КИНЕТИКА И ТЕРМОДИНАМИКА СОРБЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ПРОМЫТОЙ ВОДОЙ КАЛЬЦИЕВО-МОНТМОРИЛЛОНИТОВОЙ ГЛИНЕ - Kozybaev, A.K.; Alimkulova, Zh.D.; Abilkasova, S.O. (Academic Journal of Physical and Chemical Sciences, 2025)
Целью данного исследования является изучение кинетики и термодинамики сорбции ионов тяжёлых металлов (Pb²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺) на промытых водой модифицированных диатомитовых сорбентах на основе Ca-монтмориллонита. Исследование проводилось в статических условиях при постоянном встряхивании, pH = 5,5 ± 0,5 и температурном диапазоне 288–313 К. Согласно полученным результатам, процесс сорбции достигает 95–100% в течение 20–30 минут, а равновесие устанавливается в течение 40–60 минут. Степень извлечения металлов достигает 95–100% в течение 20–30 минут. Анализ кинетических данных показал высокую степень соответствия модели реакции псевдовторого порядка экспериментальным данным (R² ≈ 0,99). Установлено, что изотерма Ленгмюра является наиболее эффективной моделью для описания сорбции ионов тяжёлых металлов, что подтверждает монослойный характер адсорбции. Определены энергии активации процесса сорбции тяжёлых металлов на диатомитовом сорбенте, кДж/моль: Pb²⁺ 75,5; Cd²⁺ 51,1; Zn²⁺ 45,6; Cu²⁺ 26,1. Повышение температуры увеличивает активность внешней диффузии и снижает энергию активации. Согласно полученным результатам, сорбция ионов тяжёлых металлов на модифицированном диатомите происходит путём ионного обмена; этот процесс эндотермический и хорошо описывается уравнением изотермы Ленгмюра. Исследования методом ИК-спектроскопии показали взаимодействие функциональных групп –NH₂, –COOH и –OH с ионами металлов на поверхности сорбента, что подтверждает наличие ионообменных и донорно-акцепторных связей. Полученные результаты демонстрируют потенциал модифицированных сорбентов на основе диатомита для очистки вод, загрязненных тяжелыми металлами, а также их экологическую и экономическую эффективность.