ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИИ КРАСИТЕЛЯ КИСЛОТНОГО СИНЕГО (К) РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ВОЛОКОН

Грицаева Кристина

класс 10 «А», школа № 8, г. Курск

Стяжкин Иван

класс 10 «В», гимназия № 4, г. Курск

Корчевский Алексей Анатольевич

научный руководитель, преподаватель кафедры органической и аналитической химии ЮЗГУ г. Курск

Сорбенты (от лат. Sorbens — поглощающий) — твердые тела или жидкости, избирательно поглощающие (сорбирующие) из окружающей среды газы, пары или растворённые вещества.

В зависимости от характера сорбции различают абсорбенты — тела, образующие с поглощённым веществом твёрдый или жидкий раствор, адсорбенты — тела, поглощающие (сгущающие) вещество на своей (обычно сильно развитой) поверхности, и химические поглотители, которые связывают поглощаемое вещество, вступая с ним в химическое взаимодействие [1, с. 299].

Твердые сорбенты подразделяются на гранулированные и волокнистые. Волокнистые сорбенты обладают более высокой кинетикой сорбции за счет более высокой удельной поверхности и большей доступности функциональных групп. Кроме того, волокнистые сорбенты обладают большими показателями по регенеративной способности, возможности повторного применения, что особенно актуально для промышленной сферы деятельности в целях устранения последствий от аварийного разлива нефти, нефтепродуктов, иных агрессивных веществ.

В связи с высокой актуальностью поиска новых форм сорбентов, нами было проведено исследование сорбции красителя кислотного синего К (двунатриевой соли 2,4-дисульфон-4',4"-динитрилодиэтил-трифениловой кислоты [2, с. 5]) различными видами волокон, в том числе производимыми на региональном предприятии ЗАО «Химволокно» г. Курска.

Рисунок 1. Строение молекулы красителя кислотного синего К

Выбор красителя был обусловлен его доступностью, широким ассортиментом полиамидных волокон для которых он предназначен, а также легкостью диагностики изменения его концентрации по показателям оптической плотности. В качестве объекта исследования были выбраны волокна капрон, шерсть и лавсан. Сорбция красителя исследовалась в статических и динамических условиях, а также в щелочной и кислой средах.

Сначала был построен калибровочный график зависимости концентрации от оптической плотности красителя, с использованием серии стандартных растворов. Полученное уравнение было использовано для расчета сорбции красителя (график 1).

График 1. Калибровочный график оптической плотности красителя

В статических условия шерсть, лавсан и капрон выдерживали в растворе красителя (с заранее известным значением концентрации) в течении 15, 30, 60, 120 и 150 минут, после чего измеряли оптическую плотность и по разнице концентраций определяли значение сорбции [3, с. 14]. Данные исследования представлены в таблице 1 и на графике 2.

Таблица 1.

Исследование сорбции красителя в статических условиях

График 2. Исследование сорбции красителя в статических условиях

Исследование сорбции красителя в зависимости от рН среды раствора красителя проводилось следующим образом: на аналитических весах взвешивали 5 образцов сорбента массой около 0,025 г, помещали в колбы и приливали с помощью пипетки 50,0 мл отобранного раствора с красителем.

В каждую колбу добавляли 0,1 мл, 0,2 мл, 0,5 мл 0,1 н раствора HCl, а также 0,1 мл и 0,5 мл 0,1 н NaOH. Пробы для извлечения красителя оставляли в статических условиях на 120 минут.

По истечении указанного времени измеряли рН равновесного раствора с помощью универсального иономера ИПЛ-140 и определяли содержание красителя в растворе. Данные исследования представлены в таблице 2 и на графике 3.

Таблица 2.

Исследование сорбции красителя в зависимости от рН раствора

График 3. Исследование сорбции красителя в зависимости от рН раствора

Для исследования сорбции красителя кислотного синего К различными видами волокон в химический стакан помещали 50 мл раствора красителя и перемешивали его с помощью магнитной мешалки в течение 150 минут, отбирая пробы каждые полчаса и исследуя их оптическою плотность. Полученные данные представлены в таблице 3 и на графике 4.

Таблица 3.

Исследование сорбции красителя в динамических условиях

График 4. Исследование сорбции красителя в динамических условиях

По результатам исследования нами были сформулированы следующие выводы:

1. Среди исследуемых волокон наибольшей сорбцией характеризуется шерсть, как в статических и динамических условиях, так и при различных значениях рН среды.

2.  Для капрона и лавсана сорбция выражена значительно меньше: для капрона примерно в 2 раза меньше сорбции шерсти в статике и динамике, а для лавсана наблюдается та же корелляция относительно капрона.

3.  Чем выше рН среды, тем больше значение сорбции красителя.

4.  Показатели статической сорбции различных волокон превосходят показатели динамической сорбции на 45—65 %, что соответствует литературным данным. Однако, эта зависимость не проявилась у лавсана ни в этом эксперименте, ни в серии дублирующих опытов.

Список литературы:

1.Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов / Под ред. А.И. Ермакова. — изд. 30-е, исправленное — М.: Интервал-Пресс, 2005. — С. 299.

2.ГОСТ 24235-80 — Красители органические. Кислотный синий К. Технические условия. — М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1987. — 10 с.

3.Желтов А.Я. Практикум по применению красителей: учеб. пособие / А.Я. Желтов. — М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2009. — С. 14. ISBN 978-5-7237-0707-8.