Экология 121 э к олог и я
жүктеу/скачать 0,59 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- А.К. Адрышев, Н.Г. Серба, Н.А. Нурбаева
- ЭКОЛОГИЯ ISSN 1561-4212.
- ISSN 1561-4212.
- ТВОРЧЕСТВОЛЫK ТАБЫС ТIЛЕЙМIЗ!
| ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК
ВКГТУ, 2007,
№ 2
ЭКОЛОГИЯ
Э К ОЛОГ И Я
УДК 669.4.556,388
ВКГТУ, г.Усть-Каменогорск
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
, 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 1 H
SO 4
HCL HF
0,1 0,1
0,1 4 24 отрица- тельный
пропускает 2 H 2 SO 4 HCL
HF 0,01
0,01 0,01
4 24
отрица- тельный
пропускает 3 H 2 SO 4 HCL
HF 0,2
0,2 0,2
4 24
отрица- тельный
пропускает 4 H 2 SO 4 HCL
HF 1,0
1,0 1,0
4 24
отрица- тельный
пропускает
ЭКОЛОГИЯ ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК ВКГТУ, 2007, № 2
№ п/п Виды
кислот Концентрация кислот, н Высота
слоя, см Время вы- держки, ч Результат Примечание 1 H 2 SO 4 HCL
HF 0,1
0,1 0,1
8см от 24 до 72 положительный не пропускает 2 H
SO 4
HCL HF
0,01 0,01
0,01 8см
от 24 до 72 положительный не пропускает 3 H 2 SO 4 HCL
HF 0,2
0,2 0,2
8см от 24 до 72 положительный не пропускает 4 H
SO 4
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 1 H
SO 4
HCL HF
0,1 0,1
0,1 10
от 24 до 72 положи-
тельный не пропускает 2 H
SO 4
HCL HF
0,01 0,01
0,01 10
от 24 до 72 положи-
тельный не пропускает 3 H
SO 4
HCL HF
0,2 0,2
0,2 10
от 24 до 72 положи-
тельный не пропускает 4 H
SO 4
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 1 H
SO 4
HCL HF
0,1 0,1
0,1 12
от 24 до 72 положительный не пропускает 2 H 2 SO 4 HCL
HF 0,01
0,01 0,01
12 от 24 до 72 положительный не пропускает 3 H
SO 4
HCL HF
0,2 0,2
0,2 12
от 24 до 72 положительный не пропускает
ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК
ВКГТУ, 2007,
№ 2
ЭКОЛОГИЯ
4 H
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 5 – 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
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 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 FeO CaO
MgO Na 2 O K 2 O SO 3 MnO H
2 O 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!
ВЛАДИМИРА МИХАЙЛОВИЧА,
кафедры безопасности жизнедеятельно- сти и охраны окружающей среды
ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК
ВКГТУ, 2007,
№ 2
ЭКОЛОГИЯ
УДК 669.4.556,388
ВКГТУ, г. Усть-Каменогорск
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 2 O) 6 3+ Al(OH) 2 (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) 2 (H 2 O) 8 4+ Al 7 O 2 (OH)
14 (H
2 O) 10 3+ предзародышзародыш.
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 4 .
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
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 R X = к/ R ср
= Х · 1000/ С 1 0,92; 0,93; 0,92; 0,93; 0,92; 0,92;0,91 0,31 2,48
2 1,32; 1,30; 1,30; 1,32; 1,32;1,30;1,30 0,22 3,52
3 1,50; 1,50; 1,49; 1,49; 1,49;1,50; 1,50 0,19 6,08
4 1,90; 1,90; 1,90; 1,90;1,87; 1,85; 1,87 0,15 9,6
5 2,2; 2,3; 2,1; 2,0; 2,2; 2,1; 2,3 0,13 16,6
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 R X = к/ R ср
= Х · 1000/ С 1 0,8; 0,8; 0,79; 0,79; 079; 0,77;0,79 0,36 2,8
2 1,42; 1,41; 1,41; 1,41; 1,41;1,40;1,40 0,20 3,2
3 1,55; 1,57; 1,66; 1,65; 1,55;1,66; 1,66 0,17 5,644
4 1,80; 1,84; 1,84; 1,80;1,84; 1,84; 1,80 0,16 5,644
5 2,24; 2,24; 2,26; 2,26; 2,3; 2,26; 2,26 0,13 16,6
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 R X = к/ R ср
= Х · 1000/ С 1 0,5; 0,49; 0,49; 0,49; 050; 0,49; 0,49 0,58 4,64
2 0,67; 0,67; 0,67; 0,68; 0,68;0,68;0,68 0,42 6,72
3 0,60; 0,60; 0,61; 0,90; 0,90;0,91; 0,91 0,32 10,00
4 1,42; 1,41; 1,42; 1,42;1,42; 1,42; 1,42 0,20 12,8
5 2,59; 2,57; 2,56; 2,56; 2,53; 2,56; 2,56 0,11 14,1
6 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,
№ 2
ЭКОЛОГИЯ
Данные Al 2 O 3 Данные го- ризонта 14 R X = к/ R ср
= Х · 1000/ С 1 0,65; 0,67; 0,57; 0,57; 0,57; 0,57; 0,57 0,429 3,432
2 1,04; 1,02; 1,04; 1,04; 1,04;1,04;1,04 0,277 4,432
3 2,05; 2,05; 2,05; 2,05; 2,05;2,05; 2,05 0,14 4,48
4 3,0; 3,0; 3,0; 3,0;3,0; 3,0; 3,0 0,09 5,76
5 5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 5,0; 0,05 6,4
6 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 O SO 3
H 2 O 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 8 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- жүктеу/скачать 0,59 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|