Файл: Огородник С.Т. Обработка вин фосфорным эфиром целлюлозы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.08.2024

Просмотров: 20

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

КРИВЫЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ИОНОВ Са и Fe ПРИ СОВМЕСТНОМ ИХ ПРИСУТСТВИИ В РАСТВОРЕ

держаные адсорбированных ионов. Кривые поглощения представлены на рис. 2. Характер кривых поглощения во всех вариантах одинаковый: вначале, в первых фракциях наблюдается полное поглощение иона метал­ ла (участок, параллельный оси абсцисс), после чего начинается постепенное насыщение ионообменных групп вплоть до полного прекращения ионообмена (пологий участок кривой). В целом кривая занимает участок, представляющий прямоугольную трапецию или тре­

угольник

(в случае, когда насыщение происходит уже

в первых

порциях фильтрата). Площадь полученной

трапеции

приравнивается

полной

обменной емкости

ионита по

отношению к

данному

иону металла при

условии, что количество раствора, пропущенного через фильтрат, будет выражено в л, а концентрация иона металла в мг-экв/г ионита. Величины полной обменной

емкости, подсчитанные

по выходным

кривым,

равны

(в мг-экв/г ионита):

 

 

 

Растворы

Fe

Са

Са (Fc

Н-форма

0,99

1,01

0,89

Na-форма

0,88

1,20

0,82

12

Для чистых растворов железа и кальция величина обменной емкости равна, в пределах допустимых оши­ бок, количеству активных групп Н3 РО^, определенных титрованием (1,02). При совместном присутствии Са и Fe общая обменная емкость несколько ниже. Причи­ ной этому может быть загрязненность раствора посто­ ронними ионами, затрудняющая свободную адсорбцию.

Испытание на способность ионитов к регенерации

Отработанный ионообменник промывали, не извле­ кая из колонки, дистиллированной водой до нейтраль­ ной реакции, заливали 0,2 н соляной кислотой на 15—16 часов и промывали вновь до нейтральной реакции. После каждой регенерации через колонку пропускали по 50 мл водного раствора железо-аммонийных квас­ цов с концентрацией железа 48 мг/л и. определяли ос­ тальное содержание железа в фильтрате. Ниже при­ водим результаты определений для 10 фильтратов, по­ лученные при последовательной 10-кратной регенера­ ции катионита.

.М регенерации

1

п

ш

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

Концентрация Fe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в фильтрате мг/л

2,4

2,0

0,7

1,5

1,7

1,5

2,4

2,0

3,4

2,6

Как видно из данных, катионит вследствие много­ кратной регенерации не теряет, способности к погло­ щению ионов, и величина адсорбции остается постоян­ ной в пределах небольших колебаний, которые могут зависеть от условий регенерации. Количество регене; рации влияет, однако, на прочность целлюлозной осно­ вы, которая под воздействием соляной кислоты теряет структуру, превращаясь в мелкий порошок.

Испытания ионита на адсорбционную способность по отношению к другим ионам металлов

Готовили

водные растворы

солей

ZnS04 ,

7Н,0,

NH4 A1(S04 )2 ,

12Н2 0, CuS04 -5H2 0

и Sn2 Cl-2H2 0, содер­

жащие по 10 мг/л Zn, А1 и Sn. Наличие

этих

ионов в

13


отдельных растворах

определяли с помощью

полуко­

личественных реакций

до и после пропускания этих

растворов через

колонки с ионитом в Н и Na-форме.

В фильтратах,

полученных из колонок в

Н-форме,

алюминий и медь не обнаружены. Zn и Sn оставались только в следах. Na-форма ионита проявляла несколь­ ко меньшую способность к поглощению указанных ионов. Следы металлов, хотя и в меньшем количестве, обнаружены во всех 4-х растворах, пропущенных че­ рез колонку. По-видимому, адсорбция этих металлов зависит в большей мере, чем Fe и Са, от величины рН. В Н-форме ионы Н переходят в раствор, создают бла­ гоприятную среду для адсорбции ионов металлов с меньшей валентной активностью.

 

ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ

ФЭЦ

 

Определение доз ионита,

необходимых

 

 

для обработки

вин

..." .

