Глина основной обмен

В гуминовых веществах благодарный объект для изучения процессов набухания и пептизации. В результате почвовед не только узнал об основном обмене как о причине чрезвычайно важной для агрохимии способности почвы к накоплению питательных веществ, но и обнаружил такие объекты, как кислые глины и гумус, а также получил представления об обменной кислотности, о кислотности почв и способности их к буферированию значения pH и др. Большое биологическое значение имела также констатация того факта, что явление ионного обмена наблюдается и между частицами почвы и корнями растений при их непосредственном контакте . Новые данные о большой роли обменной адсорбции в процессе жизнедеятельности растительного, животного и человеческого организмов приведены сравнительно недавно в работах Берзина и Бете . Так, благодаря изучению ионообменников были получены ценные научные результаты в самых различных направлениях. [c.8]

Наряду с органической в торфе присутствует и минеральная часть. К ней следует отнести, во-первых, самостоятельные минеральные включения, представленные частицами кварца, глины, полевых шпатов, пирита, магнетита. Во-вторых, это органоминеральные (гетерополярные, ионные) комплексы — соли гу-миновых кислот и фульвокислот, ионообменные группы углеводного комплекса и лигнина. Учитывая, что в ионный обмен вступают в основном карбоксильные группы, в органоминеральных комплексах остается достаточное количество трупп, обеспечивающих сорбцию воды посредством водородных связей. [c.64]

Глинистые минералы составляют группу слоистых и слоисто-ленточных силикатов и состоят в основном из двух структурных элементов - кремнекислородного тетраэдра и алюмокислородного октаэдра. Они характеризуются гидрофильной поверхностью, способностью к сорбции и ионному обмену [1,2]. Из-за изоморфного замещения атомов кремния и алюминия на катионы более низкой валентности плоские грани кристаллической решетки глинистых минералов приобретают отрицательный заряд. Его компенсация происходит за счет адсорбции ионов Mg Са, Ре", К и На" . Эти катионы представляют ионообменный комплекс глин. Сила взаимодействия катионов ионообменного комплекса с кристаллической решеткой глин обусловливает их физико-химические и механические свойства, в частности, набухаемость. При контакте глин с водой молекулы воды проникают в межплоскостное пространство структурных [c.199]

Величина и состав обменных катионов и ионообменные процессы имеют исключительно важное значение, поскольку они определяют многие физико-химические свойства дисперсных систем, такие, как поверхностные свойства, процессы структурообразования и др. [63]. Обычно указывают на три основны группы причин, обусловливающих емкость катионного обмена глин. [c.9]

Многочисленными исследованиями установлено, что основным фактором набухаемости глин является интенсивный катионный обмен с поглощением воды. Гидратация глин — сложный процесс, связанный с высвобождением электрических зарядов в наиболее ослабленных участках вследствие разрыва межчастичных связей. [c.97]

Бентонит — осадочная порода, состояш,ая в основном из глинистых минералов группы монтмориллонита кроме них в бентонитах содержатся также гидрослюды, каолинит, сепиолит, палыгорскит и др. Отличается высокой дисперсностью, пластичностью, способностью к катионному обмену, сорбционными свойствами. Синонимы — бентонитовая глина, отбеливающая глина, местные названия — кил, асканит, гумбрин и т. д. [c.178]

В зоне высокой влажности при малом количестве органических остатков (недостаточное количество тепла) происходит вымывание оксидов металлов основного характера (щелочных и щелочноземельных металлов), а также пептизация оксидов трехвалентных металлов (из-за слабого связывания органическими остатками) и вымывание гуминовых кислот. Это приводит к обеднению почв органическими веществами и ценными ионами и обогащению их кремнеземом соответственно возрастает удельное содержание глин, в которых катионы металлов в значительной степени заменены ионами водорода (глины в Н-форме). Все это обусловливает кислый характер подобных почв (в частности, подзола) и их малое плодородие. Обменная емкость подзолистых почв составляет 0,05—0,2 г-экв/кг. [c.212]

Основные формы взаимодействия глин со средой сводятся к обменным реакциям замещения (ионный обмен), необменным или частично обменным реакциям замещения и реакциям присоединения. В реальных условиях эти реакции зачастую проходят одновременно, взаимно накладываясь. [c.60]

