Analysis of the Causes of Appearing Steps in Sorption Isotherms

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The paper analyzes the causes of the appearance of steps with plateaus of different lengths in sorption isotherms, based on experimental and literature data. Examples of step isotherms are given to illustrate each type of causes. It is shown that the following factors can cause the deviation of sorption isotherms from linearity and the appearance of steps: sorbent polyfunctionality, the presence of sorption sites with significantly different specificity to sorbate; sorbate heterogeneity, the presence of inert sorbable sorbate species; chemical transformation of sorbents in the course of sorption with the formation of new phases, including processes involving solution components; sequential change of sorption mechanisms.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

A. Voronina

Yeltsin Ural Federal University

Autor responsável pela correspondência
Email: av.voronina@mail.ru
Rússia, ul. Mira 19, Yekaterinburg, 620002

Bibliografia

  1. Панарин В.Ю., Баум Е.А., Ланин С.Н. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 3. С. 367–375.
  2. Eucken A. // Verhandl. Deutsch. Phys. Ges. 1914. Bd 16. S. 345–362.
  3. Polanyi M. // Verhandl. Deutsch. Phys. Ges. 1914. Bd 16. S. 1012–1016.
  4. Langmuir I. // J. Am. Chem. Soc. 1916. Vol. 38. Р. 2221–2295.
  5. Langmuir I. // J. Am. Chem. Soc. 1917. Vol. 39. Р. 1848–1906.
  6. Langmuir I. // J. Am. Chem. Soc. 1918. Vol. 40. Р. 1361–1403.
  7. Поляков Е.В. // Радиохимия. 2018. Т. 60. № 2. С. 159–166.
  8. Freundlich H.M.F. // J. Phys. Chem. 1906. Vol. 57. Р. 385–471.
  9. Темкин М.И. // ЖФХ. 1941. Т. 15. C. 296–332.
  10. Brunauer S., Emmett P.H., Teller E. // J. Am. Chem. Soc. 1938. Vol. 60. Р. 309–319.
  11. Redlich O., Peterson D.L. // J. Phys. Chem. 1959. Vol. 63. Р. 1024–1026.
  12. Dubinin M.M., Radushkevich L.V. // Proc. Acad. Sci. USSR. Phys. Chem. Sect. 1947. Vol. 55. Р. 331–333.
  13. Henry W. // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1803. Vol. 93. Р. 29–274.
  14. Воронина А.В., Бетенеков Н.Д., Недобух Т.А. Прикладная радиоэкология: учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. Изд. 2-е, перераб. 224 с.
  15. Егоров Ю.В. Статика сорбции микрокомпонентов оксигидратами. М.: Атомиздат, 1975. C. 250.
  16. Егоров Ю.В. // Соосаждение и адсорбция радиоактивных элементов. М.; Л.: Наука, 1965. С. 113–117.
  17. Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W., Moscou L., Pierotti R.A., Rouquerol J. and Siemieniewska T. // Pure Appl. Chem. 1985. Vol. 57. N 4. Р. 603–619.
  18. Sing K.S.W. // Pure Appl. Chem. 1982. Vol. 54. N 11. Р. 2201–2218.
  19. Thommes M., Kaneko K., Neimark A., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. // Pure Appl. Chem. 2015. Vol. 87. N 9–10. Р. 1051–1069.
  20. Иониты в химической технологии / Под ред. Б.П. Никольского, П.Г. Романкова. Л.: Химия, 1982. 416 с.
  21. Белинская Ф.А., Милицина Э.А. // Успехи химии. 1980. Т. 59. Вып. 10. С. 1904–1936.
  22. Вольхин В.В., Егоров Ю.В., Белинская Ф.А., Бойчинова Е.С., Малофеева Г.И. // Неорганические сорбенты. Ионный обмен: Сб. работ / Под ред. М.М. Сенявина. М.: Наука, 1981. С. 25–44.
  23. Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Иванов П.Н. Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 217 с.
  24. Вольхин В.В., Львович Б.И. // Химия и технология неорганических сорбентов: Межвуз. сб. науч. тр. Пермь, 1976. С. 68–73.
  25. Белинская Ф.А. // Ионный обмен и ионометрия / Под ред. Б.П. Никольского. Л., 1988. Вып. 6. С. 17–42.
  26. Белинская Ф.А. // Академик Б.П. Никольский. Жизнь. Труды. Школа / Под ред. А.А. Белюстина, Ф.А. Белинской. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2000. С. 179–195.
  27. Воронина А.В., Ноговицына Е.В., Семенищев В.С., Блинова М.О. Патент RU 2746194. 2021. // Б.И. 2021. № 2.
  28. Рыженьков А.П. Тонкослойные оксидномарганцевые покрытия: Дис. … к.х.н. Свердловск, 1981. 147 с.
  29. Денисова Т.А. Состояние протонсодержащих групп в сорбентах на основе оксигидратных, гетерополиметаллатных и цианоферратных фаз: Автореф. дис. … д.х.н. Екатеринбург: ИХТТ Уро РАН, 2009. 46 с.
  30. Перехожева Т.Н., Шарыгин Л.М., Малых Т.Г. // Радиохимия. 1982. T. 24. № 3. С. 295–298.
  31. Воронина А.В., Семенищев В.С. // Радиохимия. 2013. Т. 55. № 1. С. 61–64.
  32. Voronina A.V., Semenishchev V.S. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2016. Vol. 307. N 1. Р. 577–590.
  33. Егоров Ю.В., Любимов А.С. // Радиохимия. 1969. Т. 11. № 2. С. 215–221.
  34. Бетенеков Н.Д., Василевский В.А., Недобух Т.А., Егоров Ю.В. // Радиохимия. 1984. Т. 26. № 4. С. 432–439.
  35. Денисов Е.И., Бетенеков Н.Д. // Радиохимия. 2018. Т. 60. № 4. С. 332–339.
  36. Денисов Е.И., Бетенеков Н.Д., Шарыгин Л.М. // Радиохимия. 2016. Т. 58. № 1. С. 59–66.
  37. Воронина А.В., Блинова М.О., Куляева И.О., Санин П.Ю., Семенищев В.С., Афонин Ю.Д. // Радиохимия. 2015. Т. 57. № 5. С. 446–452.
  38. Blinova M.O., Glazunova Y.V., Voronina A.V. // AIP Conf. Proc. 2019. Vol. 2174. ID 020010.
  39. Voronina A.V. // Radiochemistry. 1995. Vol. 37. N 6. P. 538.
  40. Воронина А.В. Синтез, исследование свойств и определение областей применения тонкослойных неорганических сорбентов на основе нетканых фильтрующих материалов: Дис. … к.х.н. Екатеринбург, 1995. 137 с.
  41. Попов В.Е., Ильичева Н.С., Степина И.А., Маслова К.М. // Радиохимия. 2011. Т. 53. № 1. С. 86–90.
  42. Voronina A.V., Gorbunova T.V., Semenishchev V.S. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2017. Vol. 312. N 2. P. 241–254.
  43. Волков И.В., Поляков Е.В., Денисов Е.И., Иошин А.А. // Радиохимия. 2017. Т. 59. № 1. С. 63–70.
  44. Бетенеков Н.Д., Губанова А.Н., Егоров Ю.В., Попов В.И., Пузако В.Д., Черемухин Ю.Г., Царев Б.А. // Радиохимия. 1976. Т. 8. № 4. С. 622–627.
  45. Бетенеков Н.Д., Егоров Ю.В., Пузако В.Д., Лисиенко Д.Г. // Радиохимия. 1971. Т. 13. № 6. С. 821–836.
  46. Бетенеков Н.Д., Пузако В.Д., Егоров Ю.В. // Радиохимия. 1971. Т. 13. № 5. С. 755–757.
  47. Бетенеков Н.Д., Пузако В.Д., Егоров Ю.В. // Радиохимия. 1971. Т. 13. № 6. С. 925–926.
  48. Бетенеков Н.Д., Егоров Ю.В., Пузако В.Д. // Радиохимия. 1974. Т. 16. № 1. С. 20–26.
  49. Бетенеков Н.Д., Егоров Ю.В., Пузако В.Д. // Радиохимия. 1980. Т. 22. № 1. С. 30–37.
  50. Поляков Е.В. Реакции ионно-коллоидных форм микрокомпонентов и радионуклидов в водных растворах. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 279 с.
  51. Поляков Е.В., Бетенеков Н.Д., Егоров Ю.В. // Радиохимия. 1983. Т. 25. № 6. С. 753–758.
  52. Поляков Е.В., Егоров Ю.В., Панфилова Л.В. // Радиохимия. 1996. Т. 36. № 1. С. 29–32.
  53. Поляков Е.В., Егоров Ю.В., Ильвес Г.Н. // Радиохимия. 1999. Т. 41. № 4. С. 336–340.
  54. Поляков Е.В., Денисов Е.И., Волков И.В. // Радиохимия. 2021. Т. 63. № 6. С. 545–552.
  55. Волков И.В., Поляков Е.В. // Радиохимия. 2020. Т. 62. № 2. С. 93–113.
  56. Пан Л.С., Зильберман М.В., Вольхин В.В. // ЖПХ. 1986. Т. 59. № 4. С. 1866–1868.
  57. Зильберман М.В., Кузнецов В.Г., Вольхин В.В. // ЖНХ. 1974. Т. 19. № 7. С. 1838–1841.
  58. Вольхин В.В., Калинин Н.Ф., Зильберман М.В. // Неорганические ионообменники. Синтез, структура, свойства. Пермь, 1977. С. 32–36.
  59. Зильберман М.В., Вольхин В.В., Калинин Н.Ф. // Коллоид. журн. 1978. Т. 40. № 5. С. 982–985.
  60. Алесковский В.Б. Стехиометрия и синтез твердых соединений. Л.: Наука, 1976. 140 с.
  61. Clearfield A., Medina A.S. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1973. Vol. 35. P. 2985–2992.
  62. Филина Л.П., Белинская Ф.А. // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. физ. хим. 1994. Вып. 2. С. 77–83.
  63. Воронина А.В., Орлов П.А. // Радиохимия. 2021. Т. 63. № 1. С. 42–53.
  64. Voronina A.V., Semenischev V.S., Nogovitsyna E.V., Betenekov N.D. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2013. Vol. 298. P. 67–75.
  65. Orlov P.A., Voronina A.V., Blinova M.O., Yakovlev G.A., Semenishchev V.S. // AIP Conf. Proc. 2017. Vol. 1886. ID 020058.
  66. Ноговицына Е.В. Получение и свойства поверхностно-модифицированных сорбентов для извлечения цезия. Дис. … к.х.н. Екатеринбург, 2011. 169 с.
  67. Тананаев И.В., Сейфер Г.Б., Харитонов Ю.Я., Кузнецов В.Г., Корольков А.П. Химия ферроцианидов. М.: Наука, 1971. 320 с.
  68. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1979. 5-е изд. 480 с.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Strontium sorption isotherms from tap water, pH 7.8 ± 0.1, phase contact time 1 week: a - GDT (1) and NKF-GDT (2) [32]; b - MD-Cl.

