УДК 51-74


КІНЕТИКА ПРОЦЕСУ РОЗКЛАДУ ФЕРАТІВ(VI) НАТРІЯ В ЛУЖНОМУ СЕРЕДОВИЩІ


Богуш Н.В., Алексеєва Г.В.,

Головко Д.А.

Державний вищий навчальний заклад

«Український державний хіміко-технологічний університет»,

м. Дніпропетровськ, Україна


Одним з основних способів отримання ферата натрію, перспективного реагенту для очищення води [1, 2], є електрохімічне розчинення заліза у лужному середовищі [2]:

                Fe + 8OH→ FeO42– + 4H2O + 6е,                               (1)

Зважаючи на високу реакційну здатності аніону FeO42- та велике значення його стандартного редокс-потенціалу (Ео = 2,20В), фератні розчини схильні до розкладання:

                  4FeO42– + 10H2O → 4[Fe(OH)4] + 3O2 + 4OH                 (2)

що негативно позначається на їх зберіганні.

В представленій роботі вивчені кінетичні закономірності розкладання фератних розчинів в залежності від чистоти гідроксиду натрію. Лужні розчини фератів отримували шляхом транспасивного розчинення сталі (%:  Fe – 99,2; Mn – 0,52; С – 0,16; Si – 0,03; S – 0,05; P – 0,02) у двох видах 16,0 М NaOH (ч.) та (ос.ч.). Вміст фератів у системі контролювали за допомогою  спектрофотометра UV-5800PC. Концентрацію FeO42– розраховували згідно рівняння Бугера-Ламберта-Бера:

A= ε .C . l,                                                (1)

де ε – молярний коефіцієнт світло-поглинання при заданій довжині хвилі λ, (л.моль-1.см-1);

С – молярна концентрація поглинаючої речовини в розчині, моль/л;

l – товщина поглинаючого шару, см.

Як видно з типових електронних спектрів поглинання, представлених на рис.1 максимум поглинання спостерігається при довжині хвилі λ = 510 нм. Молярний коефіцієнт поглинання  FeO42–  становить ε = 1150л.моль-1.см-1 [3].

На рис. 2 представленні графіки залежності lnС від часу, лінійний характер яких вказує на те, що це реакції першого порядку.

За даними рис. 2 були розраховані значення константи швидкості реакції (k), визначений час напівперетворення (τ1/2) та порядок реакції (n). Результати рахунків приведені в табл.1.


Рис. 1 – Електронні спектри поглинання фератних розчинів, що отримані в 16,0М NaOH (ч.): синя лінія – свіжо приготований розчин, а далі через 60, 90, 120, 150  хвилин після електролізу відповідно

Рис. 2 – Залежність lnС від часу: зелена лінія – розклад фератного розчину приготованому в 16,0 М NaOH (ос.ч.); синя лінія - розклад фератного розчину приготованому в 16,0 М NaOH (ч.).

Таблиця 1 – Кінетичні характеристики розкладу фератів


16,0М NaOH  (ос.ч.)

16,0М NaOH (ч.)

k, хв-1

0,00032

0,0048

τ1/2, хв-1

2310

144

n

1

1

Таким чином, на основі дослідження було встановлено, що швидкість розкладання залежить від чистоти розчину, в якому проводиться синтез ферату(VI)   і суттєво збільшується  із зростанням вмісту домішок різної природи (сполуки важких металів, органічні сполуки, агенти-відновники) у натрій гідроксиді.


Список літератури:

1.Sharma, V. K. Potassium ferrate (VI): an environmentally friendly oxidant [Text] / V. K. Sharma // Advances in Environmental Research. – 2002. – Vol. 6, № 2. – Р. 143 – 156.

2.Jiang, Jia-Qian. Progress in the development and use of ferrate(VI) salt as an oxidant and coagulant for water and wastewater treatment [Text] / Jia-Qian Jiang, B. Lloyd // Water. Res. – 2002. – Vol. 76, № 6. – Р. 1397 – 1408.

3.Wood, R. H. The Heat, Free Energy and Entropy of the Ferrate(VI) Ion [Text]  / R. H. Wood // J. Amer. Chem. Soc. – 1958. – Vol. 80, № 9. – Р. 2038 – 2041.