремлением системы к насыщению по растворенному железу.

 

 

1 2 3 4 5