Реферат: Реферат вданій роботі визначається необхідністю вивчення властивостей сапонітів, з метою їх практичного використання. Практично на місцевому рівні є величезні поклади природних мінералів з відмінними сорбційними,

25-013-10


УДК 631 ДРНТІ 68.29


Технології використання сапонітової породи Таківського родовища в землеробстві та промисловості Хмельницької області


Кулаков О.І., Ганзюк А.Я., кандидат технічних наук, доцент кафедри хімічної технології Хмельницького національного університету; кандидат технічних наук, доцент кафедри хімічної технології Хмельницького національного університету відповідно; телефон: (0382) 61-24-81.

Ключові слова: сапоніт, барвник, адсорбція, мінерал, адсорбент, родовище, продуктивний шар, потужність породи, ізоморфна домішка, іони, землеробство, властивості, дослідження.


РЕФЕРАТ

В даній роботі визначається необхідністю вивчення властивостей сапонітів, з метою їх практичного використання. Практично на місцевому рівні є величезні поклади природних мінералів з відмінними сорбційними, іонообмінними, каталітичними і фільтраційними властивостями, які можна з успіхом використовувати у багатьох галузях народного господарства. З літературних джерел відомо, що властивості мінералів можна поліпшити активацією різними хімічними реагентами, такими як кислоти, солі багатовалентних металів тощо. При цьому, досліджується як змінюються властивості сапонітових глин після їх активації і модифікації.


^ ОПИС ПРОЕКТУ

Хмельницька область - це єдиний регіон на Україні в колишьньму Радянському Союзі, де розвідані поклади сапонітових глин - унікальних природних родовищ, які складають цілу провінцію бентонітової сировини з унікальними властивостями. Поклади Хмельницької групи сапонітів складають 100 млн.т. Товщина продуктивного шару складає 10-40 м, потужність порід, які розкриваються складає 10-20 м. Найбільш розвідані Ташківське і Варварівське родовища сапонітових глин, які мають запаси близько 60 млн. т. Роботи по вивченню сапонітів проводять ряд вузів, в основному сільськогосподарського і будівельного профілю. Детальних відомостей про властивості сапонітів в літературі не наведено. Назва сапоніт походить від лат. sapo, родовий відмінок saponis - мило, мильний камінь - це мінерал з підкласу шарових силікатів, групи монтморилонітів з високим вмістом магній оксиду, в якому іони алюмінію практично повністю замінені на іони магнію, а іони кремнію частково замінені на іони алюмінію. Мінерал сапоніт у вигляді ізоморфної домішки містить іони заліза, нікелю, інколи хрому тощо. Хімічний склад сапоніту з різних родовищ відрізняється за фізичними і хімічними властивостями.

Метою роботи є вивчення фізико-хімічних властивостей сапонітів різних форм, визначення напрямків їх практичного використання, розробка складів чистящих паст.

Наукова новизна та обґрунтованість підбору і методів дослідження. В науково-технічній літературі відсутня інформація про властивості сапонітів і методи їх дослідження. Тому дослідження властивостей сапонітів і розробка відповідних методик являє собою новизну роботи.

Наукова цінність і новизна одержаних результатів. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

проведено комплексний аналіз властивостей сапонітів з метою їх практичного застосування в землеробстві і промисловості;

показано залежність адсорбції барвників різних класів від характеру активації і модифікації природного сапоніту;

запропоновано фізико-хімічний підхід при виборі напрямків практичного використання сапоніту шляхом підбору і обґрунтованості методів дослідження.

Практична цінність результатів для області і для України. Практична цінність результатів для області полягає у використанні сапонітів для підвищення ефективності землеробства і застосуванні в промисловості та побуті.

Економічний ефект від впровадження. Застосування сапонітів у землеробстві і промисловості повинне привести до значного економічного ефекту.

Сапоніт в промисловості може використовуватись, базуючись на його унікальних властивостях як адсорбенту. Однак, треба відмітити, що його використання в промисловості робить лише перші кроки. В Херсонському національному технічному університеті проведені дослідження по інтенсифікації процесів колорування бавовняних тканин прямими і кубовими барвниками в присутності алюмосилікатів. На кафедрі хімічної технології Хмельницького національного університету розроблено склади ряду засобів для чистки, які можуть використовуватись, зокрема, як в текстильній промисловості, так і побуті. Ряд засобів проходить випробування, тому ми приводимо у даній роботі технологію застосування засобу для чистки сильно забруднених поверхонь.

