THERMODYNAMIC CALCULATIONS OF ION-EXCHANGE SORBATION OF IRON IONS ON CLINOPTYLOLITE

Autor: Milyovich, S. S., Gomonaj, V. I., Fizer, M. M.
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Науковий вісник Ужгородського університету. Серія "Хімія"; Том 1, № 43 (2020); 61-65
Scientific Bulletin of the Uzhhorod University. Series «Chemistry»; Том 1, № 43 (2020); 61-65
ISSN: 2414-0260
Popis: Increased content of iron in water, impairs its quality and, in many cases, makes it impossible to use such water for home and industrial needs. Although iron is the basis of many biochemical processes in the human body, its excess content can have many negative effects. According to WHO standards, the permissible content of iron in drinking water is 0.3 mg/l. The high iron content is observed in the natural waters of many regions ofUkraineand other countries. This phenomenon is often not connected with anthropogenic influence but caused by the peculiarity of the geomorphological structure of the area. Therefore, the development of new and improvement of the existing methods of water desalination (iron removal) is a pressing issue.The methods of water desalination can be divided into four different categories: traditional techniques, biological methods, processes based on membrane technologies, and methods based on nanotechnologies. Among the traditional methods, one of the main approaches is ion-exchange.In this work, quantum-chemical calculations of iron ion exchange processes on clinoptilolite (structural type HEU) and its modified forms are carried out. The calculations used the software xTB. The semi-empirical GFN2-xTB method was chosen as the primary method, based on a modified density functional theory, namely the Density Functional based Tight Binding (DFTB) approach.Iron atoms were considered in oxidation states 2 and 3. Also, they considered the possible electronic states of each of the ions and sorption products (low spin state - multiplicity 1 and 2 in the case of Fe2+ and Fe3+, respectively, and high spin state - multiplicity 5 and 6 in the case of Fe2+ and Fe3+, respectively).Fe(H2O)6n+ + Zeo-X(H2O)a = X(H2O)6 + Zeo-Fe(H2O)b + y (H2O)6 (1) The thermodynamic calculations of the ion exchange (1) indicate the possibility of the forward reaction run (ΔG
Підвищений вміст Феруму у воді, погіршує її якість та, у багатьох випадках, робить неможливим використання такої води у побуті та промисловості. Хоча Ферум і є основою багатьох біохімічних процесів у організмі людини, його надлишковий вміст може спричиняти ряд негативних наслідків. Відповідно до стандартів ВООЗ, допустима вміст Феруму в питній воді становить 0,3 мг/л. Високий вміст Феруму спостерігається у природних водах багатьох регіонів України та інших країн. Дане явище часто не повʼязане з антропогенним впливом, а викликане особливістю геоморфологічної будови місцевості. Тому розробка нових та вдосконалення існуючих методів знезалізнення вод (вилучення Феруму) є актуальним питанням.Методи знезалізнення вод можна поділити на 4 різні категорії: традиційні методи, біологічні методи, методи на основі мембранних технологій і методи, що базуються на нанотехнологіях. Серед традиційних методів одним з основних є метод іонного обміну.У даній роботі проведено квантово-хімічні розрахунки процесів іоного обміну іонів Феруму на клиноптилоліті (структурний тип HEU) та його модифікованих формах. Для розрахунків використовували програму xTB (Version 6.0.1 SAW181210). Як базовий метод обрано напівемпіричний метод GFN2-xTB, в основі якого лежить модифікована теорія функціоналу густини, а саме – підхід DFTB (Density Functional based Tight Binding).Ферум розглядався у ступені окиснення 2 та 3, крім того розглянуто можливі електронні стани кожного із іонів та продуктів сорбції (низькоспіновий стан – мультиплетність 1 у випадку Fe2+ та мультиплетність 2 у випадку Fe3+; високоспіновий стан – мультиплетність 5 у випадку Fe2+ та мультиплетність 6 у випадку Fe3+).Fe(H2O)6n+ + Zeo-X(H2O)a = X(H2O)6 + Zeo-Fe(H2O)b + y(H2O)6 (1)Розрахунки реакції іонообмінної реакції (1) вказують на можливість самовільного перебігу процесу(ΔG
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: