Физико-химические основы синтеза и применения тонкослойных неорганических сорбентов

Некоторые специальные задачи радиохимического анализа производственных растворов и природных вод, в частности, на содержание короткоживущих радионуклидов, включают концентрирование как предварительную стадию и требуют экспрессного проведения этой операции. Неорганические сорбенты в гранулированной форме, полученные известными способами (сушка, замораживание с последующим размораживанием, прессование, гранулирование окатыванием и прессформованием, импрегнирование и осаждение в пористых материалах, получение сферических частиц методом падающей капли [10, с.

Основное отличие неорганических сорбентов от органических ионообменников состоит в замедленности гелевой диффузии сорбируемых ионов. Причиной диффузионных затруднений является жесткость скелета неорганических полимерных и кристаллических фаз, отсутствие набухания, незначительный размер пор. Поэтому сорбционная способность неорганических сорбентов существенно зависит от степени развития их поверхности, что находит отражение в связи коэффициента закона Генри (k

) с величиной удельной поверхности (Sуд) [11, с.

k

= C

/C

= М

V

/?V

М

= М

V

/М

m h S

=k

hS

, (1)

здесь C

– концентрация сорбированного микрокомпонента в твердой фазе (моль/см

); C

– концентрация микрокомпонента в растворе (моль/см

); М

и М

– абсолютные количества микрокомпонента соответственно в твердой и жидкой фазах (число атомов); V

= ?V

= (hS?/m) m/? = hS

m, где V

и V

– общий объем сорбента и объем, доступный для сорбции (см

); m и m'=hS? – общая масса сорбента и масса сорбента, доступная для сорбции (г); h – толщина сорбционного слоя (см); S – поверхность сорбционного слоя (см

); ? -плотность сорбента (г/см

); S

=S/m – удельная поверхность сорбента (см

/г); k

= М

V

/М

m – коэффициент распределения, определяемый в опыте (см

/г).

k

=k

hS

(2)

Подобная зависимость коэффициента распределения от величины удельной поверхности подтверждается экспериментально [12].

Принципиально высокой удельной поверхностью могут обладать мелкодисперсные материалы с радиусом частиц, равным толщине сорбционного слоя (r=h).