Экология 121 э к олог и я



жүктеу 297.59 Kb.

бет1/3
Дата14.02.2017
өлшемі297.59 Kb.
  1   2   3

ISSN 

1561-4212. 

ВЕСТНИК 


ВКГТУ, 

2007, 


№ 



                                                                                                  



ЭКОЛОГИЯ 

 

121



Э К ОЛОГ И Я

 

 



УДК 669.4.556,388 

 

А.К. Адрышев, Н.Г. Серба, Н.А. Нурбаева  

ВКГТУ, г.Усть-Каменогорск 

 

ИЗУЧЕНИЕ  ВОЗМОЖНОСТИ  ПРОНИКНОВЕНИЯ  ИОНОВ SO



4

2- 

, CL



, F



  

ЧЕРЕЗ  ПРИРОДНЫЕ  СОРБЕНТЫ 

 

В работах [1, 2] указано, что природные бентониты хорошо сорбируют многие метал-



лы,  однако  освободить  сорбент  от  этих  металлов  практически  невозможно.  Нами  было 

решено использовать природные сорбенты для предохранения грунтовых вод путем укре-

пления дна и откосов хвостохранилищ. 

Поскольку  сорбция  катионов  достаточно  полно  изучена,  мы  проявили  интерес  к  изу-

чению прохождения анионов через слой сорбента.  

Была изучена возможность проникновения ионов  SO

4

2- 


, CL

, F



 через слой бентонита. 

Методика эксперимента нами описана в работах [1, 2]. В качестве исходных материалов 

использовались  растворы  кислот  (Н

2

SO

4



 

,  НCL


 

,  НF


 

)  с  концентрацией  от  0,1  до  1,0  н  и 

бентонит 14 горизонта Таганского месторождения. В ходе эксперимента менялась высота 

слоя от 4 см до 12 см, время выдержки до 3 суток. Результаты исследований приведены в 

таблицах 1-4. 

 

Т а бли ц а   1  



 

№ 

п/п 



Виды  

кислот 


Концентрация 

кислот, н  

Высота слоя 

бентонита, см 

Время 

 выдержки, ч 



Результат  

Примечание  

H

2



SO

 



HCL 

HF  


0,1 

0,1 


0,1 

24  



отрица-

тельный 


пропускает 

H



2

SO



 

HCL 


HF  

0,01 


0,01 

0,01 


24  


отрица-

тельный 


пропускает 

H



2

SO



 

HCL 


HF  

0,2 


0,2 

0,2 


24  


отрица-

тельный 


пропускает 

H



2

SO



 

HCL 


HF  

1,0 


1,0 

1,0 


24  


отрица-

тельный 


пропускает 

 

 



 

 


ЭКОЛОГИЯ                                                                                                   ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК ВКГТУ, 

2007, № 2



 

 

122

 

  Т а бли ц а   2 

 

№ 



п/п 

Виды 


кислот 

Концентрация 

кислот, н  

Высота 


слоя, см 

Время вы-

держки, ч 

Результат  

Примечание  

H



2

SO



 

HCL 


HF  

0,1 


0,1 

0,1 


8см 

от 24 до 72  

положительный 

не пропускает 

H

2



SO

 



HCL 

HF  


0,01 

0,01 


0,01 

8см 


от 24 до 72  

положительный  

не пропускает 

H



2

SO



 

HCL 


HF  

0,2 


0,2 

0,2 


8см 

от 24 до 72  

положительный 

не пропускает 

H

2



SO

 



HCL 

HF  


1,0 

1,0 


1,0 

8см 


от 24 до 72  

положительный 

не пропускает 

 

Т а бли ц а   3  



 

№ 

п/п 



Виды  

кислот 


Концентрация 

кислот, н  

Высота 

слоя, см 



Время вы-

держки, ч 

Результат  

Примечание  

H

2



SO

 



HCL 

HF  


0,1 

0,1 


0,1 

10 


от 24 до 72  

положи-


тельный 

не пропускает 

H

2



SO

 



HCL 

HF  


0,01 

0,01 


0,01 

10 


от 24 до 72  

положи-


тельный  

не пропускает 

H

2



SO

 



HCL 

HF  


0,2 

0,2 


0,2 

10 


от 24 до 72  

положи-


тельный 

не пропускает 

H

2



SO

 



