Adsorption of sodium cyanide on activated carbon

• Autorzy: Stelmaszuk W

Warianty tytułu

PL

Adsorpcja cyjanku sodu na węglach aktywnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Katastrofy i awarie chemiczne spowodowały wielokrotnie skażenie środowiska przyrodniczego, zatrucia i śmierć ludzi. Zagrożenie skażeniami ludności i środowiska naturalnego można rozpatrywać w czterech aspektach: zatruć ludzi i skażeń w zakładach stosujących cyjanki w procesach technologicznych, awarii i katastrof chemicznych, akcji terrorystycznych i dywersyjnych z zastosowaniem trucizn sabotażowo- dywersyjnych, działań wojennych z zastosowaniem środków trujących lub w wyniku których zostaną uszkodzone zakłady i instalacje stosujące cyjanki w procesach technologicznych. Zbadano adsorpcję cyjanku sodu z roztworów wodnych na polskich przemysłowych węglach aktywnych ML, CWZ-3, Cf, AG-5, AG-2u, N, AHD oraz węglach aktywnych otrzymanych przez autora w warunkach laboratoryjnych WP/W, WS-10, WS-11, WS-12, WS-13, WS-14, WS-15, WS-16. Izotermy adsorpcji cyjanku sodu dla wyżej wymienionych węgli aktywnych wyznaczono dla szeregu stężeń początkowych od 10 mg/dm³ do 1000 mg/dm³ (ML, CWZ-3, Cf, AG-5, AG-2u, N, AHD) oraz dla stężeń początkowych od 10 mg/dm³ do 1500 mg/dm³ (WP/W, WS-10, WS-11, WS-12, WS-13, WS-14, WS-15, WS-16) dla ustalonej równowagi sorpcyjnej. Do opisów procesu adsorpcji cyjanku sodu z roztworów wodnych z wykorzystaniem węgli aktywnych zastosowano równania izoterm adsorpcji Freundlicha, Langmuira, BET, Dubinina-Astachowa – wyznaczono współczynniki wymienionych równań. W oparciu o równania izotermy adsorpcji Langmuira i BET wyznaczono pojemności warstwy adsorpcyjnej oraz powierzchnie właściwe sorbentów. Stwierdzono, że najwyższe pojemności sorpcyjne w stosunku do cyjanku sodu posiadają węgle aktywne WS-14, WS-15, WS-12 i ML, najniższe zaś węgle AHD oraz N. Wykazano, że wielkość adsorpcji cyjanku sodu na badanych węglach aktywnych zależna jest od wartości współczynników k oraz n równania Freundlicha. Większa wartość współczynnika k odpowiadała większej pojemności adsorpcyjnej węgla aktywnego. W ujęciu termodynamicznym współczynnik n równania Freundlicha jest przyjmowany jako stała oddziaływania między adsorbowanymi cząsteczkami. Zwykle n jest większe od jedności, co oznacza, że adsorbowane molekuły odpychają się. Stała B równania Dubinina-Astachowa (dla n = 1) może więc zostać przyjęta jako wielkość określająca siłę wzajemnego odpychania się adsorbowanych cząsteczek. Do analizy procesu adsorpcji cyjanku sodu z roztworów wodnych z uwzględnieniem parametrów energetycznych (E), granicznej pojemności adsorpcyjnej (Va) i struktury mikroporowatej (B) zastosowano równanie Dubinina-Astachowa. Ustalono zależności pomiędzy wartością stałej B = (2,303R/E)n równania Dubinina-Astachowa (dla wykładnika potęgowego n = 1) a współczynnikiem 1/n równania Freundlicha. Stwierdzono, że większej wartości współczynnika n równania Freundlicha odpowiada mniejsza wartość stałej B. Im więc jest mniejsza wartość stałej B (dla n = 1 i danego węgla) tym wzajemne oddziaływania cząsteczek adsorbatu jest intensywniejsze. Zależność stałej B równania Dubinina-Astachowa od stałej 1/n równania Freundlicha może być opisana wzorem: B • 102 = 1,27/n. Wyznaczono według równania Dubnina-Astachowa, charakterystyczną energię adsorpcji E dla analizowanych węgli aktywnych. Dla wykładnika potęgowego n = 1 równania DA wynoszą one od 4,07 kJ/mol dla węgla Cf do 12,86 dla węgla ML i 13,99 dla węgla WS-13, dla n = 2 wartości parametru energetycznego E wynoszą od 15,17 kJ/mol do 27,29 kJ/mol, zaś dla n = 3 wartość E zawiera się w granicach od 21,57 kJ/mol do 30,18 kJ/mol. Graniczna wielkość adsorpcji ao i graniczna objętość adsorpcyjna Va wraz ze wzrostem wykładnika potęgowego równania Dubinina-Astachowa zmniejsza się, co prowadzi do wniosku, że liczba moli (tj. ao) potrzebna do zapełnienia ciekłym adsorbatem mikroporów 1 grama adsorbenta zmniejsza się wraz ze wzrostem wykładnika potęgowego równania Dubinina-Astachowa. Współczynniki korelacji dla wszystkich analizowanych izoterm adsorpcji jest wysoki i bliski jedności. Świadczy to o wysokiej zgodności danych eksperymentalnych adsorpcji cyjanku sodu z roztworów wodnych z równaniami Freundlicha, Langmuira, BET i Dubinina-Astachowa.

