Процеси адсорбції конго червоного з водних розчинів поверхнею купрум-ітрієвого гранату

У роботі здійснено синтез купрум-ітрієвого гранату зі структурою шпінелі золь-гель методом Печіні та досліджено його морфологію набором фізико-хімічних методів. Для визначення структури одержаного купрум-ітрієвого гранату і кількісного співвідношення між компонентами проведено рентгенофлуоресцентний спектральний аналіз, за даними якого встановлено, що купрум-ітрієвий гранат має склад: 9,4% Купруму, 67,5% Ітрію та 23,1% Оксигену, що відповідає найпростішій формулі CuY5O10. Методами ІЧ-Фур’є спектроскопії показано, що за 1600–1400 см-1 відбуваються валентні коливання Cu – OH зв’язків поверхні купрум-ітрієвого гранату зі структурою шпінелі. За 800–700 cм-1 виявлено валентні коливання Y – O зв’язків додекаедрів координованого Ітрію (елементарної комірки ітрієвого гранату), що характерно для гранатів зі структурою шпінелі. У процесі дослідження адсорбційної активності поверхні купрум-ітрієвого гранату щодо барвника конго червоного з розчинів виявлено, що максимальний ступінь вилучення 54,6% досягається для маси адсорбента 0,08 г. Показано, що ступінь вилучення барвника 43,5% досягається за перші 30 хвилин від початку адсорбції, а максимального значення досягає після 120 хвилин від початку взаємодії на межі поділу адсорбат-адорбент. Характер кривої вказує на нерівноважні адсорбційні процеси, в яких процеси адсорбції на межі поділу фаз переважають над процесами десорбції барвника з поверхні. Установлено, що адсорбційна ємність становить 1,59 мг/г, а коефіцієнт розподілу за максимальної концентрації барвника (Со = 10 мг/л) – 432,06 мл/г. Це означає, що спорідненість цього барвника до поверхні купрум-ітрієвого гранату є незначною. Характер кривої ізотерми нагадує прямолінійні криві ізотерм Генрі відповідно до класифікації Гільса. Такий тип ізотерм вказує на те, що міжмолекулярна взаємодія адсорбат-адсорбент переважає над міжмолекулярною взаємодією в розчині між молекулами конго червоного. Ізотерма адсорбції конго червоного задовільно описується моделлю Тьомкіна, в порівнянні з іншими моделями, про що свідчить коефіцієнт кореляції (R2 = 0,854), тобто адсорбція барвника відбувається на потенційно неднорідних поверхнях, на яких здійснюється рівномірний розподіл адсорбційних центрів за енергією.Розрахована величина енергії адсорбції становить 2,162 кДж/моль, що вказує на чисто фізичну адсорбцію молекул барвника на поверхні гранату.