 

Два образца вин: сухое (спирт 10,2%

об; сахар 0;6

%,

титруемая

кислотность 8,8 г/л, рН=2,75) й креплёное

(спирт 17,8

% об, сахар 4,1 %, титруемая кислотность

6,2

г/л, рН=3,45) разливали в бутылки по 0,75 л-и добавляли

возрастающие дозы

ионитов в Н

или Na-форме из

расчета

0,5, 1 и 2 г/л. Содержимое б у т ь ^ к ,

.взбалты­

вали и

оставляли

* контакте- с

ионитом

в течение

5 дней; По истечении срока в вине определяли содер­

жание железа,

кальция, фосфатов й общего

азота.

Результаты показаны в таблице 4."

' •

!

Содержание

железа V кальция

в обработанных1 ви­

нах' понижалось пропорционально

заданной дозе иони­

та. ИоньТ железа взаимодействовали с ионитом активнее, чём ионы кальция, концентрация которых понизилась незначительно^' но достигла предела, безопасного в отношении выпадения кристаллов солей кальция. Рав­ новесная концентрация железа и кальция, проверенная нами после 5 дней, при дальнейшем контакте с иони­

том не изменялась.

Через 15

дней

вина фильтровали

и выдерживали: сухие

вина

в холодильнике,

а

креп­

лёные при

комнатной

температуре

в течение

6

меся­

цев. В контрольных, необработанных образцах

сухого

вина с содержанием

Fe

47,6 мг/л, в т. ч. ионного

23,7,

наблюдалось

потемнение—мелкий

взвешенный

осадок ч>

14


бурого цвета, характерный для железного касса. Об­ разцы, обработанные 2 г/л ионита, содержащие 4,6 — 15 мг/л общего железа, в т. ч. 3—6,8 мт/'л ионного, сохранили блестящую прозрачность и первоначальный цвет. Выпали чистые, крупные кристаллы виннокислого кальция. Образцы, обработанные 0,5 г л ионита, содер­

жащие 34—37,4 общего

железа,

в т. ч: 12—13,8 мг/л

ионного,

цвет

не изменили,

но в них наблюдался

от­

фильтровывающийся

коричневый

осадок — результат

легкого

поражения

железным

кассом.

 

 

 

В крепленых

образцах

в

контроле, содержащем

51,2 мг/л Fe,

появилось

легкое помутнение,

в обрабо­

танных

образцах

помутнения

и

признаков

касса не

обнаруживалось.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обработка вин ФЭЦ

 

Таблица 4

 

 

 

 

 

 

Тип вина

 

 

Сухое

 

 

 

 

Креплёное

 

Доза попита

0 •

0.5

1

 

2

0

0,5

1

2

(г/л)

 

 

 

 

 

 

 

Ж е л е з о общее, мг/л

 

 

Н-форма

 

47,6

34

24 I 11,6

I 51,2

I 36

27

15,6

Na-форма

47,6

37,4

27

I 15

| 51,2

| 34,2

30

15,6

 

 

 

 

 

Ж е л е з о ионное, мг/л

 

 

Н-форма

 

23,7

13,8

10,8

 

3

3,4

3,1

1

0,8

Na-форма

23,7

12,1

9,5

 

6,8

3,4

1,4

0,7

0,9

 

 

 

 

Кальций, мг/л

 

 

 

Н-форма

241,8

241,8 I 237,61 217,61

201,5 1 185,3

185,3 171,3!

Na-форма

241,8

2^6,0 |

233,7 I 217,6 | 201,5 | 180,1

180,3

177,3

 

 

 

 

Фосфаты, мг/л Р 5 0 5

 

 

 

Н-форма

1.60,3

160,3 I

183,21 206,11

229,0 I 229,0 I 274,8

412,2

Na-форма

160,3

297,7 |l74,04l 274,8 | 229,0 | 274,8 |

458,0 229,0

 

 

 

 

Азот общий,~мг/л

 

 

 

Н-форма

200

130

I 115

I 100

1282.5 1247,5 I

255-

Na-форма

200

15Q

I

155

I 105 ' |282,5

|226,5

I 267,5

292,5

 

 

 

 

 

рН

 

 

 

 

 

Н-форма

2,75

2,75

 

2,80

I 2,65

I

3,45

| 3,5

I

-

3,5

Na-форма

2,75

2,95

 

2,75

I 2,77

|

3,45

| 3,4

|

3,5

3,6

 

 

 

Титруемая'кислотность

 

 

 

Н-форма

 

8,9

 

8,7

I 8,75

I 6,17

I 6,54 I

— I 6,91

Na-форма

 

8,9

 

8,9

8,9

6,17

6,32

 

6,541

6,47

15


В целом наблюдается понижение общего количе­ ства' азота, что могло произойти вследствие адсорбции чисти аминокислот и аммиака.

