ТЕРМОДИНАМІКА, СТАТИКА І КІНЕТИКА СОРБЦІЇ НА ПРИРОДНИХ СОРБЕНТАХ

Анотація

Досліджено вилучення іонів амонію з розчинів амоній хлориду природним цеолітом – клиноптилолітом Сокирницького родовища з водних розчинів в ізотермічних умовах. Процес адсорбції здійснювали в ізотермічних умовах для температур 288 К, 293 К і 303 К. Досліджено адсорбційну ємність цеоліту щодо іонів амонію в статичних та динамічних умовах в залежності від температури та маси адсорбентів. Експериментальні дані було інтерпретовано ізотермам Ленгмюра та Фрейнліха. Обчислено константи ізотерм та приведено рівняння адсорбційної рівноваги в системі «цеоліт – розчин амоній хлориду». Рівняння ізотерми адсорбції Ленгмюра: а*=0,07*65,28*С/(1-65,28*С). Коефіцієнт детермінації експериментальних результатів становив R²=0.9963.  Рівняння ізотерми Фрейндліха: а*=0,29*С1,49. Коефіцієнт детермінації експериментальних результатів для даної ізотерми становив R²=0.9436. Кінетику адсорбції досліджено в динамічних умовах у апараті з мішалкою за числа обертів n=200  об/хв. Коефіцієнт детермінації для експериментальних результатів кінетики адсорбції становив R²=0.9044, що вказує на хорошу відповідність експериментальних даним результатам теоретичних обчислень.  Розраховано коефіцієнт ефективної дифузії іонів амонію в порах сорбента D*=2,91714×10^-11 м²/с. Значення коефіцієнту дифузії вказує на те, що процес проходить у внутрішньодифузійнії області. Досліджено вплив температури на адсорбцію іонів амонію природним цеолітом. Розраховано теплоту адсорбції та зміни термодинамічних параметрів процесу адсорбції. Було обчислено ізобарно-ізотермічний потенціал DG0, зміну ентальпії DH0=-0.101 кДж/моль та зміну ентропії DS0=-0.034 кДж/моль∙К  за відповідних значень температури. Зміна стандартної вільної енергії Гіббса DG₀ змінювалася від -5.08 кДж / моль до -6.72 кДж / моль. Було встановлено значення константи рівноваги Кс процесу для заданого температурного діапазону. Представлено графічну залежність константи рівноваги процесу від температури процесу адсорбції. Результати термодинамічного аналізу адсорбційної системи вказали на спонтанну та екзотермічну природу процесу.