Дослідження термодинаміки адсорбції ортофосфорної кислоти природним цеолітом у статичних умовах

Abstract

В роботі приведено результати досліджень термодинаміки процесу адсорбції фосфатів з модельного розчину ортофосфорної кислоти в статичних умовах. Досліджено зміну рН розчинів фосфатів у процесі адсорбції. Адсорбцію фосфатів було описано ізотермами Фрейндліха та Ленгмюра із R2>0.9. Встановлено, що ізотерму адсорбції ортофосфорної кислоти можна описати ізотермою БЕТ (Брунауера, Еммета і Теллера). Параметри рівняння БET для процесу адсорбції фосфату цеолітом наступні: 1/(amK)=0.0196; (K-1)/( amK)=0.3304; К=0.99352416; максимальне значення адсорбційної здатності на фосфатах у полімолекулярному шарі am = 51,35296. Термогравіметричним методом досліджено цеоліт до та після адсорбції фосфатів. В роботі представлено дериватограми досліджуваних зразків природного цеоліту та зразка після адсорбції ортофосфорної кислоти з 10% розчину. Нами проведено розрахунки термодинамічних параметрів реакцій які можливі під час адсорбції фосфатів з концентрованих розчинів ортофосфорної кислоти природним цеолітом. Постановка питання полягала у встановленні імовірності утворення поліфосфату, який було ідентифіковано за значенням температури фазового переходу на термограмі як натрію трифосфат. Приведено реакції взаємодії фосфатів з поверхнаю цеоліту. Приведено розрахунки термодинамічних параметрів для різних варіантів проходження реакцій взаємодії фосфатів з цеолітовою матрицею. Встановлено найбільш імовірну схему взаємодії згідно значень ізобарно-ізотермічного потенціалу. Розраховано термодинамічні параметри даних реакцій. Встановлено, що хемосорбція фосфатіону та утворення полі фосфату в порах сорбенту є спонтанною реакцією. Для даної реакції за температури t=298 ºK ізобарно-ізотермічний потенціал становив ΔG=-1202.91 , кДж / моль, зміна ентропії DS°298=0.397 кДж / (моль K), зміна ентальпії DH°298=-1084.6 кДж / моль.