Засіб для чистки сильно забруднених поверхонь містить природний адсорбент - сапоніт, який здатний вбирати, втягувати в себе різні забруднення. Крім нього в склад засобу входить хімічно нейтральне мило, яловичий жир, гліцерин і невелику кількість лимонної есенції; (віддух). Мило збирає жирові і інші нейтральні забруднення. В склад яловичого жиру входять органічні кислоти, які зв'язують оксидні забруднення типу іржі. Гліцерин забезпечує захист шкіри рук. Лимонна есенція придає засобу приємний запах. Крім цього в склад засобу входять патентовані складові на основі ПАР, які забезпечують синергетичний ефект усіх компонентів. У складі засобу нема агресивних речовин - пероксидів, хлорпохідних, сильних кислот, які роз'їдають поверхню і небезпечні для оточуючого середовища. При розробці складу засобу для чистки сильно забруднених поверхонь застосували математичні моделі типу „склад-властивості”.

Засіб для чистки сильно забруднених поверхонь не забруднює оточуюче середовище, економний і ефективний, що показали виробничі випробування.

Таким чином, досліджено фізико-хімічні властивості природного сапоніту Таківського родовища Хмельницької обл., у тому числі основні властивості глин - здатності до адсорбції різних речовин, а також його активованих і модифікованих форм; проведено активацію сапоніту шляхом нагрівання при температурі 300 °С на протязі трьох годин (термічна активація) і обробкою 20%-м розчином сірчаної кислоти (36% від маси сапоніту) при температурі 95 °С на протязі шести годин (кислотна активація). Модифікацію проводили 0,1М розчинами солей багатовалентних металів - магнію, алюмінію і заліза при температурі 20 °С на протязі п'яти діб (катіонна модифікація); досліджено такі його властивості, як насипна і істинна маса, водневий показник водних суспензій сапоніту, ступінь насиченості його основами; досліджено сорбційні властивості сапоніту по відношенню до органічних барвників різної хімічної будови - прямого яскраво-оранжевого (аніонний барвник), метиленового блакитного (основний барвник) і катіонного синього 4К (катіонний барвник). Показано, що природний сапоніт має добрі сорбційні властивості по відношенню до катіонного і основного барвників і невеликі по відношенню до аніонного барвника. З метою підвищення сорбційних властивостей природного сапоніту проводили його активацію і модифікацію. Знайдено, що термічна активація сапоніту не приводить до посилення його сорбційних властивостей по відношенню до барвників різних класів. Показано, що кислотна активація різко збільшує сорбційні властивості сапоніту по відношенню до аніонного барвника (сорбція збільшується в 2,18 разів), а також підвищує адсорбцію основного і катіонного барвника. Адсорбційні властивості кислотно активованого сапоніту можна порівняти з адсорбційними властивостями активованого вугілля. Знайдено, що хімічна модифікація солями багатовалентних металів впливає неоднозначно на зміну сорбцій них властивостей сапоніту. Найкращі результати по збільшенню адсорбції прямого яскраво-оранжевого і катіонного синього має сапоніт, який модифікований солями магнію, гірші результати по сорбції барвників маємо для сапоніту, який модифікований солями алюмінію і заліза. Показано, що хімічна модифікація суттєво збільшує сорбційні властивості сапоніту по відношенню до основного і катіонного барвників і у меншій ступені для аніонного барвника. Найкращі сорбційні властивості по відношенню до аніонного барвника має кислотної активований сапоніт. Проведено дослідження фізико-хімічних властивостей сапоніту показали можливості його застосування в промисловості - в якості сорбенту для освітлення забарвлених стічних вод, використання в засобах для чистки забруднених поверхонь, препаратах для текстильної промисловості тощо. Одним із основних напрямків застосування сапоніту є землеробство. Проведені дослідження показали можливість його застосування в якості ефективного вапняного добрива.


22.03.12