Кинетика и механизм адсорбции сульфат-ионов на активированном угле КМ-2

Статья посвящена изучению кинетики адсорбции и электросорбции (адсорбции под катодным потенциалом) ионов SO42- на активированном угле КМ-2. Исследования проведены в статическом режиме в ограниченном объеме раствора. Экспериментальные данные по кинетике адсорбции SO42- на неполяризованном и поляризованном угле были обработаны с использованием кинетических диаграмм для смешанной диффузии и линейной изотермы. Сопоставление экспериментальных данных с теоретическими зависимостями показало, что адсорбция сульфата на неполяризованном угле лучше описывается уравнением смешаннодиффузионной кинетики близкой к внешней диффузии, чем электросорбция этих ионов. Обнаружено, что катодная поляризация увеличивает величину сорбции данных ионов, кроме того, при электросорбции в условиях катодной поляризации существенная часть ионов SO42- сорбируется необратимо, избыточная часть адсорбтива не десорбируется при изменении поляризации. Исследования показали, что процессы адсорбции ионов SO42- на неполяризованном и катодно-поляризованном угле КМ-2 могут быть удовлетворительно описаны моделями формальной кинетики, допускающей возможность химического лимитирования скорости таких процессов. Исходя из факта необратимости адсорбции исследуемых ионов, сделан вывод о влиянии химического механизма торможения на кинетику процесса электросорбции сульфата на АУ КМ-2 в условиях катодной поляризации. Полуэмпирическим методом PM3 с помощью программы Gaussian 09W проведено квантово-химическое изучение процесса адсорбции сульфат-иона на поверхности активированного угля, моделируемого кислородсодержащим углеродным кластером С97H22O6. Показано, что ионы SO42- могут давать прочные соединения с углеродным кластером.