ADSORPTION BEHAVIOUR AND KINETICS OF EXCHANGE OF Zn²⁺ AND Eu³⁺ IONS ON A COMPOSITE ION EXCHANGER *

MORCOS, T.N.  

Nuclear Chemistry Dept., Hot Labs. Centre, EAEA, Cairo, Egypt.

Key words: Composite ion exchangers, Kinetics, Hexacyanocobaltate,
Sorption capacity, Zn²⁺, Eu³⁺.

سلوك الإمتزاز وآلية التبادل لأيونات الزنك والايروبيوم على مبادل أيونى متراكب

تيسير نصيف مرقص

خلاصـــة

تم خلال هذا البحث دراسة سلوك الإمتزاز وآلية التبادل لكل من أيونات الزنك والايروبيوم على مبادل أيونى متراكب من سداسى سيانيد الكوبالتيك (CoHCC) كمادة أساسية مؤتلفة مع عديد أكريلات النيتريل(PAN)  كمادة رابطة لإلقاء الضوء على آلية التبادل. قيست السعة الظاهرية لهذا المتراكب (CoHCC-PAN) لكل من الزنك والايروبيوم ووجدت أنها تساوى 0.353 و 0.69 مللى مكافىء / جرام على التوالى . ترجع زيادة السعة فى حالة  الايروبيوم عنها فى الزنك إلى قوة التجاذب  الكهروستاتيكى للكاتيونات  متعددة  الشحنة  عنها فى الكاتيونات  ثنائيـة الشحنة. وقد استخدمـت معادلتــى  Langmiur و  Freundlichعند  درجة حرارة ثابتة لفحص ظاهرة الإمتزاز للعنصرين وقد تبين إمكانية تطبيق كل من المعادلتين على عملية الإمتزاز لمتراكب  CoHCC-PAN  كما تم أيضا شرح هذه النتائج فى ضوء معادلة  Dubinin-Radushkevich وتبين بدراسة آلية الإمتزاز للعنصرين على هذا المتراكب أن الامتزاز يتم على خطوتين ؛ الأولى سريعة تتلوها الخطوة الثانية الأكثر بطئاً. اتضح من خلال النتائج لتأثير الحجم الحبيبى وتركيزات كل من أيونات الزنك والايروبيوم فى المحلول على معدل التبادل أن آلية التبادل محكومة كيميائيا حيث أنة لا يوجد أى تأثير لحجم الحبيبات على معدل التبادل وأن العامل الوحيد المؤثر هو تركيزات العناصر.

ABSTRACT

Equilibria and kinetics of exchange of both Zn²⁺ and Eu³⁺ ions on a composite ion-exchanger, cobalt hexacyanocobaltate (III) (CoHCC) incorporated in polyacrylonitrile (PAN), has been studied.  The apparent capacity of CoHCC-PAN for Zn²⁺ and Eu³⁺ was determined and found to be 0.353 and 0.69 meq/g, respectively. The higher capacity for Eu³⁺ ions than that for Zn²⁺ ions is due to the higher electrostatic interaction strength of the higher charge ion with the surface. Freundlich and Langmiur adsorption isotherms were used to investigate solute (Zn²⁺ or Eu³⁺) exchange phenomenon at the liquid/solid interface. The results indicated that both Langmuir and Freundlich isotherms fit well for both Zn²⁺ and Eu³⁺. Sorption data have been also treated with the Dubinin-Radushkevich equation.  The kinetics of  Zn²⁺ or Eu³⁺ sorption on the composite seems to show that the reaction was proceed via two steps. The first one was fast and probably due to adsorption followed by a slow exchange reaction. In view of the data obtained on the effect of particle size and metal ion concentrations on the rate of exchange reaction, it is concluded that the mechanism for both ions was chemical control.  Generally, it seems that there are two exchange sites chemically equivalent but present in pores of different sizes which lead to different degrees of dehydration of the ions sorbed on the two sites.