Кислотность вина, контролируемая по величине рН титруемой кислотности, во всех вариантах изменялась довольно незначительно. Чтобы проследить за адсорб­

ционной активностью

различных

доз

ионита

в вине,

было подсчитано

количество

снятого

металла

в

мил­

лиграммах

на 1

г

ионита

 

при

обработке вина

0,5,

1

н 2 мг/л

ионита

в статических

условиях (табл.

5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

 

Адсорбционная

активность

различных

доз

ионита

 

 

 

 

 

2 s

 

Смято металла в Mi­

Средняя обмен­

 

 

 

 

5

2

 

 

 

 

 

СП

•*

I

ne

1 г попита

ная емкость

 

 

 

 

М ** I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

5-5

 

 

 

 

 

(-1

 

 

 

 

О

°"

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

"й *

 

 

 

 

 

» "

 

 

 

 

Я

3

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sa

 

 

 

 

5

- S 1

 

 

 

 

я

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С v х о е

в и н о

 

 

Fe

общее

 

 

23,8

 

13.6

11,8

9,0

11,4

0.61

М-форма

 

 

 

 

 

Na-форма

 

 

11,8

 

11,5

10,3

8,1

9,9

0,53

Fe

ионное

 

 

11,8

 

9,9

6.4

5.9

7.4

0,40

Н

форма

 

 

 

 

 

Ла-форма

 

 

120,9

 

11,5

7J05

4,2

7,6

0,41

Кальций

 

 

 

0

2,1

6,05

4,1

0.2

М-форма

 

 

 

 

 

Na-форма

 

 

 

 

 

5,8

4,1

6,0

5,3

0,26

 

 

 

 

 

 

 

К р е п л ё н о е

в и н о

 

Fe

общее

 

 

25,6

 

15,2 .

12,1

8,9

12.1

0,65

11-форма

 

 

 

 

 

Na-форма

 

 

 

 

 

17,0

10,6

8.9

12,2

0,66

Fe

ионное

 

 

1,7

 

0,68

1,2

0,6

0,8

0,04

М-форма

 

 

 

 

 

Na-форма

 

 

100,7

 

2,0

1,4

0,62

1.3

0,07

Кальции

 

 

 

16,2

8,1

7,1

10,4

0,52

М-форма

 

 

 

 

 

Na-форма

 

 

 

 

 

2.1,2

10,0

6.0

12,4

0,6

16


Почти во всех случаях наблюдается снижение ко­ личества адсорбированного железа по мере увеличения дозы ионита. Объяснением этому могут быть неодина­ ковые условия контакта среды с активными группами понята.

Для более рационального использования ионита необходимо обеспечить его тесный контакт с обраба­ тываемой жидкостью, что может быть достигнуто

активным перемешиванием

или динамическими

усло­

виями обработки.

 

 

 

 

 

Средняя обменная емкость

ионита

в данном

опыте

по

отношению

к ионам Fe

 

составила

в

сухом

вине

0,61

мг-экв/г

(Н-форма),

в

том числе

0,4 за счет

катионов железа. Очевидно, что ионит, обладая катионообменными свойствами, адсорбирует в первую оче­ редь положительно заряженные ионы железа. Однако он обладает способностью разрушать и некоторые комплексы железа, о чем свидетельствует понижение концентрации не только катионного, но и комплексно связанного железа.

Ионообменная способность по отношению к кальцию в присутствии железа оказалась ниже почти в 3 раза.

Примерно

такие же закономерности

наблюдались

и

в крепленом

вине. Общая

обменная

емкость

ионита

при статических

условиях

обработки

составляла

0,8

мг-экв/г ионита в сухих

винах,

1,2

мг-экв/г

в креп­

леных винах.

Повышение

общей

обменное

емкости

в крепленых

винах происходит за

счет

более актив­

ного поглощения

ионов

Са

(0,5

мг-экв/г против

0,2

в сухих винах). Вероятно, это можно

 

объяснить раз­

ными условиями

комплексообразования

в крепких

и

сухих винах, вследствие чего в сухих

 

винах

кальций

не образует укрупненных

ионов.

 

 

 

 

 

СРАВНЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ ФЭЦ

Зависимость от рН и концентрации ионов железа

Для уточнения условий эксплуатации ионообменника с обеспечением максимального использования его ионообменной емкости исследовали зависимость по­ следней от величины рН и исходной концентрации

2 Заказ № 681.

17