Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экологические аспекты использования ядерной энергии»

Все доклады секции


ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА СМЕШАННОГО ФЕРРОЦИАНИДА НИКЕЛЯ-КАЛИЯ НА ОСНОВЕ ГИДРАТИРОВАННОГО ДИОКСИДА ТИТАНА НА КИНЕТИКУ СОРБЦИИ ЦЕЗИЯ

Воронина А.В., Самбуров А.Е., Ноговицына Е.В., Бетенеков Н.Д.

Уральский государственный технический университет – УПИ

Существенное влияние на сорбционно-кинетические характеристики неорганических сорбентов оказывают условия синтеза. Выявление этого влияния позволит осуществлять направленный синтез сорбентов с хорошими кинетическими характеристиками.

Изучалена зависимость кинетических характеристик смешанного ферроцианида никеля-калия на основе гидратированного диоксида титана от времени протекания первой стадии модифицирования: насыщения основы (гидратированного диоксида титана) никелем. Описание условий синтеза и статических сорбционных характеристик сорбента приведено в работе [1].

Для двух образцов ферроцианидов, время насыщения никелем на стадии получения которых составляло 1 день (образец 1) и 5 дней (образец 2), изучена зависимость сорбции цезия от температуры. Кинетические эксперименты проводились в условиях ограниченного объема: из водопроводной воды объемом 100 мл, масса сорбента 50 мг, рН раствора 7,80, концентрация цезия 0,01 мг/л.

Для описания результатов эксперимента были использованы модели диффузии из ограниченного объема в тело, имеющее форму шара. Расчет коэффициентов диффузии проводили с использованием зависимости (F; Fо), где F - степень достижения сорбционного равновесия и F0 - критерий гомохромности ( ) и модели внутридиффузионной кинетики, описываемой зависимостью .

Выбранные модели наиболее хорошо согласующимися с экспериментальными кинетическими кривыми.

Результаты математической обработки эксперимента показали, что изменение времени насыщения гидроксида титана никелем от 5 дней до 1 дня приводит к получению после второй стадии модифицирования сорбентов с сорбционными центрами разной локализации и разной доступности. Определенные для образца 1 кажущиеся константы скорости сорбции цезия на всех стадиях ~ в 10 раз выше, чем у образца 2.

Выявлено различие не только в кинетических характеристиках сорбентов, но и в кинетических механизмах. Если для образца 1 сорбция лимитируется диффузией цезия в порах различного размера, то для образца 2 дополнительно вклад вносит стадия химической реакции. Такое предположение позволяет сделать рассчитанная из экспериментальных результатов энергия активации, составляющая для образца 2 ~70 кДж/моль. Различие в коэффициентах диффузии показывает что для образца 2 часть сорбционных центров расположена более глубоко, чем у образца 1, и это вызывает гораздо большие внутридиффузионные затруднения.

Литература

1. Воронина А.В., Ноговицына Е.В., Бетенеков Н.Д. Оценка статических характеристик ферроцианидов на основе гидратированного диоксида титана марки «Термоксид-5» //Сорбционные и хроматографические процессы. 2006. Т. 6, вып. 6. С. 960-964.