Свойства на адсорбция и глинести минерали - адсорбционни свойства на глинести минерали Омск

Адсорбционни свойства на глинести минерали

Адсорбция - спонтанно концентрация процес вещество в интерфейса на двете фази. Обратният процес на преход на веществото от повърхностния слой на триизмерната фаза нарича десорбция.

Адсорбент - твърд или течен материал, върху чиято повърхност адсорбция се извършва. Адсорбат - адсорбент материал, обикновено в газообразна или течна фаза. Разтвори, в границите на твърдо тяло и разделяне течност-течност-течност.

Следва да се подчертае, че способността на дадено вещество да се адсорбира в интерфейса - това не е индивидуална собственост на дадено вещество и неговото имущество определено е хетерогенна система.

В зависимост от състоянието на агрегация на адсорбция на съседни фази се отличават: а) газове върху твърди адсорбенти; б) газ в течност-газ; в) в границите на разтворени вещества твърдо тяло-течност и течност-течност разделяне.

Физико-химични класификация разграничи физически (молекулно) адсорбция, химически адсорбция (хемисорбция) йонен обмен.

Физическата адсорбция се извършва за сметка на ван дер Ваалс (индукция, ориентация, дисперсионни взаимодействия), и водородно свързване. Енталпия на физическа адсорбция е близо до втечняване или изпаряване енталпия (- (10-20) кДж / мола). Поради екзотермичният процес на физическа адсорбция, отопление, съгласно принципа на Le Шателие, води до десорбцията на адсорбат.

В хемисорбция химическо взаимодействие настъпва между адсорбент и адсорбат. енталпия и активиране енергия на хемисорбция лежат в характерните химически реакции между: - (40-200) кДж / мол и 20-150 кДж / мол. Физическата адсорбция от хемисорбция обикновено доминира при ниски температури. С увеличаване на скоростта температура хемисорбция значително увеличава в съответствие с уравнението на Арениус.

Йонообменни - един вид адсорбция с участието на йони. Йонообменна на разтворите се наблюдава върху повърхностите с достатъчно изразен двоен електрически слой (DEL), който мобилни йони могат да се обменят за други йони от същия знак в разтвора. Вещества, проявяващи способността да йонообменна и се използва за адсорбира йони са известни като йонообменни или йонообменни

Количеството на адсорбирания вещество и за единица площ от повърхността на адсорбция е Ai, мол / m2. Връзката между мазилката Gi и Ai. външност

Гипс Gi = (АИС -CiV) / S = Ai - Ci ХС (1)

В адсорбция от разтвор на разтвореното вещество и разтворителя се конкурират за място на повърхността. Колкото по-добре веществото е разтворима в разтворителя, по-лошо е адсорбиран. Съгласно принципите на уравнение полярност (PA Rebinder 1936) е по-добре адсорбирания вещество с полярност междинно съединение на поляритета на фазите на интерфейса. Силикати, глина (полярни адсорбенти), срещу адсорбира неполярни вещества от разтворители, например бензен [4].

Глинести минерали се смесват - порести образувания в структурата които са микро, мезо и макро. Поради различните условия на формиране на отделните членове на минерали глинени варира значително в форма, тъй като всички три типа и съотношението на обема. Класификацията на глинести минерали според тяхната порьозност три групи минерали идентифицирани: филосиликати с твърда структурно звено (каолинит, hydromica и др.), Layered силикати с разширяване на структурно звено (монтморилонит, вермикулит, и т.н.) и слоести лента силикати (palygorskite и сепиолит ).

Layered силикати с твърда структурно звено имат само вторично порьозност поради различия между контактуващите частици. Естествено, вторичен размер на порите зависи от размера на първичните частици и естеството на тяхната опаковка в средните образувания - кристалити. следните стойности на ефективното радиуса в метод живачна порозиметрия структурата на порите каолинити Намерено: R = 20-125 пМ, и г = 10-40 пМ, съответно, за добри и лоши фасетирани кристали. Фиксирана също тесен вторичен мезопори г = 2-10 пМ и supermikropory г = 0,8 - 1,4 пМ. Тези прорези форма пори, образувани косо един до друг ламеларни минерални кристали.

Монтморилонит и вермикулит като първични пори копланарна променлива дебелина е = 0-0.8 нм. Когато парите адсорбция на полярни вещества, по-специално вода, на част от тези пори представляват повече от 80% от ограничаване обем сорбция на Vs. Монтморилонит кристалити съгласно живачна порозиметрия характеризират мезопори вторичен г = 7-30 пМ. Резултати структурно сорбционни проучвания показват присъствието на вторичната структура на монтморилонит по-тесен микропората R = 3 - 5 пМ и supermikropor R = 0.9 - 1.2 пМ. Техният произход е същият, както в структурата на каолин (вж. По-горе).

Вторична обем на порите на монтморилонит и други слоести силикати зависи от условията на предварителна обработка на тези минерали. Например, цикличен замразяване - отблъскване води до равнината на контакт развитие - равнина на лицата bazopinakoidnym глинени частици, като по този начин намаляване на обема на мезопори. Тази промяна в структурата е установено, че значително намаляване на сорбция вода в диапазона от относително налягане р / PS = 0,5-0,95.

