к.х.н., доцент, кафедра физической и аналитической химии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Cand. Sci. (Chem.), assistant professor, Department of physical and analytical chemistry, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
к.т.н., доцент, кафедра пожарной безопасности, ул. Краснознаменная, 231, г. Воронеж, 394052, Россия
Сand. Sci. (Engin.), Associate Professor, Department of Fire Safety, Krasnoznamennay st., 231, Voronezh, 394052, Russia
к.х.н., доцент, кафедра физики и химии, ул. Старых Большевиков, 54 «А», г. Воронеж, 394064, Россия
Сand. Sci. (Chem.), assistant professor, Department of physics and chemistry, Old Bolsheviks st., 54A, Voronezh, 394064, Russia
В работе изучена сорбция алифатических аминокислот глицина и α-аланина aминофосфоновым ионообменником и описана динамика сорбции с помощью кинетического уравнения. Экспериментальные исследования проводились на сконструированной экспериментальной установке с неподвижным слоем ионообменника, в которой очищаемый и регенерирующий растворы пропускаются через слой сорбента в различных направлениях. Гетерогенный процесс ионного обмена включает транспорт ионов сорбтива в жидкой фазе к поверхности зерна и удаление от нее десорбируемых ионов, межфазный перенос, диффузию сорбируемых и десорбируемых ионов внутри зерна, поскольку не все функциональные группы сорбента локализованы на поверхности, и обратимую реакцию ионного обмена. Кинетическое уравнение модели Томаса учитывает многостадийность сорбции и адекватно описывает зависимость степени извлечения компонента от продолжительности контакта раствора со слоем ионообменника. Уравнение модели Томаса модернизировано с учетом влияния на динамику процесса диффузионных сопротивлений в каналах слоя и зернах ионообменника в колонне с неподвижной загрузкой. Модернизированная модель применена для описания динамики ионного обмена алифатических аминокислот на аминофосфоновом ионообменнике и показана возможность использования модели одномерного капиллярного течения для оценки диффузионного сопротивления при движении жидкости в каналах слоя ионообменника. Проверено согласование расчетных и экспериментальных выходных кривых сорбции алифатических аминокислот из водных растворов различной концентрации. Показано, что модернизированная модель адекватно описывает зависимость степени извлечения аминокислот от продолжительности контакта раствора со слоем полиамфолита при различных скоростях подачи очищаемого раствора.
The sorption of the aliphatic amino acids glycine and α-alanine by an aminophosphonic ion exchanger is studied and the dynamics of sorption is described using a kinetic equation. Experimental studies were carried out on a designed experimental setup with a fixed ion exchanger layer, in which the purified and regenerating solutions are passed through the sorbent layer in various directions. The heterogeneous ion exchange process includes the transport of sorbent ions in the liquid phase to the grain surface and the removal of desorbed ions from it, interphase transfer, diffusion of sorbed and desorbed ions inside the grain, since not all functional groups of the sorbent are localized on the surface, and a reversible ion exchange reaction. The kinetic equation of the Thomas model takes into account the multistage sorption and adequately describes the dependence of the degree of extraction of the component on the duration of contact of the solution with the ion exchanger layer. The equation of the Thomas model has been modernized taking into account the effect on the dynamics of the process of diffusion resistances in the channels of the layer and the grains of the ion exchanger in a column with a fixed loading. The upgraded model is applied to describe the dynamics of ion exchange of aliphatic amino acids on an aminophosphonic ion exchanger and the possibility of using a one-dimensional capillary flow model to estimate the diffusion resistance during fluid movement in the channels of the ion exchanger layer is shown. The agreement of the calculated and experimental output curves of sorption of aliphatic amino acids from aqueous solutions of various concentrations has been verified. It is shown that the upgraded model adequately describes the dependence of the degree of amino acid extraction on the duration of contact of the solution with the polyampholite layer at different feed rates of the purified solution.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.