HCL 

HF  


1,0 

1,0 


1,0 

10 


от 24 до 72  

положи-


тельный 

не пропускает 

 

Т а бли ц а   4  



 

№ 

п/п 



Виды  

кислот 


Концентрация 

кислот, н 

Высота 

слоя, см 



Время вы-

держки, ч 

Результат 

Примечание 

H

2



SO

4

 



HCL 

HF 


0,1 

0,1 


0,1 

12 


от 24 до 72  

положительный 

не пропускает 

H



2

SO

4



 

HCL 


HF 

0,01 


0,01 

0,01 


12 

от 24 до 72  

положительный 

не пропускает 

H

2



SO

4

 



HCL 

HF 


0,2 

0,2 


0,2 

12 


от 24 до 72  

положительный 

не пропускает 


ISSN 

1561-4212. 

ВЕСТНИК 


ВКГТУ, 

2007, 


№ 



                                                                                                  



ЭКОЛОГИЯ 

 

123

H

2



SO

4

 



HCL 

HF 


1,0 

1,0 


1,0 

12 


от 24 до 72  

положительный 

не пропускает 

 

Во всех случаях  в качестве материала подстилающего слоя взят бентонит 14 горизон-



та.  Время  проведения  опыта  принималось  более  трех  суток.  Результат  –  бентонит  при 

толщине слоя более 8 см для данного опыта не пропускает, следовательно, можно приме-

нять в качестве предохранительного устройства грунтовых вод от проникновения жидких 

промышленных отходов. 

Исследования показали, что  начиная с высоты слоя 8 см проникновения перечислен-

ных ионов не происходит. Отчетливо видно, что бентонит заиливается и пропускная спо-

собность растворов падает. 

Считаем, что причиной такого явления является полимеризация, т.е образуются связки 

–  насыщенные  растворы  кристаллогидратов.  Исходя  из  общих  принципов  проявления 

вяжущих  свойств  [3],  можно  предположить,  что  насыщенный  раствор  кристаллогидрата 

может  играть  роль  связки.  В  нашем  случае:  соприкасаясь  с  сорбентом  раствора,  часть 

растворителя (воды) будет абсорбирована на поверхности частичек, что приведет к пере-

насыщению  и  далее  –  к  кристаллизации  раствора.  Учитывая  высокие  исходные  данные 

т/ж  (10/1),  можно  ожидать,  что  кристаллизация  гидрата  приведет  к  заметному  упрочне-

нию  связки.  Это  обусловлено  тем,  что  на  поверхности  твердого  тела  (сорбента),  ввиду 

асимметрии  строения  поверхностного  слоя кристалла, имеются ненасыщенные поля. Не-

насыщенность таких полей достигает 10

– 10



8

 в/м, а радиус их действия 10

-6

 см, т.е соиз-



мерим  с  размерами  молекул.  Причем  образующийся  слой  адсорбированной  воды  струк-

турирован, в результате изменяются свойства воды (ρ=1,2-1,9г/см

3

; ε=2-5)(5). 



Если прослойка между частицами уменьшается до пленки структурированной воды, то 

такая  пленка  будет  связывать  соприкасающиеся  частицы.  Связывание  происходит  по-

средством водородных и запорно-акценторных связей [4, 5].  

Методика  состояла  в следующем: сорбенты предварительно измельчали и просеивали 

через  сито  с  размером  отверстий    –2,5  ÷  +1,25  мм.  После  перемешивания  смеси  разных 

соотношений гранулировали их в виде цилиндров диаметром 2 3 мм и длиной 7 8 мм.  

Гранулы высушивали при комнатной температуре на воздухе  до постоянной массы и 

в сушильном шкафу в интервале температур  120 150 

о

С. 


Изучалась  сорбционная  способность  комплексного  сорбента,  приготовленного  на  ос-

нове  композиции  из  бентонитовой  глины  14  горизонта  и  цеолита  разных  соотношений 

путем  их  гранулирования  и  термической  обработки,  так  как  14  горизонт  обладает  высо-

кими сорбционными способностями. 

Через колонку, заполненную сорбентом массой 50 г, постоянно пропускали дистилли-

рованную воду объемом 50 мл до разрушения гранул и заиливания. В ходе опытов следи-

ли за временем прохождения воды через сорбент. 

Восточно-Казахстанская  область  обладает  значительными  запасами  природных  алю-

мосиликатов  –  цеолитов  и  бентонитовых  глин.  Цеолиты Тайжузгенского месторождения 


ЭКОЛОГИЯ                                                                                                   ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК ВКГТУ, 

2007, № 2



 

 

124

относятся  к  клиноптиллолитовым  рудам  с  содержанием  клиноптиллолита  55-60  %,  пре-

имущественно  натриевого  и  калиевого  типа.  В  таблице  1  представлен  усредненный  хи-

мический состав цеолитов этого типа. 

 

 



Т а бли ц а   5  

Усредненный химический состав цеолитовых руд Тайжузгенского месторождения 

 

Химический состав, % 



SiO

TiO



Al

2



O

Fe



2

O

3



  FeO 

CaO 


MgO  Na

2

O  K



2

SO



MnO  H


2

Si/Al 



65,5 

0,20 


14,27  0,87 

0,53 


3,20 

0,80 


2,04 

2,83 


0,07 

0,04 


10,0 

3,90 


 

Список литературы 

 

1. Адрышев А.К. Пути и  перспективы использования природных алюмосиликатов Восточного  



   Казахстана / А.К. Адрышев, Н.А. Струнникова, Г.К. Даумова. - Усть-Каменогорск: ВКГТУ. 

2. Адрышев А.К. Определение катионообменной емкости и показателя адсорбции комплекс 

   ного  сорбента  /  А.К.  Адрышев,  Н.А.  Струнникова,  Г.К.  Даумова.  -  Усть-Каменогорск: 

ВКГТУ. 


3. Сычев М.М. Твердение цементов. -Л.:ЛТИ, 1981. -С.65. 

4. Сычев М.М. Нестроительные вяжущие вещества / М.М. Сычев, Т.Ф Уланова. - Л.: ЛТИ. - 

   С.56-60 

5. Гумилевский С.А. Кристаллография и минералогия/ С.А.Гумилевский, В.М. Кирион, Г.П. Лу-  

   говской. - М.: Высш. школа, 1972. -215 с.  

 

Получено 04.06.07 



 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KUТТЫKТАЙМЫЗ! 

ПОЗДРАВЛЯЕМ!   

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗДОРОВЬЯ, СЧАСТЬЯ, УСПЕХОВ, ДОРОГОЙ ЮБИЛЯР! 

 

МЕРЕЙТОЙ ИЕСIНЕ МЫKТЫ ДЕНСАУЛЫK, ТАУСЫЛМАС БАKЫТ,  

ТВОРЧЕСТВОЛЫK ТАБЫС ТIЛЕЙМIЗ! 

 

 

СОКОЛОВА 



ВЛАДИМИРА МИХАЙЛОВИЧА,

 

кандидата технических наук, доцента 



кафедры безопасности жизнедеятельно-

сти и охраны окружающей среды

 

 



ISSN 

1561-4212. 

ВЕСТНИК 


ВКГТУ, 

2007, 


№ 



                                                                                                  



ЭКОЛОГИЯ 

 

125



 

 

 

 

 

 

 

 



УДК 669.4.556,388 

 

А.К. Адрышев, Н.Г. Серба, Н.А. Нурбаева  

ВКГТУ, г. Усть-Каменогорск 

 

ИЗУЧЕНИЕ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ «БЕНТОНИТ – ВОДА » ПО ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ 

 

Как  показывают  эксперименты  по  электропроводности,  в  системе  «бентонит  -  вода» 



образуются  мицеллы.  На  поверхности  бентонита  образуются  химические  концентриро-

ванные дисперсии и имеют развитую поверхность.  В таких системах жидкая фаза нахо-

дится в особом состоянии. Так, в результате воздействия поверхностных диэлектрических 

полей в твердой фазе проницаемость воды падает до 2-10, и вода теряет способность быть 

растворителем и ионизировать электролиты [1]. Формирование мелкозерных контактов в 

вяжущих  системах  (а  мы  рассматриваем  «бентонит  –  вода»  как  такую  систему)  может 

быть связано с проявлением координационных и водородных связей, что характерно для 

соединений с ненасыщенной ионной или смешанной ионно-валентной связями.  

