ийнятним способом отримання є взаємодія між перманганатом калію і солями двовалентного марганцю (наприклад, рівняння 8).
б) Завантаження на основі катіоніту
За літературними даними [11] марганцевий каталізатор окислення можна приготувати на основі будь-якого катіоніту в Mn 2 + - формі, пропускаючи через нього розчин перманганату калію. Ми випробували в якості першої фільтруючого завантаження полістирольний сульфокатіоніт КУ-2-8, який був у шкільній лабораторії.
Обмінна ємність катіоніту складає 1,65 мекв/мл [5]. Теоретично за рахунок іонного обміну порція об'ємом 30 мл може поглинути 1386 мг заліза.
m (Fe 2 + ) = 1,65 мекв/мл В· 30 мл В· 28 мг/мекв = 1386 мг
Така маса заліза міститься в 49,5 літрах нашого робочого розчину. Нас цікавило, чи доцільно використовувати катіоніт в якості носія каталізатора, або краще використовувати його за прямим призначенням, тобто для іонообмінного вилучення катіонів металів з води.
Для формування каталітичного шару ми обробили катіоніт наступним чином: пропустили через нього 3-кратний обсяг 1 М розчину MnCl 2 (перевели в Mn 2 + - форму), потім пропустили такий же обсяг 0,5%-ного розчину перманганату калію і промили водою (4 рази по 50 мл). У результаті поверхня катіоніту покрилася шаром оксиду марганцю, на якому мало відбуватися прискорене окислення міститься у воді заліза та утримування його в фільтруючому шарі у вигляді осаду Fe (OH) 3 .
еоретіческі можливу кількість марганець (IV) оксиду на поверхні катіоніту становило:
m (MnO 2 ) = 1,65 мекв/мл В· 30 мл В· 87 мг/мекв: 2 = 2153 мг
Через модифікований катіоніт ми пропустили 6,5 літрів води до проскакування тривалентного заліза (див. таблицю 2). Кількість що виходить тривалентного заліза поступово збільшувалася. Двовалентне залізо виявилося дещо пізніше, що, швидше за все, пояснюється більш низькою чутливістю крапельного аналізу на Fe 2 + (див. додаток 2).
Таким чином, на катионите, модифікованому марганцевим каталізатором, вдалося затримати 28 мг/л В· 6,5 л = 182 мг заліза, тобто в 7,6 рази менше теоретично можливого іонообмінного поглинання. p> Наприкінці досвіду поверхню катіоніту покрилася рихлим чорним шаром. Окислювальна здатність плівки вичерпалася, швидше за все, за рахунок блокування активної поверхні в результаті адсорбції сполук заліза.
Описана в літературі [11] методика регенерації каталітичного шару шляхом промивання 0,1%-ним розчином перманганату калію не привела до відновлення реакційної здатності нашого катіоніту, а навпаки погіршила його дію (див. таблицю 2).
Після проведених дослідів ми прийшли до наступного висновку:
використання катіоніту як носія каталітичного шару недоцільно, оскільки, по-перше, не вдається регенерувати каталізатор;
по-друге, об'єм очищеної води виявився значно нижче, ніж розрахункова кількість для іонообмінного поглинання, по-третє, катіоніт - це спеціальна речовина, малодоступною населенню, а нам хотілося зробити установку з речовин, доступних пересічному споживачеві.
Таблиця 2. Очищення води шляхом фільтрування через катіоніт з каталітичним шаром (обсяг завантаження 30 мл).
Об'єм фільтрованої води
Зміст Fe 3 +
в момент проскакування
Зміст Fe 2 +
в момент проскакування
6,4 л
6,5 л
6,6 л
6,7 л
-
~ 0,3 мг/л
~ 0,5 мг/л
~ 1 мг/л
-
-
-
-
Після регенерації каталізатора 0,1%-ним розчином KMnO 4
0,1 л
0,2 л
0,3 л
0,4 ​​л
0,5 л
~ 1 мг/л
~ 2 мг/л
~ 3 мг/л
~ 3 мг/л
~ 5 мг/л
≤ 3 мг/л
~ 4 мг/л
~ 5 мг/л
~ 5 мг/л
~ 6 мг/л
в) Завантажування на основі піску
Основну частину наших дослідів ми провели, використовуючи як фільтруючого завантаження звичайний силікатна будівельний пісок. Перед використанням пісок ретельно відмивали від дрібних частинок багаторазовим взмучіваніе і зливанням каламутної води. Потім пісок сушили і просівали через сито. p> Для формування шару марганцевого каталізатора спочатку ми випробували описану в літературі [11,13] систему В« відновник MnCl 2 - окислювач KMnO 4 В», а також готовий препарат MnO 2 . Потім стали шукати заміну хлориду марганцю в реакції з марганцівкою, так як цю сі...