Baixar (120KB)
Metadados
3. Fig. 2. Isotherm of uranium sorption by TG-TAC sorbent from seawater, pH 8.2 [34].

Baixar (118KB)
Metadados
4. Fig. 3. Isotherms of sorption from tap water, pH = 7.8 ± 0.1: a - caesium by sorbents Cl (1) and NKF-Cl (2) according to [37]; b - strontium by sorbents Cl (1) and NKF-Cl (2) according to [38]; c - strontium by sorbent TG-Cl [39]; d - strontium by TF-NTFM [40].

Baixar (499KB)
Metadados
5. Fig. 4. Isotherms of 207Bi sorption from thermal waters of the Cheleken Peninsula by cellulose-based thin-layer copper sulfide as a function of pH when 207Bi label was introduced from nitric acid solution [50].

Baixar (149KB)
Metadados
6. Fig. 5. Isotherms of caesium sorption from tap water by NKF-Kl sorbent (calcium form). pH 7.4 ± 0.1, phase contact time 1 week.

Baixar (120KB)
Metadados
7. Fig. 6. Isotherms of caesium sorption from tap water by sorbents: a - NKF-GDT (1 - experimental curve, 2 - theoretical) [64]; b - Gl (1) and NKF-Gl (2), according to [37]. pH 7.8 ± 0.1, contact time of phases 1 week.

Baixar (363KB)
Metadados
8. Fig. 7. Sorption of strontium by NKF-Gl (a), NKF-Kl (b) sorbents from seawater, pH 8.0 ± 0.1.

Baixar (308KB)
Metadados
9. Fig. 8. Dependence of 90Sr state forms in seawater on pH.

Baixar (237KB)
Metadados
10. Fig. 9. Solubility curves of strontium sulfate (a) and strontium carbonate (b) taking into account complexation (K), formation of hydroxocomplexes (G), total complexes and hydroxocomplexes (G+K) and without taking into account complexation (without KO).

Baixar (534KB)
Metadados
11. Fig. 10. Dependence of the proportion of precipitated strontium sulfate and carbonate on the pH of seawater and strontium concentration in solution: a - natural strontium content in seawater 0.003 mg/l, b - strontium concentration 100 mg/l, c - strontium concentration 1000 mg/l.

Baixar (622KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024