WWW.NEW.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Онлайн ресурсы
 

«Т.В. САПЕЛКИНА, Б.К. КАРА-САЛ (ТУВИКОПР СО РАН, КЫЗЫЛ) СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ АДСОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД ТУВЫ В настоящее время очистка сточных вод Кызыла в очистных сооружениях ...»

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Т.В. САПЕЛКИНА, Б.К. КАРА-САЛ

(ТУВИКОПР СО РАН, КЫЗЫЛ)

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ АДСОРБЦИОННЫХ

СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД ТУВЫ

В настоящее время очистка сточных вод Кызыла в очистных сооружениях осуществляется биохимическим методом с помощью бактерий, адсорбционные возможности

которых незначительны. Поэтому актуальна задача поиска и разработки новых видов адсорбентов, характеризующихся высокой поглотительной способностью, в несколько раз превышающей возможности бактерий. Известно, что широко распространённые природные глинистые породы могут выступать в качестве доступных адсорбентов .

Исходным материалом для нашего исследования стали глинистые породы КрасноЯрского, Сукпакского и Бий-Хемского месторождений Центральной Тувы (табл. 1) .

Таблица 1. Химический состав глинистых пород Содержание оксидов, % МесторождеПорода ние SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2 O Na2O п .

п.п .

Красный Яр глины 56,63 15,13 0,97 6,31 5,78 2,85 1,08 1,25 8,35 Сукпакское глины 54,55 13,64 0,81 6,22 7,09 0,42 1,80 1,61 9,18 Бий-Хемское суглинки 62,72 14,05 0,24 4,73 2,92 1,73 1,03 0,74 3,47 Примечание. п.п.п. — потери при прокаливании .

Микроструктурные исследования образцов проводились с помощью электронного микроскопа Hitachi ТМ–1000 и рентгенодифрактометрическим методом на дифрактометре SEIFERT–RM 4 (CuK-излучение, графитовый монохроматор на отражённом пучке, детектор сцинтилляционный с амплитудной дискриминацией). Регистрация дифрактограмм выполнена в пошаговом режиме в диапазоне углов 2 от 7 до 70 .

Влияние термической активации изучалось методом дифференциальносканирующей калориметрии (ДСК) на приборе NETZSCH STA 409 PC/PG. Механическая активация (МА) выполнена на роликовом активаторе АИР–0,015 MI при различных временных режимах .

В ТувИКОПР СО РАН проведена кислотная активация глинистых пород (рис. 1) .

Полученные результаты проанализированы методом рентгенофазового анализа (РФА) на дифрактометре ДРОН–4 (медное излучение), рентгенографическим методом и мёссбауэровской спектроскопией .

Сорбционная ёмкость и удельная поверхность определялась относительно метиленового голубого (МГ) по методике Л.И. Кульчицкого (Методическое…, 1968;

Кульчицкий, 1960). С помощью фотоэлектроколориметра КФК–2МП для об- Рисунок 1. Схема кислотной активации глинистых пород разцов определена оптическая плотность фильтрата и исходного раствора МГ, разбавленных в 100 раз. Использовались

CHEMICAL AND TECHNOLOGICAL ASPECTS OF NATURAL RESOURCES USE

десятимиллиметровые кюветы и синий светофильтр (№ 6), измерения снимались по длинам волн 400, 440, 490, 540, 590, 670, 750 m .

Величина ёмкости обмена Е рассчитывалась по формуле: Е=100(D1–

–D2)154,0/62g = 248,3(D1–D2)/g мг/экв. на 100 г, где D1 — оптическая плотность исходного раствора МГ, разбавленного в 100 раз; D2 — оптическая плотность фильтрата, разбавленного в 100 раз; g — навеска сухой глины (г) .

Величина удельной поверхности глины рассчитана по формуле S=5,72E (м2/г) .

Методом электронной микроскопии и РФА установлено, что в зависимости от содержания преобладающих минералов, глинистые породы относятся к монтмориллонитовой группе. Доказательством преобладания монтмориллонитовых минералов является большая величина потерь массы при прокаливании, т. к. монтмориллонитовые глины содержат химически связанной воды больше, чем гидрослюдистые .

Исходя из того, что структура глинистых минералов меняется в зависимости от способов воздействия на них, можно допустить, что адсорбционная активность этих глин зависит от условий их активации .

Сущность термической активации заключается в нагревании сорбентов при определённой температуре до постоянного веса. При этом выделяется влага, связанная с минеральными характеристиками образца, и, как следствие этого, освобождение пор и адсорбционных центров от ранее адсорбированной воды (Дубинин, 1979) .

На кривой ДСК природной глины Красно-Ярского м-ния можно выделить 3 эндотермических эффекта, что характерно для минералов монтмориллонитовой группы, где основным минералом является нонтронит (d/n, A — 12,2; 6,36; 4,52; 3,55; 2,32;

2,12), представленный частицами щепковидной и лентовидной формы, как продукт замещения алюминия в монтмориллоните (рис. 2). Первый более интенсивный эффект при 91,3С связан с выделением адсорбционной и межпакетной воды, а два последующих (273,2–471,8С) способствуют удалению конституционной гидроксильной воды из октаэдрических слоёв кристаллической решётки нонтронита .

Рисунок 2. Кривые ДСК – ТГ красноярской глины

При нагревании сукпакской глины наблюдаются 2 эндотермических эффекта — 96,3–455,6С, которые соответствуют выделению молекулярной, а затем конституционной воды с потерей веса в 5 % (рис. 3). Потеря большей части содержащейся в минерале воды наблюдается в интервале температур 50–450С, следующая потеря — в интервале 450–900С .

Значительное влияние на кривые нагревания монтмориллонитов оказывает изоморфное замещение алюминия железом и магнием в октаэдрических слоях решётки .

