Атты Республикалық ғылыми конференция материалдарының жинағы 4 сәуір 2022 жыл
жүктеу/скачать 12,12 Mb. Pdf көрінісі
|
collection-of-the-conference-chemistry
| Кілттік сөздер:
Cr (VI) иондары, мыс микротүтікшелері, активтену энергиясы, катализ, рентгенқұрылымдық талдау Хром – жер бетіндегі ең көп таралған жетінші элемент, хромит өндіру, былғары, тоқыма және гальваникалық өндіріс, болат және резеңке өндірісі, пигменттер синтезі сияқты кең өнеркәсіптік қолданылуына байланысты жер асты және жер үсті суларында кездеседі, Оңтүстік Африка, Түркия және Қазақстан әлемдегі ең жоғары хром өндірісі бар жетекші елдер болып табылады [1]. Хром екі валентті (Cr (II)), үш валентті (Cr (III)) және алты валентті (Cr (VI)) әртүрлі формаларда болуы мүмкін, оларда Cr(III) және Cr(VI) оның ең тұрақты және басым формалары болып табылады[2]. Cr (VI) оның ең зиянды түрі болып саналады және әдетте хромат (CrO 4 2– ) немесе дихромат (Cr 2 O 7 2– )иондары түрінде ұсынылады. Cr (VI) ppb концентрациясы кезінде де адамға қауіп төндіретін ең маңызды 14 химиялық заттардың қатарына кіреді: Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) оны А тобының ластаушысы ретінде анықтады және ауыз судағы Cr (VI) концентрациясының рұқсат етілген максималды шегін 0,05 мг/л ұсынды[3]. Жоғарыда аталған Cr (VI) иондарының адам денсаулығына және қоршаған ортаға елеулі әсер етуіне байланысты, Cr (VI) қосылыстары бар ағынды суларды қоршаған ортаға шығарылғанға дейін немесе улылығы аз түрге ауыстырғанға дейін өңдеу мәселесі өзекті және жоғары сұранысқа ие. Бұрын жарияланған бірқатар жұмыстарда сулы ерітінділерден Cr(VI) алудың әртүрлі тәсілдері, мысалы, адсорбция, фотокатализ, мембраналық технологиялар, ион алмасу, коагуляция және т.б. қолданылған [4–7] . Бұл жұмыста біз хром(VI) иондарының ыдырауы үшін катализатор ретінде тұндырылған мыс микроқұрылымдары бар композитті тректі мембраналарды (КТМ) сынадық. КТМ-дың каталитикалық белсенділігі 38 °C температурадатотықсыздандырғышретіндеқұмырсқақышқылыныңқатысуыменулыCr(VI) қосылыстарын Cr(III) иондарына дейін түрлендіру арқылы зерттелді. Cr(VI) иондарының көзі ретінде K 2 Cr 2 O 7 таңдалды, ал Cr(VI) тотықсыздану процесі УК-көрінетін спектроскопия арқылыбақыланды. Мысты тұндыру үшін белсендірілген полимерлі матрица алдын ала 10 °С дейін салқындатылған тұндыру ерітіндісіне батырылды (KNaC 4 H 4 O 6 4H 2 O – 18 г/л; CuSO 4 ·5H 2 O – 5 г/л; NaOH – 7 г/л). Қажетті рН=12,45 күкірт қышқылын қосумен қамтамасыз етіледі. Мысты тұндыр упроцесі 0,13 М формальдегид қосылғаннан кейін бірден басталды, тұндыру уақыты - 40 минут. Тұндыру процесінің соңында КТМ үлгілері 96% этанол ерітіндісінде және ионсыздандырылған суда шайылып, инертті атмосферада кептірілді. 