Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Ионный обмен на динамических мембранах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


При фильтрации раствора через мембрану из аморфной гидроокиси железа (III) (1р-р) (рис. 4, 5) первоначальным является процесс растворения и перекристаллизации материала мембраны. Высота колонки составила 10,7 см, давление фильтрации было равно 108.5 см водяного столба. Исходя из характера поведения графиков можно сделать вывод о параллельных медленных процессах перманентного растворения и перекристаллизации поверхности мембраны. Концентрация Сd в фильтрате не выходит на исходную величину, что мы связываем с процессами перманентного растворения и перекристаллизации гидроокиси железа с образованием новых адсорбционных центров.

Интегральное поглощение кадмия гидроокисью железа (III) характеризуется величиной 0,47×10-3мг Cd2Fe(OH)3 в динамическом опыте, в то время как для такого же значения рН и той же исходной концентрации кадмия по данным статических экспериментов поглощение не превышает величины 1,4×10-5мг Cd2Fe(OH)3. То есть поглощение 0.45×10-3 мг Cd2 Fe(OH)3 связано с возникновением новых адцентров за 250 часов. Полагая, что образующиеся поверхностные комплексы монодендантные, эта величина соответствует возникновению 1,6×10-8 мол. адцентр.Fe(OH)32×час или с учетом числа Авогадро 1016 новых адцентров/час на каждом квадратном метре обновляемой поверхности.

 


Результаты опыта по фильтрации раствора Cd(NO3)2 через мембрану из гематита также представлены на рис.4,5 (2р-р). Высота сформированного фильтра составила 3,6 см, при активном диаметре 20 мм. Фильтрация велась снизу вверх при градиенте давлений 15 см водяного столба. Концентрация кадмия в пробах выходит на прямую насыщения очень быстро, в отличии от опытов с мембраной из аморфной гидроокиси железа. Величина адсорбции в данном опыте составила 3,2 мг Cd2+/л. Адсорбция на грамм гематита в этом опыте составляет 0,06 мг Cd2+/г гематита. Сравнение этой величины с адсорбционной емкостью в статических условиях для того же раствора (0,0014 мг/м2), полученных из данных по изотерме адсорбции, показывает, что адсорбционное поглощение в динамических условиях приблизительно в 40 раз более значительно и может быть объяснено только поглощением адсорбата в процессе перекристаллизации адсорбента. Понижение рН в начале опыта возможно связана с депротонизацией и гидротацией поверхности мембраны Fe2O3. В процессе опыта рН повышалась и вышло на стационар при рН=3,8.

Первоначально ненасыщенный по железу кислый раствор контактировал с поверхностью гидроокиси железа при более низких значениях критерия Пекле, т.е. в большей степени переуравновешивался с минеральной фазой мембраны. В каждом сечении потока в пределах пор устанавливается только локальное адсорбционное равновесие. Если скорости процессов гидратации, растворения и перекристаллизации при комнатной температуре невелики то даже при таких малых (и геологически реальных для грунтовой толщи) скоростях фильтрации не наблюдается полного химического и адсорбционного переуравновешивания фаз, т.е. поглощение при адсорбции происходит как хромотографический процесс без предельного адсорбционного насыщения. Очевидно, это характерная особенность динамических мембран и следствия из этих явлений для экспериментальной и экологической геохимии до настоящего времени еще не оценены.

1 2 3 4 5