Słowa kluczowe

PL

cyjanek sodu; węgiel aktywny; skażenie środowiska

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: Tom 14
• Strony: 225--246
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., tab.

Twórcy

autor

Stelmaszuk W

• Foundation INTERGLOBE, Białystok, Poland

Bibliografia

• 1. Choma J., Jaroniec M., Brauer P., Poosch H.R.: Zastosowanie równań Jarońca-Chomy i Brunauera-Emmetta-Tellera do opisu adsorpcji benzenu na mikroporowatych węglach aktywnych. Chemia Stosowana. 1989. № 4, 595–602.
• 2. Dutkiewicz T.: Chemia toksykologiczna. Wyd. PZWL. Warszawa 1974.
• 3. Forowicz K.: Katastrofy chemiczne. Rzeczypospolita. Warszawa 1995. 132, 21.
• 4. Freundlich H.M.F.: Über die Adsorption in Lösungen. Z. Phys. Chem-Leipzig. 57A. 1906, 385÷470.
• 5. Franke S.: Lehrbuch der Militärchemie. Deutscher Military-Verlag. Berlin 1967.
• 6. Grochowski J., Woliński I.: Bojowe środki trujące. Wyd. MON. Warszawa 1973.
• 7. Grochowski J., Głozak S.: Chemia środków trujących. Wyd. WAT. Warszawa 1973.
• 8. Langmuir I.: The constitution and Fundamental properties of solids an liquids. J. Amer. Chem. Soc. 1916. Vol. 38 (II), 2221–2295.
• 9. Langmuir I.: The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum. J. Am. Chem. Soc. 1918. Vol. 40, 1361–1403.
• 10. Lodewyck P.: Adsorption on activated carbon: one underlying mechanism. Recent advances in adsorption processes for environmental protection and security. NATO Advanced Research Workshop ARW’ 2006. Sept. 9–12 2006. Kiev. Ukraine. 9–10.
• 11. Ościk J.: Adsorption. PWN – Polish Scientific Publisher. Ellis Horwood Limited. Warszawa 1982.
• 12. Podręcznik. Związki ogólnotrujące. Wydanie II. Pod red. W. Stelmaszuk. Białystok 1995.
• 13. Praca zbiorowa. Toksykologia kliniczna. Red. naukowa T. Bogdanika. PZWL. Warszawa 1988.
• 14. Praca zbiorowa. Toksykologia. Red. naukowa W. Senczuk. PZWL. Warszawa 1990.
• 15. Stelmaszuk W.: Oczyszczanie wody skażonej wybranymi środkami trującymi metodami adsorpcji oraz biodegradacji. Rozprawa doktorska. Politechnika Białostocka. Białystok 1985.
• 16. Stelmaszuk W.: Oczyszczanie wody na potrzeby ludności, rolnictwa i przemysłu rolno-spożywczego z zastosowaniem węgli aktywnych. Wydawnictwo Fundacja Życie w Zdrowiu. Białystok 1994.
• 17. Stelmashuk V., Characteristics of granular activated carbons. Journal of Water Chemistry and Technology. Allerton Press, Inc. New York 1997. Vol. 19. № 12, 31–38.
• 18. Stelmaszuk V.: Adsorption purification of water from sodium cyanide. Journal of Water Chemistry and Technology. Allerton Press, Inc. New York 1997. Vol. 21. № 1, 33–41.
• 19. Stelmaszuk V.: Adsorption of o-isopropylmethyl fluorophosphonate from the aqueous solution using activated carbons. Journal of Water Chemistry and Technology. Allerton Press, Inc. New York 1998. Vol. 20 № 10, 33–39.
• 20. Stelmaszuk W.: Adsorpcyjne oczyszczanie wody zanieczyszczonej związkami fosforoorganicznymi na potrzeby ludności i rolnictwa. Wydawnictwo Naukowe EKOGLOB. Białystok 1999.
• 21. Stelmaszuk W.: Oczyszczanie wody na potrzeby ludności, rolnictwa i przemysłu rolno-spożywczego z zastosowaniem węgli aktywnych,. Wydanie II. Wyd. Naukowe EKOGLOB. Białystok 2000.
• 22. Stelmaszuk V., Klimienko N.: Adsorption of N,N-dimethylamido-o-ethyl cyanophosphate from neutral aqueous solution on activated carbons. Journal of Water Chemistry and Technology. Allerton Press, Inc. New York 2003. V. 25. № 5, 18–26.