В первую очередь следует остановиться на реакциях ионного обмена. Почвоведы, особенно К. К. Гедройц, выявили основные закономерности ионного обмена в глинах, которые были существенно дополнены И. Н. Антиповым-Каратаевым [2]. Для ионного обмена установлены такие закономерности обычных химических реакций, как эквивалентность, обратимость, подчинение закону действия масс. Однако эти реакции протекают лишь на поверхности глинистых частиц и ограничены величиной обменной емкости. Продукты реакции имеют переменный состав, который не может быть выражен обычными стехиометрическими формулами. Специфичны и селективность обмена, зависимость его от кристаллохимических особенностей, неравноценности адсорбционных позиций, свойств обменных ионов и некоторых других факторов. Существенна при этом энергетика процесса. Чем больше разница энергий поглощения", тем резче проявляется неоднородность адсорбционных мест. С другой стороны, константы обменной реакции, характеризующие энергию поглощения, зависят от природы сорбента. По И. И. Антипову-Каратаеву [2], [c.60]

Из рис. 83 видно, что уже небольшие добавки хлористого кальция, порядка 30 мг-экв/100 г глины, практически полностью поглощаясь, обусловливают основной объем замещений в обменном комплексе глин. При этом в равновесном растворе практически присутствует лишь вытесняемый натрий-ион. Эту стадию характеризует загустевание и небольшой рост водоотдачи. При увеличении добавок хлористого кальция наступает коагуляционное разжижение и резкое возрастание водоотдачи. В интервале добавок 0,3—0,5%, т. е. до 90 мг-экв, коагуляция максимальна. Ингибирующий эффект, обусловленный ионообменными процессами (кальцинирование), усиливает возросшая ионная сила раствора, которая на этой стадии становится основным фактором ингибирования. Переход к ней характеризует резкое возрастание содержания Са в фильтрате, достигающего [c.343]

Пленкообразующие свойства четвертичного аммониевого соединения ИВВ-1 в рассматриваемой группе минимальны, поэтому ингибирование, вероятно, в основном, происходит в результате поверхностного и объемного замещения обменного комплекса глин органическим катионом. [c.153]

МОСТИ ОТ условий их образования и структурно-текстурных особенностей. Лучшие покрышки формируются в отдаленных от суши участках шельфа и на прилегающей части континентального склона на глубинах 300-500 м в условиях спокойного гидродинамического режима. Они характеризуются однородным строением, преобладанием смектитов (монтмориллонита при условии его образования на континенте и сносе в бассейн осадконакопления), содержание алевритовых частиц и карбонатов низкое, примесь органического вещества в основном планктонного (сапропелевого) типа. В обменном комплексе соотношение натрия к кальцию изменяется от 6 до 12. В процессе погружения этих глин до [c.291]

Отложения, накапливающиеся на глубинах до 100 м в условиях слабого влияния возмущающих потоков, например в периферических частях авандельт, отнесены авторами к покрышкам IV класса. Глинистая фракция представлена в основном иллитом и смешанно-слойными с размерами чешуек от 1 до 3 мкм. Глины могут быть обогащены алевритовыми прослоями, алевритовые зерна присутствуют и в глинах в виде примеси, содержание карбонатов составляет около 20%. Соотношение обменных катионов натрия и кальция 2—4. В процессе литогенеза развивается трещиноватость. Проницаемость образованных этими породами покрышек составляет по газу 10 з мД. Породы, отнесенные к IV классу, диффузно проницаемы для газа и практически непроницаемы для нефти. [c.292]

Физико-химические характеристики некоторых основных глинистых минералов представлены в табл. 3.1 [3.1]. В природных глинах морского происхождения обменные катионы в основном представлены натрием и кальцием, поэтому они обладают повышенными коллоидно-химическими свойствами и называются натриевыми глинами (или бентонитовыми). Величина их обменного комплекса находится в пределах (80—150)-10" моль на 100 г сухой глины. Они наиболее предпочтительны для приготовления глинистых растворов, так как суспензии с необходимыми технологическими свойствами на их основе получаются при относительно низкой концентрации твердой фазы (3 — 4 % (по объему)). [c.116]

