Сайт кафедри  географії ДНУ
Кафедра географії історичного факультету Дніпровського національного університету імені Олеся Гонара     
.
Навігація


Форма входу
    Вітаємо на нашому сайті!

Петренко И.В.*, Белецкая В. А.**

Днепропетровский национальный ун-т, физико-технический фак-т, студ. V курса;

** с.н.с. лаборатории геоэкологии НИИ геологии

Научный руководитель: проф. каф. безопасности жизнедеятельности, д.геол.н. Кроик А.А.

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ СВИНЦА КАЛЬЦИТОМ

 

Тяжелые металлы обладают токсичными свойствами и относятся к одним из наиболее опасных загрязняющих веществ. В связи с этим важное значение приобретает разработка способов снижения концентраций растворенных форм металлов до экологически безопасного уровня. Известно, что карбонатсодержащие породы являются эффективным сорбентом тяжелых металлов и могут служить естественным геохимическим барьером на пути их миграции в подземных водах.

С целью выделения из суммарного процесса сорбции тяжелых металлов осадочными породами стадии, связанной с карбонатами породы, были проведены экспериментальные исследования по изучению кинетики сорбции свинца чистым кальцитом. Сорбент в этом случае представляет уже не совокупность минералов, а отдельно выделенный минерал с точной химической формулой.

Опыты по кинетике сорбции свинца кальцитом были проведены в модельных растворах с содержанием металла 100, 200, 400 и 600 мг/дм3 для двух вариантов навесок кальцита: 0,01 и 0,02 г.

Термодинамическими расчетами подтверждено, что процесс сорбционного поглощения свинца карбонатными породами связан с одновременным протеканием нескольких реакций: растворением карбоната кальция и образованием термодинамически более устойчивых нерастворимых соединений – карбоната и гидроксокарбоната свинца.

Установлено, что полное поглощение ионов свинца из раствора породой происходит в течение первых суток. Сорбционный процесс сопровождается постепенным ростом количество ионов кальция в растворе. В условиях, когда в растворе присутствуют свободные ионы свинца (неполное поглощение металла), концентрация гидрокарбонат-ионов в жидкой фазе изменяется незначительно и колеблется в диапазоне значений 5,4 – 8,3 мг/дм3. А рН исследованных растворов повышается с 5,23 до 6,50. Через сутки с начала взаимодействия породы с раствором наблюдается полное исчезновение свинца из жидкой фазы и в системе «порода – раствор» начинается гидролиз нерастворившегося карбоната кальция. Этот факт подтверждается постепенным увеличением концентрации гидрокарбонат-нонов в растворе с 17,0 – 20,5 мг/дм3 после1 суток до 31,7 – 38,0 мг/дм3 после 10 суток контакта между фазами, а также ростом значений рН с 6,5 до 7,8.

При использовании в исследованиях по кинетике растворов с концентрацией свинца 600 мг/дм3 было достигнуто предельное насыщение кальцита свинцом. В условиях предельного насыщения количество свинца, поглощенного кальцитом, увеличивается прямо пропорционально массе сорбента. Установлено, что предельная сорбционная емкость кальцита по свинцу составляет 1000 мг/г.

Предельная сорбционная емкость кальцита по свинцу достигается в варианте с нaвecкой кальцита 0,01 г – за 30 мин, а при навеске 0,02 г – за 4 ч взаимодействия в системе. При максимальном насыщении кальцита свинцом разрушается от 31 до 37% карбоната кальция породы. Рассчитано, что при сорбции свинца кальцитом из растворов с содержанием металла 600 мг/дм3 поглощение свинца породой и поступление ионов кальция в раствор происходит в неэквивалентных количествах. На момент предельного насыщения количество сорбированного свинца больше количества растворенного карбоната кальция на 34,51% при навеске кальцита 0,01г и на 22,7% при навеске 0,02г.

Обобщение результатов исследований позволяет сделать вывод, что в растворах с разной концентрацией свинца механизмы сорбционного взаимодействия ионов металла с кальцитом различны. При содержании свинца в растворе меньше 200 мг/дм3 сорбционный процесс лимитируется доставкой ионов металла к поверхности кальцита. При ограниченной доставке ионов свинца в пограничном слое между фазами возможен гидролиз карбоната кальция с последующим связыванием образующихся гидрокарбонат-ионов с ионами свинца из раствора в нерастворимый карбонат свинца.

При высоком содержании свинца в pacтвope (600 мг/дм3) протекающий сорбционный процесс не имеет диффузионных ограничений в доставке реагирующих веществ к поверхности раздела фаз и на поверхности кальцита сразу же происходит образование нерастворимых соединений. Поскольку количество сорбированного свинца неэквивалентно количеству поступающего в раствор кальция, то на поверхности кальцита, по-видимому, образуются твердые растворы состава хСаСО3∙уРЬСО3. Процесс образования этих соединений происходит довольно быстро (в течение 30 мин в опытах с навеской кальцита 0,01г и в течение 2 ч – в опытах с навеской 0,02 г), после чего процесс сорбции свинца прекращается и гетерогенная система находится в равновесии.

Полученные результаты позволяют уточнить механизм поглощения свинца карбонатными породами и могут быть использованы при прогнозных расчетах миграции ионов свинца в подземных водах. 


Новини


  Погода

  Партнеры

  Реклама

  Календарь

  Погода

.
Кафедра географії, історичний факультет Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара (106 Географія, 242 Туризм, 014.07 Середня освіта (Географія))
© 2006-2019. Поширення матеріалів сайту дозволяється за умови посилання на www.ggf-dnu.org.ua
© Розроблення та підтримка сайту - Гаврюшин Олександр (admin@ggf-dnu.org.ua)