107 Рентгендік дифракциялық талдау (XRD) деректеріне сәйкес (сурет 1б) барлық синтезделген композиттер мыстан тұрады, рентгенограммада табылған барлық шыңдар мыс картасының JCPDS (№04-0836) деректерімен толық сәйкес келеді. а) ә) б) Сурет 1 - Электронная микрофотография поверхности (а) и бокового скола (б), спектр рентгеновской дифракции исследуемого композита Cu/ПЭТФ ТМ (в) Cu/ПЭТФ ТМ композитінің беттік (а) жәнебүйірлікбөлінуінің(ә) электрондық микрофотографиясы, рентгендік дифракция спектрі(б) Алдымен бастапқы ерітіндінің pH мәнінің қарастырылатын катализаторлардың тиімділігіне әсері зерттелді. K 2 Cr 2 O 7 концентрациясы – 3,4Ч10 -4 моль/л, температура - 38 °С, сынақтар Cu_ CH 2 O/ ПЭТФ үлгілеріне жүргізілді. Ерітіндінің қажетті рН мәні тұзқышқылын немесе натрий гидроксидін қосуар қылы алынды. 2-суретте ерітіндінің рН мәніне байланысты Cr(VI) жойылу дәрежесінің өзгеруі көрсетілген. Ұсынылған графикалық мәліметтерден рН мәні 2,0-ден 7,0-ге дейін айтарлықтай жоғарылағанда хром иондарыныңCr (VI) тотықсыздану тиімділігі төмендейтіні анық. Эксперименттік деректерден көріп отырғанымыздай, тотықсыздандыру үшін оңтайлы рН мәні 2,0 шамасында. Осылайша, барлық кейінгі зерттеулер мен сынақтар рН=2,0 болатын ерітінділерде жүргізілді. а) ә) Сурет2 –Cr (VI) иондарын жою тиімділігіне рН мәнінің әсері 2а-суретте реакция уақытына байланысты D шамасының өзгеруінің графикалық тәуелділіктер ікөрсетілген. Cr(VI) иондарын жою реакциясында КТМ тиімділігіне температураның әсері 20–38 °C температура аралығындазерттелді (3-сурет), бұлсондай-ақ катализаторлардың активтену энергиясы, энтальпиясы және активтену энтропиясы сияқты бір қатар термодинамикалық сипаттамаларды бағалауға мүмкіндік берді. Активтену энергиясы Е А Аррениус теңдеуі бойынша есептелді (1): Cu [1 1 1 ] Cu [2 0 0 ] P E T te m p la te Cu [2 2 0 ] 500 1500 2500 3500 30 40 50 60 70 In te n si ty, co u n ts 2 Θ, degrees 0 15 30 45 60 75 0 10 20 30 40 D,% Реакция уақыты, мин 1.5 2 2.5 2.8 3 5 7 48,92 73,20 43,25 24,58 24,86 1,63 0,52 0 20 40 60 80 1,5 2 2,5 2,8 3 5 7 D,% рН 108 ( 1) мұндағы, k– жылдамдық константасы, мин -1 ; A– экспоненциалды көрсеткіш; E A – активтену энергиясы, Дж/моль; R – газ тұрақтысы, 8.314 Дж/моль·K; T– температура, K. Активтену энергиясы Е А графикалық түрде ln k - (1000/T) тәуелділігі арқылы анықталды.Алынған тәуелділік детерминацияның жоғарғы коэффициентімен сипатталады (сурет 3ә). Зерттелетін реакцияның энтальпиясы және энтропиясын графиктік жолмен анықтау үшін Эйринг графигі тұрғызылды (сурет 3б) [8]. Нәтижелері 1-кестеде көрсетілген. а) ә) б) Сурет3 – Cr(VI) иондарының ыдырау реакциясының әртүрлі температуралық режимдегіDмәнінің өзгеруі(а), Аррениус (ә) және Эйринг (б) графиктері Кесте 1 – Мыс микротүтікшелері негізіндегі КТМ қатысында Cr(VI) иондарының ыдырау реакциясының термодинамикалық параметрлері Катализатор E A ,кДж/моль ΔH, кДж/моль ΔS, Дж/(мольЧК) Cu_CH 2 O/ПЭТФ 10,8 13,21 -163,1 Алынған тәжірибелік мәліметтерге сәйкес, ПЭТФ ТМ және мыс микротүтікшелері негізінде синтезделген композит сулы ерітінділерді хром (VI) иондарынан тазартуға тиімділігі жоғары катализатор болып табылады. Зерттеу жұмысы Қазақстан РеспубликасыныңБілім және ғылым министрлігімен қаржыландырылатын AP08855527 жобасы аясында орындалды. жүктеу/скачать 12,12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|