Scientific Works

ISSN-print: 2073-8730
ISSN-online:
ISO: 26324:2012
Архiви

Дослідження термодинаміки адсорбції ортофосфорної кислоти природним цеолітом у статичних умовах

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Віра Василівна Сабадаш
https://orcid.org/0000-0002-6091-4053
Ярослав Михайлович Гумницький
https://orcid.org/0000-0003-0464-9782

Анотація

В роботі приведено результати досліджень термодинаміки процесу адсорбції фосфатів з модельного розчину ортофосфорної кислоти в статичних умовах. Досліджено зміну рН розчинів фосфатів у процесі адсорбції. Адсорбцію фосфатів було описано ізотермами Фрейндліха та Ленгмюра із R2>0.9. Встановлено, що ізотерму адсорбції ортофосфорної кислоти можна описати ізотермою БЕТ (Брунауера, Еммета і Теллера). Параметри рівняння БET для процесу адсорбції фосфату цеолітом наступні: 1/(amK)=0.0196; (K-1)/( amK)=0.3304; К=0.99352416;  максимальне значення адсорбційної здатності на фосфатах у полімолекулярному шарі am = 51,35296. Термогравіметричним методом досліджено цеоліт до та після адсорбції фосфатів. В роботі представлено дериватограми досліджуваних зразків природного цеоліту та зразка після адсорбції ортофосфорної кислоти з 10% розчину. Нами проведено розрахунки термодинамічних параметрів реакцій які можливі під час адсорбції фосфатів з концентрованих розчинів ортофосфорної кислоти природним цеолітом. Постановка питання полягала у встановленні імовірності утворення поліфосфату, який було ідентифіковано за значенням температури фазового переходу на термограмі як натрію трифосфат. Приведено реакції взаємодії фосфатів з поверхнаю цеоліту. Приведено розрахунки термодинамічних параметрів для різних варіантів проходження реакцій взаємодії фосфатів з цеолітовою матрицею. Встановлено найбільш імовірну схему взаємодії згідно значень ізобарно-ізотермічного потенціалу. Розраховано термодинамічні параметри даних реакцій. Встановлено, що хемосорбція фосфатіону та утворення полі фосфату в порах сорбенту є спонтанною реакцією. Для даної реакції за температури t=298 ºK ізобарно-ізотермічний потенціал становив ΔG=-1202.91 , кДж / моль, зміна ентропії DS°298=0.397 кДж / (моль K), зміна ентальпії DH°298=-1084.6 кДж / моль.

Ключові слова:
стічні води, фосфати, цеоліт, термодинаміка, термогравіметрія

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Сабадаш, В., & Гумницький, Я. (2020). Дослідження термодинаміки адсорбції ортофосфорної кислоти природним цеолітом у статичних умовах. Scientific Works, 84(1), 4-9. https://doi.org/10.15673/swonaft.v84i1.1878
Розділ
Статьи

Посилання

1. Uygur, V., Celik, C. S., Sukusu, E., Mujdeci, M. (2017). The effect of particle size on phosphorus adsorption kinetic and desorption by turkish natural zeolites. Fresenius Environmental Bulletin, 26(10), 6253–6260.
2. Kawasaki, N., Ogata, F., Takahashi, K. et al. (2008). Relationship between anion adsorption and physicochemical properties of aluminum oxide. Journal of health science, 54(3), 324–329, doi: 10.1248/jhs.54.324
3. Khan, M. N., Sarwar, A. (2007). Determination of point zero charge of natural and treated adsorbents. Surf. Rev. Lett., 14, 461– 469.
4. Awasthi, M., Kumar, S. (2020). Analysis of Phosphate Removal using Ca (OH) 2 Modified Zeolite Based Adsorbents, IWRA (India) Journal (Half Yearly Technical Journal of Indian Geographical Committee of IWRA), 9(1), 37-43.
5. Shi, W., Fu, Y., Jiang, W., et al. (2019). Enhanced phosphate removal by zeolite loaded with Mg–Al–La ternary (hydr) oxides from aqueous solutions: Performance and mechanism. Chemical Engineering Journal, 357, 33-44.
6. Girish, S. R. (2017). Various isotherm models for multicomponent adsorption: a review. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET), 8(10), 80–86.
7. Sabadash, V., Gumnitsky, J., Lyuta, O., Pochapska, I. (2018). Thermodynamics of (NH4+) cation adsorption under static conditions. Chemistry & Chemical Technology, 12(2), 143–146.
8. Sabadash, V., Hyvlyud, A., Gumnitsky, Ya. (2016). Mechanism of phosphates sorption by zeolites depending on degree of their substitution for potassium ions. Chemistry & Chemical Technology. 10(2), 235–240.
9. He, Y., Liu, L., He, L., Cui, X. (2016). Characterization of chemosynthetic H3PO4–Al2O3–2SiO2 geopolymers. Ceramics International, 42(9), 10908-10912.
10. Teow, Y. H., Mohammad, A. W. (2019). New generation nanomaterials for water desalination: a review. Desalination, 451, 2-17.