ВЛИЯНИЕ ЭДТА НА СОРБЦИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ГЕТИТОМ

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
3

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2013. Вып. 1

Неорганическая и аналитическая химия

УДК 541.183/49

А.С. Антонова, Т.Н. Кропачева, М.В. Дидик, В.И. Корнев 

ВЛИЯНИЕ ЭДТА НА СОРБЦИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ГЕТИТОМ

Изучена сорбция некоторых двухзарядных катионов тяжелых металлов (ТМ) (Cu(II), Ni(II), Zn(II), Pb(II)) синтетическим гетитом (α-FeOOH) из водных растворов. Определены кислотно-основные свойства поверхностных 
ОН-групп гетита (рК1=5,9; рК2=8,2; рНТНЗ=7,1), участвующих в связывании ТМ. Показано, что сорбционная 
способность ТМ уменьшается в ряду Pb>Cu>Zn>Ni. Рассчитаны коэффициенты распределения при рН=6: КD
(дм3/кг)=5,6·103 (Pb(II)); 4,0·103 (Cu(II)); 4,3·102 (Zn(II)); 3,0·102 (Ni(II)). Присутствие в растворе ЭДТА (эквимолярное количество или избыток) приводит к значительному снижению степени сорбции ТМ (до уровня 0-5% 
для Cu(II)) в широком диапазоне рН (4<рН<11). Обсуждается возможный механизм ремобилизующего действия 
ЭДТА и влияние этого процесса на состояние ТМ в природных системах.

Ключевые слова: сорбция, тяжелые металлы, ЭДТА, гетит.

Тяжелые металлы (ТМ), такие как ртуть, свинец медь, кадмий, цинк, никель и др., попадающие 

в окружающую среду в результате антропогенной деятельности человека, являются опасными загрязнителями биосферы. Миграционная способность катионов металлов в водах и почвах зависит от 
процессов их адсорбции–десорбции на поверхности минералов и суспендированных частиц [1; 2]. 
Одними из наиболее распространенных неорганических сорбентов ТМ в окружающей среде являются оксиды и гидроксиды железа (ферригидрит, гетит, лепидокрокит, гематит, магнетит и др). Они 
оказывают существенное влияние на сорбционные свойства малогумусных и глинистых почв, а также 
содержатся в значительных количествах в шламах сточных вод [3; 4]. В ряде работ [5-10] представлены экспериментальные исследования по сорбции ТМ (гидр)оксидами железа, в которых установлены факторы, влияющие на сорбцию (рН, концентрация адсорбата и адсорбента, ионная сила, наличие 
лигандов), и предложены механизмы процессов, протекающих на границе раздела фаз. 

В последнее время большое внимание уделяется изучению сорбции ТМ в присутствии неорга
нических и органических лигандов как природного, так и техногенного происхождения. Среди органических веществ большой интерес представляют комплексоны, и в частности динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), которая занимает первое место по объемам производства 
и содержанию в окружающей среде [11]. Образование устойчивых комплексонатов в растворе является конкурирующим по отношению к процессу сорбции ТМ процессом, приводящим к уменьшению 
их сорбции (ремобилизации). В литературе имеются экспериментальные исследования процессов 
сорбции ТМ в присутствии ЭДТА в природных и модельных системах [12-15]. Ремобилизация ТМ 
под действием ЭДТА приводит к увеличению биодоступности металлов для растений, а также позволяет использовать данный комплексон для деметаллизации загрязненных почв [16]. C другой стороны, присутствие ЭДТА в окружающей среде может стать причиной повторного загрязнения природных объектов токсичными ТМ [11]. В связи с этим целью настоящей работы было изучение сорбции 
некоторых двухзарядных катионов ТМ (Cu(II), Ni(II), Zn(II), Pb(II)) гетитом (оксигидроксид железа 
(III)) и установление влияния ЭДТА на сорбционный процесс.

Материалы и методика исследований 

Используемый в работе препарат гетита (α-FeOOH) получали смешиванием растворов 250 см3

Fe(NO3)3 (0,1 моль/дм3) и 100 см3 KOH (2 моль/дм3). Суспензию «старили» при температуре 70 ˚C в 
течение 60 ч, промывали дистиллированной водой до отрицательной реакции на NO3

--ионы, после 

чего осадок отфильтровывали через бумажный фильтр и сушили на воздухе. Часть синтезированного 
гетита хранилась в виде суспензии, концентрацию которой определяли потенциометрическим титрованием Fe(III) (после растворения суспензии в кислоте) стандартным раствором в ЭДТА. 

Изучение кислотно-основных свойств гетита проводили рН-метрическим титрованием суспензии 

стандартными растворами кислоты (HNO3) и щелочи (КОН) при постоянной ионной силе раствора (0,1