Наличие  ненасыщенности  ковалентной  составляющей  связи  приводит  к  возникнове-

нию  полимерного  состояния  системы.  Например,  для  растворов,  содержащих  Al

3+ 

,  воз-


можны следующие пути образования гидрокомплексов: 

 

1) Al (H



O)

6



3+ 

  Al(OH) 

(H 


2

O)

8



4+ 

  Аl


13

O

 4



 (OH) 

24

 (H



2

O) 


12

7+ 


 

2) Al(H



2

O) 


6

3+

 Al(OH) 



(H

2



O)

8

4+



  Al 

7



 (OH) 


14 

(H 


2

O)

10



3+

 предзародышзародыш. 

 

В работах [2, 3] на основании спектроскопии показано, что в алюминатных растворах 



от  100  до  130  мл  преобладает  мономер  Al(OH)

4

-



,

 

имеющий  тетраэдрическую  структуру. 



При  более  высоких  концентрациях  образуются  более  сложные  полимерные  образования  

[(OH)


13   

AlOH (OH)

]

3- 



 – димеры, а затем ещё более сложные полимерные образования, в 

которых сохраняются тетраэдрические группировки AlO

.  


Таким  образом,  изучение  мицеллообразования  в  системе  «бентонит  –  вода»  методом 

электропроводности показало возможность образования полимерных соединений алюми-

ния и более крупных ассоциаций мицелл.  

Целью  наших  исследований  является  определение  удельной  электропроводности  рас-

творов бентонитов, которое сводится к измерению сопротивления с помощью переменно-

го  тока.  Сопротивление  растворов  определяется  с  помощью  реохордного  моста  Р-38,  ра-

ботающего на переменном токе. 

Измерению электропроводности растворов предшествует определение константы элек-

тролитического сосуда. Для определения постоянной сосуда используется 1/50 н и 1/100 н 

раствора  стандартного  электролита  KCl.  Константа  сосуда  =  0,2878.  Для  определения 

константы:  



 

 


ЭКОЛОГИЯ                                                                                                   ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК ВКГТУ, 

2007, № 2



 

 

126

колба =100 мл,    (KCl) = 85 мл, t = 25 

0

С.  



Константа была рассчитана по уравнению К =  R

x

 ·8 KCl. При всех измерениях элек-



тропроводности объем жидкости в сосуде должен быть одним и тем же. После определе-

ния постоянной сосуда приступают к измерению сопротивления растворов. Готовим рас-

творы концентрацией 125 г/л, 62 г/л, 31 г/л, 15 г/л, 7 г/л, 3,5 г/л.  

При  измерении  электропроводности  раствора  проводят  не  менее  семи  измерений.  На 

основании  полученных  данных  проводят  расчеты  электропроводности  растворов  по сле-

дующим формулам:  = к/ R

ср 

;  = х · 1000/С. 



Т а бли ц а   1  

Данные горизонта 11 

Данные го-

ризонта 11 

X = к/ R



ср

 

 = Х · 1000/ 



С 

0,92; 0,93; 0,92; 0,93; 0,92; 0,92;0,91 



0,31 

2,48 


1,32; 1,30; 1,30; 1,32; 1,32;1,30;1,30 

0,22 

3,52 


1,50; 1,50; 1,49; 1,49; 1,49;1,50; 1,50 

0,19 

6,08 


1,90; 1,90; 1,90; 1,90;1,87; 1,85; 1,87 

0,15 

9,6 


2,2; 2,3; 2,1; 2,0; 2,2; 2,1; 2,3 

0,13 

16,6 


2,6; 2,4; 2,5; 2,7; 2,7; 2,7; 2,6; 2,6 

0,11 

28,2 


 

Т а бли ц а   2 



Данные горизонта 12 

Данные го-

ризонта 12 

X = к/ R



ср

 

 = Х · 1000/ 



С 

0,8; 0,8; 0,79; 0,79; 079; 0,77;0,79 



0,36 

2,8 


1,42; 1,41; 1,41; 1,41; 1,41;1,40;1,40 

0,20 

3,2 


1,55; 1,57; 1,66; 1,65; 1,55;1,66; 1,66 

0,17 

5,644 


1,80; 1,84; 1,84; 1,80;1,84; 1,84; 1,80 

0,16 

5,644 


2,24; 2,24; 2,26; 2,26; 2,3; 2,26; 2,26 

0,13 

16,6 


2,86; 2,86; 2,84; 2,84; 2,84; 2,84; 

2,86; 

0,10 


25,64 

 

Т а бли ц а   3  



Данные горизонта 14 

Данные го-

ризонта 14 

X = к/ R



ср

 

 = Х · 1000/ 



С 

0,5; 0,49; 0,49; 0,49; 050; 0,49; 0,49 



0,58 

4,64 


0,67; 0,67; 0,67; 0,68; 0,68;0,68;0,68 

0,42 

6,72 


0,60; 0,60; 0,61; 0,90; 0,90;0,91; 0,91 

0,32 

10,00 


1,42; 1,41; 1,42; 1,42;1,42; 1,42; 1,42 

0,20 

12,8 


2,59; 2,57; 2,56; 2,56; 2,53; 2,56; 2,56 

0,11 

14,1 


0,39; 0,39; 0,39; 0,39; 0,39; 0,39; 

0,39; 

0,07 


17,4 

 

Т а бли ц а   4  



ISSN 

1561-4212. 

ВЕСТНИК 


ВКГТУ, 

2007, 


№ 



                                                                                                  



ЭКОЛОГИЯ 

 

127



Данные Al

2

O

Данные го-

ризонта 14 

X = к/ R



ср

 

 = Х · 1000/ 



С 

0,65; 0,67; 0,57; 0,57; 0,57; 0,57; 0,57 



0,429 

3,432 


1,04; 1,02; 1,04; 1,04; 1,04;1,04;1,04 

0,277 

4,432 


2,05; 2,05; 2,05; 2,05; 2,05;2,05; 2,05 

0,14 

4,48 


3,0; 3,0; 3,0; 3,0;3,0; 3,0; 3,0 

0,09 

5,76 


5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 

0,05 

6,4 


8,2; 8,2; 8,2; 8,2; 8,2; 8,2; 8,2; 

0,04 

10,2 


По рассчитанным данным строят график зависимости  - f (х).  

 

Т а бли ц а   5 



Средний химический состав бентонитовых глин по карьеру (%) 

Литологические 

горизонты 

бен-


тонитов 

SiO


2

 

TiO



2

  Al


2

O

3



  Fe

2

O



3

  CaO  MgO  Na

2

O  K


2

SO



3

 

H



2

П.п 



Горизонт 12 

52,54 


0,2 

21,11 


2,6 

2,06 


2,82  1,431  0,58 

0,32  11,34  12,37 

Горизонт 13 

56,06  0,63  16,11 

1,96 


2,63 

1,36 


0,45 

0,17 


7,15  10,97 

Горизонт 14 

55,48 

0,3 


19,38 

4,4 


1,98 

2,18 


1,24 

0,51 


0,18 

8,49  11,31 

 

Теперь  определим  тип  эмульсий  методом  электропроводности.  Для  этого  берём  сле-



дующие  принадлежности:  1)  выпрямитель  переменного  тока  типа  ВСА-4;  2)  миллиам-

перметр на 1000 мА; 3) сосуд для измерения электропроводности с притертой пробкой;  4) 

2 %-ный и 5 %-ный растворы олеата натрия; 5) 10 %-ный раствор хлористого бария;   6) 

бензол; 7) краситель судан III. 

Для  выполнения  собираем  электрическую  цепь,  состоящую  из  выпрямителя  перемен-

ного  тока  типа  ВСА-4,  миллиамперметра  и  сосуда  с  впаянными  в  него  платиновыми 

электродами  и  притертой пробкой емкостью около 50 мл. Площадь электрода составляет 

1 см


2

, расстояние между электродами — 1 см (рис. 1). 

 

 

 



Рисунок 1 - Схема установки для определения электропроводности эмульсий: 1 - сосуд для измере-

ния электропроводности;  2 - миллиамперметр 

 

В  отдельной  колбе  с  притертой  пробкой  готовят  эмульсию  прямого  типа,  сливая  100 



мл 2 %-ного раствора олеата натрия и 20 мл бензола, окрашенного для наглядности суда-



  1   2   3


©emirsaba.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал