Сорбируемость меди на бурых углях, сапропелях и выделенных из них гуминовых кислотах
Изучение сорбируемости меди на буром угле, сапропелях и выделенных из них гуминовых кислотах и минеральном сорбенте на основе горелой породы. Методы извлечения и структура гуминовых кислот. Функции гумусовы веществ в биосфере. Методы определения меди.
| Рубрика | Химия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.12.2010 |
| Размер файла | 741,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
86,584
85,444
1,0133
Из приведенных результатов видно, что отношение интенсивностей карбоксильных и гидроксильных групп гуминовых кислот, выделенных из белгородского сапропеля и бурого угля имеют близкие значения.
4.4 Изучение кинетики сорбции меди на буром угле и белгородском сапропеле
В качестве природных сорбентов были использованы бурый уголь и белгородский сапропель. Изучение зависимости изменения рН и концентрации раствора меди от времени проводили при контакте навеске сорбента (m=0,5;2 г сорбента) с концентрацией меди 1 мг/мл (Vр-ра=50;250 мл исходного раствора).
Результаты экспериментов представлены в таблицах и в виде кинетических кривых.
На основании полученных данных были рассчитаны величины сорбируемости меди (по формуле 1) в статических условиях на природных сорбентах.
Данные для построения кинетических кривых на буром угле при соотношение объема раствора к массе сорбента 250/2
Таблица 11
|
№ |
Время, мин |
pH |
Оптическая плотность, A |
Концентрация меди, С, мг/мл |
Сорбируемость, Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0 |
4,923 |
0,305 |
1,0549 |
- |
|
|
2. |
5 |
4,507 |
0,230 |
0,7575 |
0,9473 |
|
|
3. |
10 |
4,263 |
0,167 |
0,5080 |
1,9219 |
|
|
4. |
15 |
4,090 |
0,123 |
0,3335 |
2,6035 |
|
|
5. |
20 |
4,020 |
0,097 |
0,2305 |
3,0059 |
|
|
6. |
25 |
4,010 |
0,084 |
0,1790 |
3,2070 |
|
|
7. |
60 |
4,010 |
0,078 |
0,1550 |
3,3008 |
Рисунок 4.Кинетическая кривая рН раствора меди на буром угле при соотношении объема раствора к массе сорбента 250/2
Рисунок 5.Кинетическая кривая сорбции меди на буром угле при соотношении объема раствора к массе сорбента 250/2
Данные для построения кинетических кривых на белгородском сапропеле при соотношении объема раствора к массе сорбента 250/0,5
Таблица 12
|
№ |
Время, мин |
pH |
Оптическая плотность, A |
Концентрация меди, С, мг/мл |
Сорбируемость, Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0 |
5,2300 |
0,407 |
1,0423 |
- |
|
|
2. |
5 |
5,2012 |
0,278 |
0,9520 |
0,7500 |
|
|
3. |
10 |
5,1896 |
0,271 |
0,9240 |
1,1875 |
|
|
4. |
15 |
5,1835 |
0,268 |
0,9080 |
1,4375 |
|
|
5. |
20 |
5,1807 |
0,266 |
0,9005 |
1,5547 |
|
|
6. |
25 |
5,1803 |
0,265 |
0,8965 |
1,6172 |
|
|
7, |
30 |
5,1803 |
0,265 |
0,8965 |
1,6172 |
|
|
8. |
60 |
5,1805 |
0,265 |
0,8965 |
1,6172 |
Рисунок 6.Кинетическая кривая рН раствора меди на белгородском сапропеле при соотношении объема раствора к массе сорбента 250/0,5
Рисунок 7.Кинетическая кривая сорбции меди на белгородском сапропеле при соотношении объема раствора к массе сорбента 250/0,5
Данные для построения кинетических кривых на белгородском сапропеле при соотношении объема раствора к массе сорбента 250/2
Таблица 13
|
№ |
Время, мин |
pH |
Оптическая плотность, A |
Концентрация меди, С, мг/мл |
Сорбируемость, Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0 |
4,920 |
0,322 |
1,1222 |
- |
|
|
2. |
5 |
5,290 |
0,281 |
0,9597 |
0,1574 |
|
|
3. |
10 |
5,270 |
0,273 |
0,9240 |
0,2969 |
|
|
4. |
15 |
5,260 |
0,265 |
0,8965 |
0,4043 |
|
|
5. |
20 |
5,280 |
0,258 |
0,8725 |
0,4980 |
|
|
6. |
25 |
5,390 |
0,254 |
0,8527 |
0,5754 |
|
|
7. |
30 |
5,360 |
0,251 |
0,8408 |
0,6219 |
|
|
8. |
60 |
5,150 |
0,250 |
0,8370 |
0,6367 |
Рисунок 8. Кинетическая кривая рН раствора меди на белгородском сапропеле при соотношении объема рствора к массе сорбента 250/2
Рисунок 9. Кинетическая кривая сорбции меди на белгородском сапропеле при соотношении объема раствора к массе сорбента 250/2
На основе приведенных графиков можно сделать вывод о то, что рН уменьшается, сдвигается в кислую област. Во всех случаях равновесие устанавливается быстро за 20 - 30 минут. А сорбируемость увеличивается и достигает наибольшего значения также за 20 - 30 минут.
4.5 Изучение зависимости сорбции меди от концентрации исследуемого металла в растворе
В качестве природных сорбентов использовали бурый уголь, белгородский и краснодарский сапропели, гуминовые кислоты (ГК), выделенные из бурого угля и белгородского сапропеля, остатки бурого угля после экстракции ГК и остатки белгородского сапропеля после экстракции ГК.
Изучение зависимости изменения сорбции меди от концентрации проводили при контакте навеске сорбентов (m= 0,5 г природного сорбента) с концентрацией раствора меди 2 мг/мл (V=50 мл). Результаты экспериментов представлены в таблицах и в виде кинетических кривых.
4.5.1 Изотермы сорбции меди на природных сорбентах
Для анализа использовали следующие сорбенты: бурый уголь, белгородский и краснодарский сапропели и минеральную породу на основе горелой породы при соотношении объема раствора к массе навески 50/0,5.
Данные для сорбции меди на буром угле Таблица 14
|
№ п.п. |
C0, мг/мл |
Vал, мл |
А |
Сгр., мг/мл |
Сравн., мг/мл |
Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0,1076 |
20 |
0,058 |
0,0151 |
0,0378 |
0,2181 |
|
|
2. |
0,3229 |
20 |
0,122 |
0,0659 |
0,1648 |
0,4941 |
|
|
3. |
0,5382 |
10 |
0,113 |
0,0587 |
0,2935 |
0,7647 |
|
|
4. |
0,7535 |
10 |
0,148 |
0,0865 |
0,4325 |
1,0031 |
|
|
5. |
1,0764 |
5 |
0,125 |
0,0683 |
0,6830 |
1,2294 |
|
|
6. |
2,1529 |
5 |
0,253 |
0,1697 |
1,6970 |
1,4247 |
Данные для сорбции меди на белгородском сапропеле Таблица 15
|
№ п.п. |
C0, мг/мл |
Vал, мл |
А |
Сгр., мг/мл |
Са, мг/мл |
Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0,1076 |
20 |
0,046 |
0,0064 |
0,0080 |
0,2734 |
|
|
2. |
0,3229 |
20 |
0,085 |
0,0365 |
0,0913 |
0,7238 |
|
|
3. |
0,5382 |
20 |
0,127 |
0,0698 |
0,1745 |
1,1366 |
|
|
4. |
0,7535 |
20 |
0,171 |
0,1047 |
0,2618 |
1,5366 |
|
|
5. |
1,0764 |
10 |
0,150 |
0,0881 |
0,4405 |
1,9872 |
|
|
6. |
2,1529 |
5 |
0,219 |
0,1428 |
1,4280 |
2,2653 |
Данные для сорбции меди на краснодарском сапропеле Таблица 16
|
№ п.п. |
C0, мг/мл |
Vал, мл |
А |
Сгр., мг/мл |
Сравн., мг/мл |
Г, мг/г |
|
|
1. |
0,1076 |
20 |
0,040 |
0,0008 |
0,0020 |
0,3300 |
|
|
2. |
0,3229 |
20 |
0,042 |
0,0025 |
0,0063 |
0,9894 |
|
|
3. |
0,5382 |
10 |
0,050 |
0,0088 |
0,0220 |
1,6131 |
|
|
4. |
0,7535 |
10 |
0,056 |
0,0135 |
0,0339 |
2,2492 |
|
|
5. |
1,0764 |
10 |
0,076 |
0,0294 |
0,1470 |
2,9044 |
|
|
6. |
2,1529 |
5 |
0,158 |
0,0944 |
0,9440 |
3,7778 |
Данные для сорбции меди на минеральном сорбенте Таблица 17
|
№ п.п. |
C0, мг/мл |
Vал, мл |
А |
Сгр, мг/мл |
Сравн, мг/мл |
Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0,1076 |
20 |
0,087 |
0,0381 |
0,0953 |
0,0384 |
|
|
2. |
0,3229 |
20 |
0,181 |
0,1127 |
0,2818 |
0,1284 |
|
|
3. |
0,5382 |
10 |
0,158 |
0,0944 |
0,4720 |
0,2069 |
|
|
4. |
0,7535 |
10 |
0,208 |
0,1341 |
0,6705 |
0,2594 |
|
|
5. |
1,0764 |
5 |
0,162 |
0,0976 |
0,9760 |
0,3138 |
|
|
6. |
2,1529 |
5 |
0,293 |
0,2015 |
2,0150 |
0,4309 |
Рисунок 10.Изотерма сорбции меди на природных сорбентах
По графику видно, что краснодарский сапропель сорбирует лучше, чем все остальные сорбенты. Это можно объяснить тем, что в краснодарском сапропеле намного больше минеральной части, чем в белгородском сапропеле. Бурый уголь представляет собой стоф из углерода, минеральная часть практически отсутствует. Поэтому он сорбирует хуже чем краснодарский и белгородский сапропель.
4.5.2 Изотермы сорбции меди на белгородском сапропеле, выделенных из этого же сапропеля гуминовых кислотах и остатке белгородского сапропеля после экстракции ГК.
Для исследования были использованы белгородский сапропель, выделенне из этого же сапропеля гуминовые кислоты и остаток белгородского сапропеля после экстракции ГК при соотношении объема раствора к массе сорбента50/0,5.
Данные для сорбции меди на ГК, выделенные из белгородского сапропеля Таблица 18
|
№ |
Vал, мг/мл |
А |
То, мг/мл |
Тгр, мг/мл |
Та, мг/мл |
Г, мэкв/г |
|
|
1 |
20 |
0,081 |
0,1076 |
0,0334 |
0,0835 |
0,0753 |
|
|
2 |
20 |
0,169 |
0,3229 |
0,1031 |
0,2578 |
0,2034 |
|
|
3 |
10 |
0,148 |
0,5382 |
0,0865 |
0,4325 |
0,3303 |
|
|
4 |
10 |
0,352 |
0,7535 |
0,2482 |
0,6205 |
0,4156 |
|
|
5 |
5 |
0,155 |
1,0764 |
0,0920 |
0,9200 |
0,4888 |
|
|
6 |
5 |
0,288 |
2,1529 |
0,1975 |
1,9750 |
0,5559 |
Данные для сорбции меди на остатке белгородского сапропеля после экстракции ГК Таблица 19
|
№ п.п. |
C0, мг/мл |
Vал, мл |
А |
Сгр, мг/мл |
Са, мг/мл |
Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0,1076 |
20 |
0,043 |
0,0033 |
0,0083 |
0,3103 |
|
|
2. |
0,3229 |
20 |
0,043 |
0,0032 |
0,0041 |
0,9962 |
|
|
3. |
0,5382 |
10 |
0,041 |
0,0017 |
0,0013 |
1,6778 |
|
|
4. |
0,7535 |
10 |
0,040 |
0,0009 |
0,0022 |
2,3178 |
|
|
5. |
1,0764 |
5 |
0,054 |
0,0120 |
0,1200 |
2,9888 |
|
|
6. |
2,1529 |
5 |
0,158 |
0,0944 |
0,9440 |
3,7778 |
Рисунок11. Изотерма сорбции белгородского сапропеля, ГК, выделенных из белгородского сапропеля и остаток белгородского сапропеля после экстракции ГК
4.5.3 Изотерма сорбции меди на буром угле, гуминовых кислот, выделенных из него и остатке бурого угля после экстракции ГК.
Для анализа были использованы следующие сорбенты: бурый уголь, ГК, выделенные из него и остаток бурого угля после экстракции ГК.
Данные для сорбции меди на ГК, выделенные из бурого угля Таблица 20
|
№ |
Vал., мл |
Аср |
То, мг/мл |
Тгр, мг/мл |
Та, мг/мл |
Г, мэкв/г |
|
|
1. |
15 |
0,075 |
0,1076 |
0,0286 |
0,0953 |
0,0384 |
|
|
2. |
15 |
0,150 |
0,3229 |
0,0881 |
0,2937 |
0,0913 |
|
|
3. |
15 |
0,226 |
0,5382 |
0,1483 |
0,4943 |
0,1372 |
|
|
4. |
10 |
0,555 |
1,0764 |
0,4092 |
1,0230 |
0,1669 |
|
|
5. |
5 |
0,569 |
2,1529 |
0,4203 |
2,1015 |
0,1895 |
Данные для сорбции меди на остатке бурого угля после экстракции ГК Таблица 21
|
№ |
Vал., мл |
Аср |
То, мг/мл |
Тгр, мг/мл |
Та, мг/мл |
Г, мэкв/г |
|
|
1. |
20 |
0,067 |
0,1076 |
0,0223 |
0,0558 |
0,1619 |
|
|
2. |
20 |
0,135 |
0,3229 |
0,0762 |
0,1905 |
0,4138 |
|
|
3. |
20 |
0,201 |
0,5382 |
0,1285 |
0,3213 |
0,6778 |
|
|
4. |
20 |
0,271 |
0,7535 |
0,1840 |
0,4600 |
0,9172 |
|
|
5. |
10 |
0,223 |
1,0764 |
0,1460 |
0,7300 |
1,0825 |
|
|
6. |
5 |
0,260 |
2,1529 |
0,1753 |
1,7530 |
1,2497 |
Рисунок 11. Изотерма сорбции бурого угля, ГК, выделенных из бурого угля и остаток бурого угля после экстракции ГК
ГК, выделенные из белгородского сапропеля сорбируют лучше, чем ГК, выделенные из бурого угля. Это связанно, с тем, что ГК, выделенные из бурого угля являются более окисленными, поэтому в них меньше содержится гидроксильных и больше хиноидных групп. Так же вследствие анализа было выяснено, что модификации бурого угля после обработки его щелочью не произошло и в результате бурый уголь сорбирует медь значительно лучше чем остаток бурого угля после экстракции ГК. Сорбция бурого угля равна сумме сорбций ГК, выделенных из него и остатка бурого угля после экстракции.
4.5.4 Изотерма сорбции меди на минеральном сорбенте (модифицированном и без обработки).
Для данной цели использовали минеральный сорбент на основе горелой породы без обработки и модифицированный.
Данные для сорбции меди на минеральном сорбенте Таблица 22
|
№ п.п. |
C0, мг/мл |
Vал, мл |
А |
Сгр, мг/мл |
Сравн, мг/мл |
Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0,1114 |
20 |
0,088 |
0,0389 |
0,0973 |
0,0442 |
|
|
2. |
0,3343 |
20 |
0,185 |
0,1174 |
0,2935 |
0,1275 |
|
|
3. |
0,5571 |
10 |
0,162 |
0,0976 |
0,4880 |
0,2159 |
|
|
4. |
0,7799 |
10 |
0,213 |
0,1380 |
0,6900 |
0,2809 |
|
|
5. |
1,1142 |
5 |
0,165 |
0,1000 |
1,0000 |
0,3569 |
|
|
6. |
2,2283 |
5 |
0,302 |
0,2086 |
2,0860 |
0,4447 |
Данные для сорбции меди на модифицированном минеральном сорбенте Таблица 23
|
№ п.п. |
C0, мг/мл |
Vал, мл |
А |
Сгр, мг/мл |
Сравн, мг/мл |
Г, мгэкв/г |
|
|
1. |
0,1114 |
20 |
0,080 |
0,0326 |
0,0815 |
0,0934 |
|
|
2. |
0,3343 |
20 |
0,175 |
0,1079 |
0,2698 |
0,2016 |
|
|
3. |
0,5571 |
10 |
0,156 |
0,0928 |
0,4640 |
0,2909 |
|
|
4. |
0,7799 |
10 |
0,206 |
0,1325 |
0,6625 |
0,3669 |
|
|
5. |
1,1142 |
5 |
0,162 |
0,0976 |
0,9760 |
0,4319 |
|
|
6. |
2,2283 |
5 |
0,298 |
0,2054 |
2,0542 |
0,5441 |
Рисунок 12.Изотерма сорбции минеральных сорбентов (модифицированный и без обработки)
После обработки минерального сорбента щелочью (в условиях аналогичных при выделении ГК) происходит увеличение сорбируемости меди на минеральном сорбенте, что подтверждает нашу гипотезу о увеличении величины сорбируемости при модифицировании за счет кипячения со щелочью минеральной части белгородского сапропеля.
5. Влияние природы сорбента на сорбируемость
Сорбируемость была исследована при одинаковых условиях при соотношении объема раствора к массе сорбента 50/0,5.
Данные величин сорбируемости
Ср-ра Cu2+=1 мг/мл, Vр-ра/mсорбента= 50/0,5
Таблица 24
|
Сорбент |
Сорбируемость, мгэкв/г |
|
|
Сапропель (Краснодар) |
3,1053 |
|
|
Сапропель (Белгород) |
3,0069 |
|
|
Гуминовые кислоты (из сапропеля (Белгород)) |
2,8397 |
|
|
Остаток сапропеля (Белгород) после выделения гуминовых кислот |
3,0991 |
|
|
Бурый уголь |
2,9506 |
|
|
Гуминовые кислоты (из бурого угля) |
2,8272 |
|
|
Остаток бурого угля после выделения гуминовых кислот |
2,8641 |
|
|
Минеральный сорбент |
2,2444 |
|
|
Модиф. минеральный сорбент |
2,2819 |
Рисунок 13.Сорбируемость природных сорбентов
Показатели данной диаграммы позволяют расположить сорбенты в ряд в порядке возрастания их сорбционных свойств:
ГК (выделенные из бурого угля)<минеральный сорбент<модифицированный минеральный сорбент<ГК (выделенные из белгородского сапропеля)<бурый уголь<остаток бурого угля после выделения ГК<остаток белгородского сапропеля после выделения ГК<белгородский сапропель<краснодарский сапропель.
6 Выводы
Бурый уголь, сапропели, а также гуминовые кислоты охарактеризованы методами элементного анализа и ИК-спектроксопией.
Показано, что ГК, выделенные из бурого угля и сапропелей имеют близкие элементный состав и соотношение карбоксильных и гидроксильных групп и могут быть выделены: из бурого угля выход составляет 54,9%; из белгородского сапропеля выход составляет 11,2%.
Изучение кинетических кривых рН(t) и Г(t) показало, что равновесие сорбции устанавливается за 20 - 30 минут.
Изучение изотерм сорбции позволяет распределить сорбенты в ряд по увеличению сорбируемости:
ГК (выделенные из бурого угля)<минеральный сорбент<модифицированный минеральный сорбент<ГК (выделенные из белгородского сапропеля)<бурый уголь<остаток бурого угля после выделения ГК<остаток белгородского сапропеля после выделения ГК<белгородский сапропель<краснодарский сапропель.
7. Список литературы
[1]. Современные проблемы экологии и рационального природопользования в тульской области: Доклады 5-й региональной научно-практической конференции./Под редакцией Э.М. Соклова. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - 194с.
[2]. Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. - Л.: Химия, 1983. - 296с.
[3]. Мелехова Н.И. Внутренние сырьевые ресурсы в агропромышленном комплексе. Демидовские чтения. Второй юбилейный выпуск. - Тула, 1996. - с.33-39.
[4]. Жуков А.И., Монгайт И.И., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1977. С.84-85.
[5]. Вишнякова Л.Г., Мелехова Н.И. Применение медно - аммиачного раствора в качестве комплексного микроудобрения. Информационный листок. - Тула: ЦНИТИ, №84-89. - с.2-3.
[6]. М.И. Гельфман, Ю.В. Тарасова, Т.В. Шевченко. Химическая промышленность, 2002, №2 - с.20-26.
[7]. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М. Изд-во МГУ 1990г. - 325с.
[8]. Пунтус Ф.А., Бамбалов Н.Н., Смычкин Т.П. Исследование перефирической части гуминовых кислот, торфа и сапропелей.//Проблемы использования сапропелей в народном хозяйстве. - Минск: Наука и техника. 1976г. - с.115-122.
[9]. З. Марченко. Фотометрическое определение элементов. Изд-во «Мир» М.1971.
[10]. Вязова Н.Г., Крюкова В.Н., Латыше В.П. Сорбционные свойства гуминовых кислот. Химия твердого топлива №6 - 1999.
Подобные документы
Характеристика почвенных гуминовых веществ и бурых углей Ангренского месторождения. Методы переработки фосфатного сырья и ассортимент продукции. Методы увеличения выхода гуминовых кислот из углей. Баланс производства органоминерального удобрения.
диссертация [246,3 K], добавлен 10.07.2015Положение меди в периодической системе Д.И. Менделеева. Распространение в природе. Физические и химические свойства. Комплексные соединения меди. Применение меди в электротехнической, металлургической и химической промышленности, в теплообменных системах.
реферат [62,6 K], добавлен 11.08.2014Распространение меди в природе. Физические и химические свойства меди. Характеристики основных физико-механических свойств. Отношение меди к галогенам и другим неметаллам. Качественные реакции на ионы меди. Двойные и многокомпонентные медные сплавы.
реферат [68,0 K], добавлен 16.12.2010Атомные, физические и химические свойства элементов подгруппы меди и их соединений. Содержание элементов подгруппы меди в земной коре. Использование пиро- и гидрометаллургическиех процессов для получения меди. Свойства соединений меди, серебра и золота.
реферат [111,9 K], добавлен 26.06.2014История открытия меди и серебра. Применение меди в промышленности: электротехнике, машиностроении, строительстве, химическом аппаратуростроении, денежном обращении и ювелирном деле. Основные химические свойства и физическая характеристика металлов.
презентация [1,1 M], добавлен 25.03.2013Физико-химическая характеристика алюминия. Методика определения меди (II) йодометрическим методом и алюминия (III) комплексонометрическим методом. Оборудование и реактивы, используемые при этом. Аналитическое определение ионов алюминия (III) и меди (II).
курсовая работа [53,8 K], добавлен 28.07.2009Методика определения содержания меди в виде аммиаката в растворе, дифференциальным методом. Необходимая аппаратура и реактивы. Основные достоинства дифференциальной спектрофотометрии. Расчет массы аммиаката меди в растворах в колбах. Погрешность опыта.
лабораторная работа [60,7 K], добавлен 01.10.2015Общая характеристика меди. История открытия малахита. Форма нахождения в природе, искусственные аналоги, кристаллическая структура малахита. Физические и химические свойства меди и её соединений. Основной карбонат меди и его химические свойства.
курсовая работа [64,2 K], добавлен 24.05.2010Физические и химические свойства меди: тепло- и электропроводность, атомный радиус, степени окисления. Содержание металла в земной коре и его применение в промышленности. Изотопы и химическая активность меди. Биологическое значение меди в организме.
презентация [3,9 M], добавлен 12.11.2014Изучение физико-химических свойств меди, арсеназо и полигексаметиленгуанидина. Природа поверхности кремнезема, модифицированные кремнеземы. Методика сорбционного концентрирования меди с использованием кремнезема, нековалентно-модифицированного арсеназо I.
курсовая работа [282,2 K], добавлен 20.05.2011
