Sintetinio majenito adsorbcinės savybės vario jonams

Abstract

Šio darbo tikslas yra ištirti vario jonų koncentracijos įtaką sintetinio majenito adsorbcinei gebai. Nustatyta, kad CaO-Al2O3-H2O sistemoje hidroterminės sintezės metu susidaro majenito prekursorius – katoitas bei lieka nedidelis kiekis portlandito. Antrajame sintezės etape katoitas buvo išdegtas 1 h 900 °C temperatūroje, kurioje jis visiškai suskyla ir susidaro majenitas, šio proceso metu identifikuotas ir portlandito skilimo produktas CaO. Nustatyta, kad 900 °C temperatūroje degto produkto paviršiaus plotas lygus 24,55 m2/g. Ištirta, kad bandinio porų paviršiuje susidaro stabilus adsorbuoto N2 vienmolekulis sluoksnis, esant santykiniams slėgiams 0,05  p/p0  0,35 ir apskaičiuota CBET konstantos vertė patvirtina, kad SBET skaičiavimai yra patikimi. Tyrimo rezultatai parodė, kad bandiniui yra būdingas histerezės reiškinys ir kad bandinyje vyrauja cilindrinės formos poros. Ištirta, kad didėjant vario jonų koncentracijai tirpale, maksimalus įsiterpusių vario jonų į sintetinio majenito struktūrą, taip pat didėjo nuo 50,5 mg/g iki 167 mg/g. Šio proceso metu efektyvumas pagal pradinio tirpalo koncentraciją yra toks: 1 g/l – 50 %; 2,5 g/l – 36 %; 5 g/l – 33 %. Nustatyta, kad vario jonai adsorbcijos procesai Cu(NO3)2 sistemoje vyksta gerokai efektyviau nei CuSO4 sistemoje. Ištirta, kad po 1 h proceso, naudojant mažiausios koncentracijos Cu(NO3)2 tirpalą, visi skystoje terpėje esantys vario jonai įsiterpę į majenito struktūrą, o CuSO4 sistemoje – tik 167 mg/g. Nustatyta, kad į sintetinio majenito struktūrą sorbcijos metu terpiasi ne tik vario jonai bet ir sulfato bei nitrato anijonai, kurie proceso metu visiškai persikristalizuoja į kitus giminingus junginius.

In this work, the effect of Cu2+ ions concentration on the adsorption capacity of synthetic mayenite was examined. Katoite was synthesized under hydrothermal conditions in the primary mixture, which consisted of aluminum and calcium oxides. It was determined that synthetic katoite at 900 °C temperature fully recrystallized to mayenite in this process also identified the portlandite decomposition product CaO. It was found that the specific surface area of calcination product at 900 °C temperature is equal 24.55 m2/g. In addition, the calculated CBET constant values confirmed that the calculated SBET value is correct because only one adsorption layer of nitrogen in 0.050.35 p/p0 range were formed. The calculation revealed that the hysteresis loops of mayenite, which was prepared at 900 °C temperature, is typical which characteristic for materials with well-defined cylindrical-like pore agglomerates. It was found that with increasing initial concentration of copper ions in the primary solution, the maximum amount of adsorbed Cu2+ ions by the synthetic mayenite also increased from 50.5 mg/g till 167 mg/g. Effective of this process according to the initial concentration of the solution is as follows: 1 g/l50 %; 2,5 g/l–36 %; 5 g/l–33 %. The results demonstrated that, the largest amount of Cu2+ ions were adsorbed from Cu(NO3)2 solution, meanwhile in CuSO4 solution, during the same period of time, only 167 mg Cu2+/g. It should be mentioned that mayenite also adsorbed NO3– and SO4 2–- anions and new compounds were formed.