THE DIRECT DYE SORPTION ON THE FULLY ACTIVATED SAMPLES OF СLINOPTILOLITE

СОРБЦІЯ ПРЯМИХ БАРВНИКІВ НА КОМПЛЕКСНО АКТИВОВАНИХ ЗРАЗКАХ КЛИНОПТИЛОЛІТУ

Ягольник С. Г., Кочубей В. В., Дулеба В. П., Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна

Виробництво барвників для потреб целюлозно-паперової, хімічної та інших галузей промисловості пов'язане з використанням значної кількості води, більша частина якої скидається у водні об'єкти, спричиняючи негативний вплив на навколишнє природне середовище. Широкого вжитку при очищенні стічних вод від органічних забруднюючих домішок набув адсорбційний метод, але висока вартість вуглецевих сорбентів зумовила пошук нових, більш дешевих, природних матеріалів, які могли б знайти широке застосування в якості очисних агентів.
Метою роботи було вивчення адсорбційних властивостей комплексно активованих зразків цеоліту — клиноптилоліту (родовище Сокирниця) по відношенню до розчинних у воді барвників:

Комплексну (хімічну та термічну) активацію зразків здійснювали шляхом обробки їх розчинами 25%-вої сірчаної кислоти (І зразок) та 5%-вої соляної (ІІ зразок), а також прогріваючи їх при t = 300 °С. У процесі активації здобували адсорбенти з поліпористою структурою. Дослідження процесу адсорбції барвників на комплексно активованих зразках цеоліту проводили в області концентрацій нижчих ККМ. Рівноважну концентрацію ПЗ та ПФ визначали з використанням ФЕК КF-77. Шляхом проведення комплексного диференційно-термічного та термогравіметричного аналізів зразків на дериватографі Q-1500 системи Паулік — Паулік — Ердей була встановлена питома площа поверхні комплексно модифікованих зразків мінералу: S_пит =163 м²/г (І зразок), S_пит =199 м²/г (ІІ зразок). Лінеаризацією ізотерми адсорбції були визначені константи рівняння Ленгмюра та встановлена площа проекції асоціатів іонів барвників на поверхню мінералу (таблиця).

Зразок	Барвник	Граничне значення адсорбції, ммоль/кг	Константа адсорбції, кг/ммоль	Площа проекції асоціатів іонів, 10¹⁷ м²
I	ПЗ	2,35	0,0100	11,51
II	ПЗ	3,50	0,0594	9,44
I	ПФ	7,50	0,0071	3,60
II	ПФ	9,53	0,0076	3,46

Молекули ПЗ і ПФ у водних розчинах в області концентрацій нижчих ККМ утворюють асоціати. Здатність до агрегації барвників визначається особливостями їхньої хімічної будови. В молекулі ПФ присутні чотири групи, здатні утворювати водневі зв'язки (2 амінні та 2 гідроксильні), а в структурі ПЗ таких груп є три. Згідно з структурою молекули гідратна оболонка, утворена навколо молекул ПФ, є більшою, отже, фактор асоціації цього барвника у водному розчині є меншим. Крім того, в структурі ПФ присутні дві сульфогрупи, що розміщені на кінцях молекули, які в результаті електростатичного відштовхування перешкоджають його асоціації. У ПЗ такі групи розміщені поруч, що, відповідно, збільшує здатність цього барвника до асоціації.
Крупні асоціати ПЗ активно адсорбуються в макро- та мезопорах адсорбенту, чим і пояснюється інтенсивне зростання ізотерми адсорбції в області низьких концентрацій (рис. 1, 2). В області вищих концентрацій барвник ПФ виявляє кращу здатність до адсорбції завдяки меншому розміру асоціатів, які проникають у дрібніші пори сорбенту.
Більшу адсорбційну здатність, згідно з даними ізотерм сорбції, виявляє ІІ зразок. Він має більш розвинену площу міжфазної поверхні та характеризується для обох барвників вищим значенням граничної адсорбції.

Рис. 1. Ізотерми сорбції прямих барвників на І зразку:
1 — прямий фіолетовий; 2 — прямий зелений

Рис. 2. Ізотерми сорбції прямих барвників на ІІ зразку:
1 — прямий фіолетовий; 2 — прямий зелений

Комплексно активовані зразки клиноптилоліту можуть бути рекомендовані в якості адсорбентів для вилучення прямих барвників з їхніх водних розчинів. У структурі активованих зразків містяться первинні мікропори, здатні адсорбувати асоціати прямих барвників.

Yaholnyk S. H., Kоchubeі V. V., Duleba V. P., Lviv National Polytechnic University, Lviv, Ukraine

The paper discusses and examines the process of direct dye sorption on complex-activated clinoptilolite samples. The adsorptive characteristics of dye agents have been determined, and comparative analysis of sorption capacity of activated samples undertaken. The effect of dye character on the adsorptive capacity of dye agents with respect to the mineral surface has been examined.

Ягольник Світлана Геннадіївна, аспірант, кафедра хімічної інженерії, Національний університет «Львівська політехніка», вул. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна. Тел. (032) 258-26-57
Кочубей Вікторія Віталіївна, канд. хім. наук, доц., кафедра фізичної та колоїдної хімії, Національний університет «Львівська політехніка», вул. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна. Тел. (032) 258-26-57, тел. моб. (050) 707-52-73. Е-mаіl
Дулеба Василь Павлович, канд. техн. наук, доц., кафедра хімічної інженерії, Національний університет «Львівська політехніка», вул. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна. Тел. (032) 258-26-57