• 23. Stelmaszuk W., Stanisławska A.: Zagrożenia terrorystyczne w XXI wieku. Series Terrorism 2. Wyd. Naukowe INTERGLOB. Białystok 2004.
• 24. Stelmaszuk W., Antoniuk A., Redkovsky N.: The mathematical and computer simulation of processes of counteraction to terroristic actions. Series Terrorism 1. Scientific editor Vieslav Stelmashuk. Edition II. Publisher – The Institute of Problems of Radicalism. Kiev 2011.
• 25. Stelmaszuk W.: Zagrożenia systemów zaopatrzenia w wodę atakami terrorystycznymi z zastosowaniem trucizn sabotażowo-dywersyjnych. [w:] Bezpieczeństwo granic Rzeczypospolitej Polskiej, Red. naukowa A. Konopka, G. Sobolewski. Wyd. Wyższa Szkoła Administracji Publicznej. Białystok 2011, 399–416.
• 26. Stelmaszuk W.: Terroryzm w XXI wieku. Edition I. Publisher – The Institute of Problems of Radicalism. Seria Terrorism 4. Kiev 2012.
• 27. Stelmaszuk W.: Адсорбция и биосорбция фосфорорганических отравляющих веществ из воды. Publishers – The Institute of Ecotechnology and Resources Conservation. Kiev 2012.
• 28. Болдырев А.И.: Физическая и коллоидная химия. Изд. Высшая школа. Москва 1983.
• 29. Брунауэр C.: Адсорбция газов и паров. Изд-во иностр. лит. Москва 1948.
• 30. Грег С., Синг К.: Адсорбция. Удельная поверхность. Пористость. Изд. Мир. Москва 1984.
• 31. Дубинин М.М.: Физико-химические основы сорбционной техники. Изд. ОНТИ, Госхимтехиздат. Москва - Ленинград 1932.
• 32. Дубинин М.М.: Методы вычисления статистического распределения объема и поверхности пор сорбентов на основании сорбционных измерении. [в:] Методы исследования структуры высокодисперсных и пористых тел. Изд-во АН СССР. Москва 1958.
• 33. Дубинин М.М.: Адсорбция и пористость. Изд. ВАХЗ. Москва 1972.
• 34. Дубинин М.М.: О рациональных параметрах пористой структуры промышленных активных угли. [в:] Адсорбенты, их получение, свойства и применение. Изд. Наука. Ленинград 1978. 4–9.
• 35. Дубинин M.M.:, Микропористые структуры углеродных адсорбентов. Общая характеристика микро- и супермикропор для щелевидной модели. Изв. АН СССР. Сер. Хим. № 8. 1979, 1691–1696.
• 36. Кельцев Н.В.: Основы адсорбционной техники. Изд. Химия. Москва 1976.
• 37. Когановский A.M., Левченко Т.М.: О применимости уравнения ТОЗМ к адсорбции из растворов активными углями. Журнал физической химии. 1972. Т. 46. № 7, 1789–1793 .
• 38. Когановский А.М., Левченко Т.М., Кириченко В.А.: Адсорбция растворенных веществ. Изд. Наукова думка. Киев 1977.
• 39. Когановский А.М., Клименко Н.А., Левченко Т.М., Марутовский Р.М., Рода И.Г.: Oчистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжению. Изд. Химия. Москва 1983.
• 40. Справочник. Вредные вещества в промышленности. Под ред. Н.В. Лазарева, И.Д. Гадаскиной. Изд. Химия. Ленинград 1977, т. 1, т. 2, т. 3.
• 41. Справочник. Вредные вещества в промышленности. Под ред. Э.Н. Левиной, И.Д. Справочник. Изд. Химия. Ленинград 1985.
• 42. Стельмашук В.: Активные угли для очистки воды от фосфор- и фторорганических отравляющих веществ. Экотехнологии и ресурсосбережение. Киев 2003. № 6, 56–62.
• 43. Стельмашук В.: Угрозы Польше, Украине и России террористическими атаками с применением отравляющих веществ и других видов оружия массового поражения. Изд. Центр „НОМОС”. Чорноморська безпека, Севастополь 2011. № 2 (20), 79–81.
• 44. Франке З.: Химия отравляющих веществ. Изд. Химия. Москва 1973. Т. 1, Т. 2.