Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2025 номер 6

Исследована сорбция катионов натрия, серебра, магния, кальция, меди, свинца, марганца, никеля и железа на сульфокатионите, полученном сульфированием некоксующегося длиннопламенного каменного угля ранней стадии метаморфизма Задубровского разреза Кемеровской области. Основной акцент в работе сделан на селективную сорбцию катионов тяжелых металлов (Pb²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺), представляющих особую опасность для экологии водных ресурсов и жизни человека. Исследуемый сульфокатионит получали обработкой угля концентрированной серной кислотой и олеумом. Динамическая ионообменная емкость сульфокатионита по сильнокислотным группам составляет 1.4 мг-экв. на 1 г Н-формы сухого сульфоугля (0.7 г-экв/дм³). Динамическим методом изучено равновесие ионного обмена протонов в SO₃H-группах сульфокатионита на катионы Na⁺, Ag⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺ из водных растворов при 298 К. Показано, что логарифмы исправленных коэффициентов селективности бинарных катионных обменов Cat/Н (Cat = Na⁺, Ag⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺) линейно зависят от эквивалентной доли катионов в сульфокатионите на основе длиннопламенного каменного угля. Наклоны прямых отражают энергетическую неравноценность обменных мест, дающих аддитивный вклад в энергию Гиббса системы при изменении противоионного состава сульфокатионита. Исследованный сульфокатионит обладает уникальными свойствами - высокой емкостью и селективностью сорбции катионов металлов из водных растворов. Селективность сорбции катионов тяжелых металлов и факторы разделения металл/протон между фазами раствора и сульфокатионита резко возрастают по мере уменьшения концентрации катионов металла в воде. Выявленная тенденция возрастает в ряду катионов тяжелых металлов: Mn²⁺ < Ni²⁺ < Cu²⁺ < Fe³⁺ < Pb²⁺. Полученные результаты перспективны для разработки методологии глубокой деминерализации воды ионообменной сорбцией катионов металлов сульфокатионитом на основе длиннопламенного каменного угля.