ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неуглеродные сорбенты из "Нефтяные сорбенты" Породы, которые формируют земную планету и исследованные на данный момент, сложены относительно небольшим числом минеральных видов из известных минералогам почти 3000 видов и разновидностей минералов. Наиболее распространенные породообразующие минералы представлены силикатами, но выделяются также оксиды, гидроксиды, сульфиды, карбонаты, фосфаты и галогениды [95]. [c.106] Из этого ассортимента породообразующие минералов в качестве природных сорбентов в настоящее время востребовано только ограниченное их количество, и прежде всего, глинистые породы, цеолиты, пироксеноиды, фосфаты и некоторые другие материалы. Использование таких минеральных сорбентов обусловлено достаточно высокой их сорбционной емкостью, избирательностью, катионообменными свойствами некоторых из них, сравнительно низкой стоимостью и доступностью (иногда - как местного материала). [c.106] Блок-схема распределения природных материалов, входящих в группу породообразующих минералов по классификации Дира и др. [71] показана на рис. 5.1. Из приведенной схемы видно, что материалы, обладающие свойствами сорбентов, известны только в некоторой части групп минералов. Ввиду недостаточной изученности не выявлены все минералы, способные обладать сорбционными свойствами. Помимо этого, по тем или иным причинам часть минералов в настоящее время непригодна для производства из них сорбентов. [c.106] Слоистыми (листовыми) называют минералы, в которых атомы в кристаллической решетке располагаются по отдельным слоям. Многие из этих минералов кристаллизуются в форме тонких пластинок, листов или чешуек и проявляют совершенную спайность параллельно структурным слоям. Наиболее известны из них - белая слюда (мусковит) и черная слюда (биотит). [c.108] К числу основных минералов слоистых силикатов относят глинистые минералы. Глинистые породы обладают уникальными специфическими свойствами, позволяющими выделить их в отдельную группу и отнести к разряду наиболее перспективных материалов для производства сорбентов. Термин глина не имеет единственного и общепринятого определения. Глины встречаются и в качестве породообразующего материала, и в составе почв, они могут целиком слагать породу или составлять небольшую ее часть, заполняя трещины или выступая в качестве цементирующего вещества, связывающего более крупные частицы. Глины характеризуются прежде всего размером своих частиц к глинам обычно относят частицы размером не более 2 мкм. Интервалы размеров 2...0,5, 0,5...0,2 и менее 0,2 мкм характеризуют, соответственно, крупно-, среднезернистые и тонкие глины. Эффективный размер может быть определен по скорости осаждения в воде или непосредственными измерениями на электронном микроскопе. С этой точки зрения любой материал, размельченный на частицы размером менее 2 мкм, может считаться глиной и быть перспективным для производства сорбентов. [c.108] Глинистые породы, в состав которых обычно входят материалы с регулярной структурой, - наиболее распространенные минеральные сорбенты для очистки воды. Характерные группы глин и их состав отражен на схеме, рис. 5.2. [c.108] По структуре и физико-химическим свойствам их можно разделить на несколько групп [81, 178, 184]. [c.108] Опока не размокает в воде, ее особенностями являются мезопористая структура и высокая механическая устойчивость. Объем переходных пор доходит до 50% от общего объема пор, а размер основного количества пор составляет 6,0...10,0 нм. [c.109] У слоистых сорбентов с жесткой структурой каолинит, тальк и гидрослюда) активная поверхность обусловлена липть вторичной структурой, т. е. переходно- и макропористыми пространствами между микрокристаллами силикатов. Площадь поверхности каолинита — 60 м2/г. [c.110] Тальк — плотный, жирный на ощупь гидросиликат магния, является составной частью мыльного камня, или стеатита. Плотность — 2580... 2830 кг/м , твердость — 1. [c.110] Механизм сорбции загрязнений из воды на глинистых минералах достаточно сложен и включает вандерваальсовы взаимодействия углеводородных цепочек с развитой поверхностью микрокристаллов силикатов и кулоновское взаимодействие заряженных и поляризованных молекул сорбата с положительно заряженными участками поверхности сорбента, содержащими ионы Н+ и А13+. [c.111] Некоторые глины достаточно активны в естественном состоянии, но большую часть из них целесообразно аЕстивировать химическим или термическим способом для увеличения и регулирования их пористой структуры, изменения химической природы поверхности. Опоки и трепела прокаливают при 1000 с хлоридом и карбонатом натрия прокаленные минералы не набухают в воде. Бентониты обрабатывают 20%-ми серной или соляной кислотами для частичного удаления окислов магния, кальция, алюминия и железа. Подобная обработка повышает актгге-ную площадь поверхности в 2...10 раз, хотя при этом в 2...4 раза увеличивается и средний эффективный размер пор сорбента [81,184]. Кислые свойства поверхности активированных бентонитовых глин способствуют хемосорбции на них азот-, кислород-и серосодержащих соединений. Следовательно, чем выше катионообменная емкость минерала, тем выше, как правило, его эффективность при использовании для осветления и очистки воды. [c.111] На основе глинистых материалов создано много строительных продуктов, применяемых в строительстве. Одним из таких материалов является керамзит, который может быть использован и в качестве сорбента как в чистом, так и модифицированном виде [24]. Керамзит гидрофобен, не тонет в воде, не загрязняет акваторию и дно водного бассейна, биологически безвреден. Характер модификации керамзита зависит от степени грануляции и доли введенной в глинистый материал железной пыли перед термообработкой. Модифицированный керамзит, благодаря наличию железа, может быть убран с поверхности воды при помощи обычных магнитных устройств. [c.111] Удаление нефтяной фазы из керамзита может быть осуществлено термическим методом или центрифугированием. Сорбционная способность модифицированного железом керамзита достигает 0,45 кг нефти на кг сорбента. [c.112] Наибольшее распространение глинистые материалы получили для обесцвечивания воды, удаления неорганических примесей, особо токсичных хлорорганических соединений, гербицидов, различных ПАВ и органических соединений. Стоимость природных сорбентов в десятки раз 1шже, чем искусственных, поэтому часто их не регенерируют. Природные сорбенты добывают во многих районах России в непосредственной близости от места потребления, что постоянно расширяет масштабы их применения для очистки воды. [c.112] Цеолиты являются каркасными алюмосиликатами, в тетраэдрической структуре которых имеются полости, занятые одно-и двухвалентными катионами, такими как Na, К, Mg, Са, Ва, и молекулами воды, способными свободно удаляться и поглош аться структурой. Легкость, с которой цеолиты выделяют воду при незначительном нагревании, определила и название минерала от греческого zen — кипеть и liuos — камень ( кипящий камень ). В зависимости от вида минимальный свободный диаметр наибольших каналов лежит в пределах 2,2...7,5 A. По этой причине цеолиты сорбируют лишь молекулы веществ, критический размер которых меньше эффективного размера входного окна от этого и их второе название — молекулярные сита. [c.112] По классификации Брэка [199], цеолиты делят на 7 групп в зависимости от типа содержащихся вторичных элементов структуры. Перечень цеолитов, входящих в данные группы согласно классификации Брэка, приведен в табл. 5.2. [c.113] Основные месторождения цеолитов находятся в Бурятии, Закавказье, Закарпатье, на Кавказе, в Камчатке, Крыму, Приморском крае, на Сахалине, в Якутии. [c.113] Вернуться к основной статье