Монтмориллонитовые глинистые породы характеризуются высоким содержанием железистых соединений (Fe2O3 — 4 %), поэтому Fe способствует понижению, а Mg поХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ вышению температуры эндотермических эффектов с частичным или полным разрушением структуры минерала (Термический…, 1974; Иванова и др., 1974) .

–  –  –

ДСК – ТГ бийхемского суглинка имеют значительные отличия от рассмотренных выше кривых ДСК – ТГ (рис. 4). Наряду с эффектами разложения монтмориллонита с выделением воды различного структурного характера (при 20–150С и 400–600С) и каолинита (при 400–500С), в продукте, возможно, происходит и дегидратация присутствующего в нем гётита при 300–320С .

Анализ кривых показывает, что в протекании эндотермических реакций тувинских глин имеется одна особенность — раннее начало эффектов, что характерно для плохо окристаллизованных глин, при которых наблюдается последовательное удаление кристаллизационных и конституционных вод с последующей аморфизацией и структурной перестройкой с возникновением новых минеральных фаз .

В результате механической активации уже при 3-х минутах активирования происходит изменение интенсивности и уширение спектральных линий. Дальнейший процесс

CHEMICAL AND TECHNOLOGICAL ASPECTS OF NATURAL RESOURCES USE

диспергирования приводит к уменьшению размеров частиц измельчаемого вещества и к глубоким физико-химическим преобразованиям — нарушениям исходной структуры вплоть до достижения рентгеноаморфного состояния .

Кислотная активация глин сопровождается вымыванием окиси Al, Fe, щелочей и щелочных земель, при этом образуются межслоевые полости с большой активной поверхностью, что повышает сорбционные характеристики глины, увеличивается и количество SiO2 по сравнению с исходной пробой (табл. 2). На этом основании можно сделать вывод, что при обработке глинистых пород горячими кислотами решётка глинистого минерала разрушается, в результате чего образуется высокодисперсный кремнезём, который является аморфным .

–  –  –

В технологии производства адсорбентов и катализаторов на основе глинистых минералов одной из наиболее важных физико-химических характеристик является удельная поверхность сырья, определяющая технологичность и качество готового продукта. Величина удельной поверхности для любого дисперсного тела характеризуется наряду с пористостью его структурой и реакционной способностью. Анализ адсорбционных данных показывает, что наиболее сильное воздействие на кристаллическую структуру глинистых минералов оказывает кислотная активация (табл. 3) .

Таким образом, термическая, механическая и кислотная активации могут управлять физико-химическими свойствами глинистых минералов. С их помощью можно значительно увеличить их удельную поверхность, пористость, реакционную способность — важнейших параметров адсорбционных и каталитических процессов. Наши исследования показали, что активированные глинистые породы можно рекомендовать в качестве высокоэффективных адсорбентов для очистки сточных вод .

ЛИТЕРАТУРА Дубинин М.М. Исследование адсорбционных процессов и адсорбентов // Фан. – Ташкент, 1979. – С. 239–253 .

Иванова В.П., Касатов Б.К., КрасавинаТ.Н., Розанова Е.Л. Термический анализ минералов и горных пород. – Л.: Недра, 1974. – 399 с .

Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. – М.: Из-во МГУ, 1968. – Т. 2. – С. 3–17 .

Кульчицкий Л.И. Определение ёмкости поглощения глин методом адсорбции органического красителя метиленового голубого // Кора выветривания: Сб. – 1960. – № 3. – С. 365–368.

Похожие работы:

«Калитник Александра Анатольевна Низкомолекулярные производные ионных полисахаридов. Структура и свойства 02.00.10 – Биоорганическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Владивосток – 2013 Работа выполнен...»

«PI 3-96-297 А.К.Попов АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ИМПУЛЬСНОГО РЕАКТОРА ИБР-2 ПРИ ДЕВЯТИПАРАМЕТРИЧЕСКОИ МОДЕЛИ МОЩНОСТНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ © Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, 1996 Мощностная обратная связь оказывает существенное влияние на поведение реактора. В частности, от параметров мощностной обра...»

«Ю. В. Цифровые естественно-научные лаборатории; Виртуальная физическая лаборатория Федорова С. М. Дунин Об СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ЖИВАЯ ФИЗИКА И ЦИФРОВОЙ авторах ЛАБОРАТОРИИ АРХИМЕД Введение...»

«В. А. В А Х Р у Ш Е 8 ВОПРОСЫ МИНЕРАЛQГИИ, ГЕОХИМИИ И ГЕНЕЗИСА ЖЕЛЕЗНЫХ РУД НОНДОМСКОГО РАЙОНА ГОРНОЙ ШОРНИ (Западная Сибирь) НОВОСИБИРСК 1 9.'5 9 АКАДЕМИЯ НАУК СССР С ИБ И Р СКОЕ ОТДЕ ЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОФИЗИКИ В. А. В...»

«1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Данная рабочая программа реализуется в учебниках для общеобразовательных учреждений авторов Г. Е . Рудзитиса и Ф. Г. Фельдмана "Химия. 10 класс" и "Химия. 11 класс". Раб...»

«Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. г.к. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук Институт...»

«[Электронная версия сборника, подготовленная в сентябре 2010 года. Содержательно (но не полиграфически!) соответствует напечатанной книге] Всероссийская конференция "Математика и общество. Математическое образование...»

«Химия и Химики № 1 (2010)    Эксперименты с магнием В.Н. Витер Для экспериментов с магнием нам понадобится ложечка для сжигания, которую легко сделать самому. Для этого нужно взять кусочек сетки из нержавеющей ста...»

















 
2018 www.new.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - онлайн ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.