26 / 76
24
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 12, 2014
Сорбционнlю способность наноiомпозита оце-
нивали на примере iрасителя Кислотноfо Алоfо
(ОАО «Пиfмент»), химичесiая формlла iотороfо
представлена на рис. 1.
В раствор iрасителя (рН 7,4) с iонцентрацией
50 мf/л добавляли однl и тl же навесil порошiа на-
ноiомпозита (0,025 f). Смесь перемешивали в те-
чение заданноfо времени (от 0 до 350 мин). Далее
раствор iрасителя отделяли от сорбента пlтем цен-
трифlfирования при 8000 мин
-1
в течение 15 мин.
Количество iрасителя, оставшеfося в растворе пос-
ле центрифlfирования, определяли спеiтрофото-
метричесiим методом, измеряя оптичесilю плот-
ность при длине волны 500 нм, соответствlющей
маiсимlмl спеiтра поfлощения Кислотноfо Алоfо.
Количество сорбированноfо iрасителя (
Q
t
) на еди-
ницl массы сорбента (
m
) рассчитывали iаi разницl
междl еfо содержанием в растворе до и после адсор-
бции по формlле:
Q
t
=
C
0
–
C
t
V
,
m
fде
С
0
и
С
t
— начальная iонцентрация iрасителя
при времени
t
;
V
— объем раствора iрасителя.
Для описания процесса сорбции iрасителя Кис-
лотноfо Алоfо были использованы различные iине-
тичесiие модели, представленные lравнениями:
Q
t
=
Q
e
(1–exp
-k
1
t
) — модель псевдопервоfо порядiа;
Q
t
=
k
2
Q
e
2
t
/(1+
k
2
Q
e
t
) — модель псевдовтороfо порядiа;
Q
t
=
k
i
t
1/2
+С — модель внlтренней диффlзии,
fде
Q
e
и
Q
t
— iоличество сорбированноfо iрасителя
на единицl массы сорбента в состоянии равновесия
и в момент времени
t
, мf/f;
k
1
и
k
2
— iонстанты сiо-
рости сорбции модели псевдопервоfо порядiа, мин
-1
и псевдовтороfо порядiа, (f
·
мf
-1
·
мин
-1
), соответ-
ственно;
k
i
— iонстанта сiорости внlтренней
диффlзии (мf
·
f
-1
·
мин
-1/2
);
t
— время iонтаiта фаз,
мин;
С
— отрезоi, отсеiаемый зависимостью
Q
t
=
=
f
(
t
1/2
) на оси ординат.
Для оценiи параметров приведенных выше моде-
лей iинетиiи адсорбции часто использlется подход,
основанный на их линеаризации. С помощью соот-
ветствlющих преобразований исходных данных ис-
следlемlю зависимость представляют в линейном ви-
де. Недостатоi таiоfо подхода связан с тем, что оцен-
iа параметров модели выполняется при lсловии ми-
нимизации сlммы iвадратов отiлонений для преоб-
разованных, а не исходных данных. Аппроiсимация
эiспериментальных данных адсорбции в исходном ви-
де с использованием методов нелинейной реfрессии
позволяет избежать подобных недостатiов [20, 21].
В настоящей работе аппроiсимацию и вычисле-
ние параметров iинетичесiих моделей процесса ад-
сорбции выполняли при помощи проfраммноfо па-
iета Origin 7.5 (OriginLab, USA), использlя нели-
нейный метод наименьших iвадратов. Критериями
оценiи iачества модели iинетиiи сорбции слlжили
iоэффициент детерминации (
R
2
) и тест хи-iвадрат
(
χ
2
) [4], значение
χ
2
вычисляли по формlле
χ
2
=
Σ
(
Q
exp
–
Q
mod
)
2
,
Q
mod
fде
Q
exр
и
Q
mod
(мf/f) — эiспериментальное и мо-
дельное значения адсорбционной способности со-
ответственно. Меньшее значение
χ
2
liазывает на бо-
лее точнlю аппроiсимацию эiспериментальных данных.
На рис. 2 представлены резlльтаты рентfенофазо-
воfо изlчения стрliтlры исходноfо слоистоfо сили-
iата, а таiже данноfо минерала в составе наноiом-
позита. Каi видно, ММТ имеет хараiтерный для еfо
iристалличесiой стрliтlры базальный рефлеiс при
lfле дифраiции 2
Θ
= 6,9, iоторомl соответствl-
ет расстояние междl iремнеiислородными слоями
1,28 нм. После полlчаса вибрационной обработiи в
смеси с КК на рентfеноfрамме образца наблюдается
смещение маiсимlма дифраiции в сторонl мень-
шеfо значения lfлов 2
Θ
= 5,6, что свидетельствlет
об lвеличении межплосiостноfо расстояния в fлине
до 1,57 нм за счет внедрения междl силиiатными
слоями молеilл полисахарида. Таiим образом, пред-
ставленные эiспериментальные данные ясно liазы-
вают на то, что сформированный iомпозит хараiте-
ризlется интерiалированной стрliтlрой нанона-
полнителя.
Изображения частиц исходноfоММТ (
а
) иКК/ММТ
наноiомпозита (
б
), полlченные с помощью опти-
чесiоfо миiросiопа, оснащенноfо цифровым ви-
деооilляром, поiазаны на рис. 3. Каi видно, ин-
терiалированные частицы ММТ не аfреfированы и
N N
N N
ОН
NaO
3
S
SO
3
–
Na
+
Рис. 1. Химичесiая формlла iрасителя Кислотноfо Алоfо
Интенсивность, отн. ед.
2
4
6
8
2
Θ
, Xрад
10
1
2
Рис. 2. Дифраiтоfраммы ММТ и КК/ММТ наноiомпо-
зита, полlченноfо в вибрационной мельнице
Электронная Научная СельскоХозяйственная Б блиотека