Кривые потенциометрического титрования
Для выяснения характера и количества ионообменных групп, в полученном ионите были построены кривые потенциометрического титрования. Методика: в 15 колб, объемом 150—200 мл помещали по 1 г ионита и приливали в 1 колбу — 100 мл 0,1 NaCl, во II — 98 мл 0,1 и NaCl+2 мл 0,1 NaOH, в III-96 мл 0,1 и NaCl + 4 мл 0,1 NaOH и т. д. Колбы закрывали и оставляли стоять в течение 1 суток. В каждом стакане определяли, величину pH и строили кривую зависимости pH от количества добавленной щелочи. Полученные графики (рис. 1) указывают на присутствие двух характерных изгибов, соответствующих точкам нейтрализаций I и II ионогенных групп. Первая из них титруется I как сильная кислота, вторая как слабая. Характер кривых вполне соответствует указанным в литературе. До рН=5—6 оттитровываются одна группа однозамещенного фосфора и единственная группа двузамещенного, а при рН=7—9 — вторая группа однозамещенного.
Неровность участков до первой точки эквивалентности, от первой до второй указывает на образование поперечных связей, обуславливающих снижение набухания сорбента.
Выходные кривые поглощения ионов кальция и железа из водных растворов их солей.
Стеклянные колонки диаметром 1,5 см заряжали 2 г ионообменника в Н и Na-форме. Скорость протекания жидкости устанавливалась 1 мл. мин. Через колонки пропускали: 1) раствор уксуснокислого кальция с концентрацией Са 100 мг/л и рН=3 (подкисляли уксусной кислотой); 2) раствор железо-аммонийных квасцов с содержанием Fe 46,6 мг/л, подкисленный серной кислотой до рН=1; 3) раствор смеси железоаммиачных квасцов и уксуснокислого кальция, содержащий 48,8 мг/л Fe и 120,9 кальция при рН=2.
КРИВЫЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ИОНОВ Са и Fe ПРИ СОВМЕСТНОМ ИХ ПРИСУТСТВИИ В РАСТВОРЕ
КРИВЫЕ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ
При пропускании каждого из указанных растворов собирали фракции по 50 мл и определяли в них содержание адсорбированных ионов. Кривые поглощения представлены на рис. 2. Характер кривых поглощения во всех вариантах одинаковый: вначале, в первых фракциях наблюдается полное поглощение иона металла (участок, параллельный оси абсцисс), после чего начинается постепенное насыщение ионообменных групп вплоть до полного прекращения ионообмена (пологий участок кривой). В целом кривая занимает участок, представляющий прямоугольную трапецию или треугольник (в случае, когда насыщение происходит уже в первых порциях фильтрата). Площадь полученной трапеции приравнивается полной обменной емкости ионита по отношению к данному кону металла при условии, что количество раствора, пропущенного через фильтрат, будет выражено в л, а концентрация иона металла в мг-экв/г ионита. Величины полной обменной емкости, подсчитанные по выходным кривым, равны (в мг-экв/г ионита):
Для чистых растворов железа и кальция величина обменной емкости равна, в пределах допустимых ошибок, количеству активных групп Н8РО4, определенных титрованием (1,02). При совместном присутствии Са и Fe общая обменная емкость несколько ниже. Причиной этому может быть загрязненность раствора посторонними ионами, затрудняющая свободную адсорбцию.
Испытание на способность ионитов к регенерации
Отработанный ионообменник промывали, не извлекая из колонки, дистиллированной водой до нейтральной реакции, заливали 0,2 и соляной кислотой на 15-16 часов и промывали вновь до нейтральной реакции. После каждой регенерации через колонку пропускали по 50 мл водного раствора железо-аммонийных квасцов с концентрацией железа 48 мг/л и . определяли остальное содержание железа в фильтрате. Ниже приводим результаты определений для 10 фильтратов, полученные при последовательной 10-кратной регенерации катионита.
№ регенерации | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X |
Концентрация Fе в фильтрате мг/л | 2,4 | 2,0 | 0,7 | 1,5 | 1,7 | 1,5 | 2,4 | 2,0 | 3,4 | 2,6 |
Как видно из данных, катионит вследствие многократной регенерации не теряет, способности к поглощению ионов, и величина адсорбции остается постоянной в пределах небольших колебаний, которые могут зависеть от условий регенерации. Количество регенерации влияет, однако, на прочность целлюлозной основы, которая под воздействием соляной кислоты теряет структуру, превращаясь в мелкий порошок.
Испытания ионита на адсорбционную способность по отношению к другим ионам металлов
Готовили водные растворы солей ZnSO4, 7Н2О, NH4A1(SO4)2, 12Н2О, CuSO25H2O и Sn2Cl-2H2O, содержащие по 10 мг/л Zn, Al и Sn. Наличие этих ионов в отдельных растворах определяли с помощью полуколичественных реакций до и после пропускания этих растворов через колонки с ионитом в Н и Na-форме.
В фильтратах, полученных из колонок в Н-форме, алюминий и медь не обнаружены. Ζn и Sn оставались только в следах. Na-форма ионита проявляла несколько меньшую способность к поглощению указанных ионов. Следы металлов, хотя и в меньшем количестве, обнаружены во всех 4-х растворах, пропущенных через колонку. По-видимому, адсорбция этих металлов зависит в большей мере, чем Fe и Са, от величины pH. В Н-форме ионы Н переходят в раствор, создают благоприятную среду для адсорбции ионов металлов с меньшей валентной активностью.