След отстраняване, структурата на монтморилонит от ditionittsitratnym железни йони, последвано от сушене при ниски температури минерални частици прегрупиране глина в кристалите и увеличава повърхност supermikropor г = 0,7 - 1,5 пМ.

Свойствата на адсорбция на сепиолит и palygorskite се определя, от една страна, зеолит канали с размери 0.37 х 0.37 х 0.64 и 1.1 пМ - първични пори и от друга страна, порестата пространство на опаковки, в които агрегиран игла или fiber- минерални частици от вторичния порьозност. palygorskite на зеолитни канали и сепиолит, в допълнение към водните молекули адсорбираните молекули на амоняк, метанол, етанол, метиламин. Vysokoatomnye алкохоли и неполярни въглеводороди се адсорбират само върху външната повърхност на тези минерали.

Криви на порите разпределение на обема на техните ефективни радиуси на palygorskite имат важно максимуми в област г ^ = 1,6; 3-6 и 10 пМ. Такъв характер на кривите показва наличието на порестата структура supermikropor. Адсорбция на тях е съществена част от palygorskite адсорбция капацитет по отношение на полярни и неполярни вещества. Топлинна обработка вакуум palygorskite и сепиолит с повишаване на температурата от 20 до 200 єS води до драстично намаляване на специфични сорбенти повърхност площ, което се обяснява с изчезването на втората част supermikropor резултат на обратими промени в структурата на зеолита чрез премахване на половината координативно свързан вода.

Традиционните приложения на глинести минерали като адсорбенти - пречистване нефт, по-специално, третичен и регенерация на минерални масла, каталитично адсорбция пречистване на извлечения от ароматни ненаситени съединения, изясняване на вино и сок, отпадъци и природна вода и други.

Ефективното отстраняване на окислителни продукти на масла, катран и полициклични вещества съгласно адсорбенти разработени микропората система. Следователно, вместо обичайно използвани за тази цел са предложени естествените бентонити като разработени мезопори и palygorskite, активиран бентонит с концентрирани минерални киселини.

За изясняване на вино и сок отдавна се използва натриев бентонит (монтморилонит група) абсорбиращи вещества протеин произход от водна среда. Изучаването на механизма на взаимодействие на глини с протеинови вещества, които причиняват мътност, показа, че излиза извън процеса на адсорбция. За ефективно вино изясняване, прибавяне на дисперсия въведена сорбент, са важни и сол толерантност във водна среда. Разглеждане на този процес с обща колоидно-химически продукти е в основата за да предложи по-ефективни избелители - фино palygorskite и hydromica Cherkassy глинонаходища.

Филтрация свойства на глини се използва и за пречистване на отпадъчни и природни води. По-конкретно, показателите за проектиран пилотни производствената линия за производство на отпадни води и багрила, използващи бентонити. Способността на бентонит глина ефективно абсорбира нейонни повърхностно активни вещества (нейонно повърхностно активно вещество) технология за пречистване на водата се осъществява във вода занаяти газ резервоар.

Индустриална тестове пречистване технология на нейонно повърхностно активно вещество "prevotsella ЕО" произведен вода Pynyanskogo газови находища (Украйна), използвайки Cherkassy бентонит прах и местни spondilovoy глини показа, че MPC (0.5 г / m3) се постига, когато един произведен водата или бентонит Cherkassky двустепенно третиране с глина spondilovoy [9].

Глини са ефективни материали за облекло обеззаразяване, строителни материали по време на инцидента в Чернобил през 1986 F. За тази цел бяха използвани Cherkasskii бентонит и palygorskite глинени депозити под формата на водни пасти (12-15%) и суспензии (2-7% ). Изработено обеззаразяване работа показа, че глина дисперсии имат добра адхезия и защити-йонообменни свойства, за да се отстранят по-пълно радионуклиди от стандартни разтвори на базата на анионни повърхностно активни вещества. Например, при лечението на замърсени дрехи (инкубация в 2% суспензия в продължение на 1 минута, докато се разбърква, след това два пъти промиване с вода), като се използва коефициент деактивиране на глина суспензия е 25 (първа радиация ниво на 2,90 т-/ час) и със стандартна 6,6 - разтвор повърхностно активно вещество.

Използването на глина за обеззаразяване решава проблема с ядрените отпадъци. Радионуклидите концентрират суспензия на глина, която лесно се отделя от водата чрез утаяване. Суспензията се изпраща за унищожаване и избистрената вода, за да doochischaetsya klinoptilolitovyh филтри и изчиства за последващо природен филтруване.

Глинести минерали са обещаващи за използване в адсорбционната технология не само в (процес почистване контакт) на прах, но също така и в гранулирана форма (динамична сорбция процеси). Във връзка с това възниква проблем на избор на свързващото вещество за образуване на гранулирани състави. Развитието на тези състави са били посветени. На базата на модифицирания каолинита проектиран водоустойчив, механично силен сорбент с висока мощност и селективност по отношение на йони Cr3 +, Ni2 +, Со2 + и други.

Електронни спектри показват, че абсорбцията на йони на тежки метали, поради техния механизъм на комплексообразуване с присаден върху повърхността на сорбент фосфатни групи. Това се доказва от висок коефициент на разпределение между катионите и разтвор на модифициран каолинит Ар = 104-105 sm3D че присъщите комплексообразуващи сорбенти. Подкисляване на вода може лесно да се регенерира каолинит модифициран фосфат [10].