ВЛИЯНИЕ АМИНО(ПОЛИ)КАРБОКСИЛАТОВ НА СОРБЦИЮ ИОНОВ МЕДИ(II) ОКСИДОМ АЛЮМИНИЯ

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
19

ФИЗИКА И ХИМИЯ
2013. Вып. 3

УДК 544.723:54.386(045)

Ю.В. Рабинович, Т.Н. Кропачева, М.В. Дидик, В.И. Корнев

ВЛИЯНИЕ АМИНО(ПОЛИ)КАРБОКСИЛАТОВ НА СОРБЦИЮ ИОНОВ МЕДИ(II)
ОКСИДОМ АЛЮМИНИЯ

Изучена сорбция катионов Cu(II) кристаллическим оксидом алюминия (γ-Al2O3) из водных растворов в диапазоне рН от 3,5 до 10,5. Показано, что с ростом рН сорбция Cu(II) возрастает (рН50=5,7). Установлено влияние 
нескольких амино(поли)карбоксилатов (глицин, ИДА, НТА, ЭДТА) на сорбцию Cu(II). Десорбирующее воздействие комплексонов понижается с уменьшением устойчивости их комплексонатов в ряду ЭДТА > НТА > ИДА
>> глицин. Обсуждаются возможные механизмы сорбционных процессов в сопоставлении с результатами математического моделирования равновесий в системах Cu(II)–комплексон–Al2O3. Анализируются последствия
ремобилизирующего воздействия комплексонов на состояние ионов Cu(II) в природных системах.

Ключевые слова: сорбция, медь, оксид алюминия, комплексоны. 

В настоящее время все природные системы Земли подвержены антропогенному загрязнению

тяжелыми металлами (ТМ), такими как ртуть, кадмий, свинец, медь и др. Почва играет важную барьерную роль на пути проникновения ТМ в живые организмы, поскольку она способна поглощать и 
накапливать металлы в больших количествах в результате сорбции на поверхности минералов и
взвешенных частиц. Минеральная составляющая почвы представлена в основном соединениями 
кремния, железа, алюминия и марганца. Среднее содержание алюминия в почвах составляет 7 %, при 
этом оно сильно зависит от состава пород: суглинистые зональные почвы содержат 6-7 % Al, тогда 
как песчаные аналоги – 1,5-2 %, а торфянистые почвы – всего 0,1-0,5 % алюминия. Соединения алюминия подразделяются на две группы: силикатный и свободный алюминий. Оксиды и гидроксиды 
алюминия относятся ко второй группе, образуются путем разложения первичных и вторичных алюмосиликатов и встречаются во всех почвах (особенно в ферраллитных и подзолистых). Минералы 
гидроксидов алюминия обычно делят на тригидроксиды Al(OH)3, к которым относятся гиббсит
α-Al(OH)3 и нострандит, и оксигидроксиды (диаспор α-AlO(OH) и бемит γ-AlO(OH)). Гиббсит – один 
из наиболее распространенных компонентов почв жаркого и влажного климата, бемит часто встречается в почвах с высоким содержанием кальция, который препятствует образованию глинистых минералов. Оксид алюминия встречается в виде корунда α-Al2O3, который постепенно трансформируется 
в диаспор или гиббсит. Помимо кристаллических форм алюминий в почвах существует в виде 
аморфных (гидр)оксидов, называемых алюмогел или клинолит, которые находятся в виде комплексных ионов с кремнеземом, органическим веществом или близкими окристаллизованными минералами [1-3].

Некоторые свойства (гидр)оксидов алюминия, наиболее важные для характеристики их сорбци
онных свойств, представлены в табл. 1. Сорбция катионов ТМ на (гидр)оксидах алюминия была изучена в ряде работ (табл. 1), которые показали, что механизм сорбции заключается в замещении ионами 
ТМ ионов водорода поверхностных ОН-групп, при этом степень сорбции увеличивается с ростом рН 
среды. Спектроскопическими методами было установлено, что в области низких концентраций ТМ в 
растворе происходит монослойное заполнение поверхности; с ростом концентрации на поверхности 
образуются кластеры, а далее – поверхностное осаждение гидроксидов ТМ.

Помимо ТМ в окружающую среду с промышленными и бытовыми сточными водами в боль
ших количествах поступают амино(поли)карбоксилаты (табл. 2), которые образуют устойчивые комплексы (комплексонаты) со всеми ТМ. Среди данных комплексонов наиболее широко применяется 
этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), содержание которой в природе превышает содержание
любого другого антропогенного органического загрязнителя. Известно, что к 2000 г. суммарное мировое производство аминополикарбоновых кислот, главным образом ЭДТА, достигло 200 тыс. тонн, 
при этом 70-80 % потребляемых комплексонов попадает в окружающую среду. Данные комплексоны 
лишь незначительно разлагаются природными микроорганизмами, при этом промежуточными продуктами разложения ЭДТА являются иминодиуксусная кислота (ИДА) и глицин [11-14]. 

 Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ, проект № 12-03-31656 мол_а.