Одна из причин, стимулирующих ионный обмен, — ненасыщен-ность связей, главным образом, в боковых ответвлениях цепей илн лент в структурах дисперсных кристалликов глин. Вторая причина— изоморфные замещения в тетраэдрических (З " на А1 +) и октаэдрических (А1 + на М 2- ) позициях. Это приводит к образованию суммарного отрицательного заряда пакета, который компенсируется адсорбцией катионов. В монтмориллоните и вермикулите (структуры с межпакетной водой) 80% адсорбированных ионов размещается между пакетами, а 20%—на поверхности кристаллов. В противоположность этому в каолините и галлуазите ионы адсорбируются в основном поверхностью кристалла. [c.324]

Наиболее распространенным минералом группы каолинита является каолинит. Он образует плотные мелкозернистые массы или кристаллизуется в виде чешуек. Реже встречаются пластинчатые кристаллы каолинита размером до 1 мм. Каолинитовые глины в основном белые и мягкие они не содержат обменных катионов. Для каолинита характерна только ионная поверхностная адсорбция, способность [c.329]

Одним из наиболее важных свойств бентонитовых глин является их способность к обмену катионов с раствором, в котором они суспендированы. Различные виды таких комплексов—натриевый, кальциевый и водородный бентониты были приготовлены и подробно описаны [37]. Бентонит адсорбирует большинство органических красителей, причем основные красители адсорбируются особенно сильно и в некоторых случаях необратимо [38]. Были получены также органические производные бентонита методами, применявшимися при синтезе хорошо известных кремнийорганических соединений [39]. [c.217]

Железо, освобождающееся из железомагнезиальных минералов, может адсорбироваться на гумусе и глинах благодаря ионному обмену. Этим предотвращается агрегация мономолекуляр-ного диспергированного трехвалентного железа в скопления основной гидроокиси, трудно поддающейся восстановлению. [c.260]

Пейвер и Маршалл [40] изучали роль алюминия в известных глинах монтмориллонитового и бейделлитового типа, которые были электродиализованы. Было найдено, что в отличие от других трехвалентных катионов алюминий лишь в незначительной стенени вступает в обмен с электродиализованными водородными глинами. При обработке растворами нейтральных солей такие кислые глины выделяют ионы алюминия и водорода. По мере роста концентрации соли количество освобождающегося алюминия растет, достигая максимального значения, которое соответствует основной обменной емкости глины. Вместе с ионами алюминия во всех случаях освобождается различное количество водородных ионов. Интересно, что нри обработке глин растворами нейтральных солей освобождается больше ионов алюминия, чем при обработке кислыми растворами (той же концентрации). Отсюда были сделаны следующие выводы [c.29]

На различных участках структуры сложных молекул глинистых минералов находятся катионы, способные аамещаться катионами раствора, называемые поэтому обменными катионами. Суммарное число этих катионов составляет комплекс поглощения или катионообменный комплекс, величина которого обычно выражается в мг-экв на 100 г сухой глины. В состав катионообменного комплекса природных глин в основном входят катионы одно-, двух- и реже трехвалентных металлов. [c.9]

Такую закономерность в поведении глинистых минералов можно объяснить следующим. В начальной стадии твердения цементноглинистая суспензия представляет собой многофазную щелочную систему, жидкая фаза которой насыщена ионами a , ОН , 504 , Ре , К" , Na и др. и содержащую частично гидратированные зерна цемента, коллоидные частицы глины. Высокая дисперсность глинистого минерала способствует протеканию физикохимических процессов и химических реакций. На начальном этапе в основном развиваются процессы адсорбции и ионного обмена. Они завершаются относительно быстро и играют подчиненную роль при повышенных параметрах твердения. Это связано с тем, что в таких условиях наличие повышенного количества свободных ионов Са , Ре " и больших величин pH среды ускоряет обменное поглощение продуктов гидролиза гидратации цемента (в основном Са (0Н)2) с выделением в водный раствор ионов, ранее находившихся в поглотительном комплексе глины [3411. [c.129]

Другой вид замещений в обменном комплексе связан с поглощениями основных органических красителей и окраской ими глин и суспензий. В основе их лбжат реакции вытеснения обменных неорганических катионов комплексными катионами органических красителей, преимущественно тиазиновых (метиленовый голубой) [c.67]

Диспергирование вызывает возрастание емкости обмена из-за разрушения водопрочных микроагрегатов, в которых часть обменных катионов блокирована. Особо склонны к такому микроагрегированию кальций- и магнийзамещенные глины, в то время как у натриевых бентонитов это практически не наблюдается. В еще большей степени емкость обмена возрастает из-за вызванных диспергированием структурных изменений. Из рис. 9 видно, что с увеличением дисперсности емкость обмена растет значительно больше у глинистых минералов с устойчивой кристаллической решеткой (иллит, каолинит). У этих минералов обменная емкость определяется в основном нарушением связей на краях алюмосиликатных пакетов, резко увеличивающихся при измельчении. У минералов с подвижной решеткой (монтмориллонит, нонтронит) обменная емкость на 80%, по Р. Гриму, определяется замещениями на базальных поверхностях, вследствие чего диспергирование не может сильно отразиться на ней. По В. С. Шарову, после пяти суток измельчения в шаровой мельнице емкость обмена каолинита возрастает с 8 до 100 мг-экв/100 г глины. После растирания в течение 72 ч емкость обмена каолинита выросла в 8,8, а монтмориллонита — в 1,9 раза. В. Келли и Г. Дженни рентгенографически обнаружили, что структура минералов при этом постепенно разрушалась., Некоторые авторы считают, что для полного исчезновения структуры каолинита необходимо 96-часовое растирание или даже половина этого времени. [c.79]

Первые два метода дают так называемую кислую или водородную глину последний, известный под названием основного обмена , или обмена катионов, применим, кроме глины, во многих минера-. /ах к их числу относятся, например, цеолиты. Водородная глина, при обработке щелочами, ведет себя подобно слабым, с высоким молекулярным весом, кислотам. Ее способность к обмену катионов может быть количественно выражена измерением числа мил-лиэквивалеитов основания, которое может соединиться со 100 г кислой глины. Это может быть осуществлено, например, но данным титрования, подобным приведенным на рис. 8, стр. 219. [c.449]

Открытие (Хаузер и Дл<ордан) в 40-х годах ионообменных реакций глин, природные катионы которых можно заменить олеофильньши ионами четвертичных аммониевых солей, было также использовано в производстве консистентных смазок. В результате обмена образуются напоминающие кукурузные хлопья частицы пластинчатой формы толщиной всего несколько ангстрем, а шириной несколько микрон. Такие смазки лучше сохраняют структуру геля, чем загущенные точечными частицами кремнезема. Загущенные глиной смазки начали вырабатываться в промыш-ленно.м масштабе и применяются как промышленные и автомобильные смазки общего назначения [18,94]. Исследования последнего времени направлены в основном на усовершенствование процессов превращения гидрофильных природных глин в олеофильные загустители. Органофильные бентониты, получаемые введением ионов четвертичных оснований, например обменом с диацетилдиметиламмонийхлоридом, требуют тщательной водной промывки для удаления ионов хлора, способствующих ржавлению металлов. Для повышения загущающей способности в масла необходимо, кроме того, добавить полярное органическое соединение, например ацетон, изопропанол [242], ацетонитрил [274] или фюрмамид [239], которые, вероятно, внедряются между пластинками структуры кристаллитов, разъединяя их и способствуя образованию структуры геля. [c.146]

Основным фактором оценки свойств системы глина — вода служит твердость водной пленки, образующейся на поверхности глинистых частиц. Грим и Катберт наблюдали, что переход полностью твердой воды в адсорбируемом слое в жидкую воду сопровождается особенно большими изменениями этих свойств. Индивидуальные черты различных глинистых минералов и обменные ионы (см. А. III, 275 и ниже) также имеют некоторое влияние на стабилизацию воды. Реакция между каолином и галлуазитом с водой требует особенно длительного времени. Должно пройти некоторое время после смешивания данной керамической глины, прежде чем полностью разовьются пластичные или связывающие свойства. Однако в монтмориллонитовых глинах вода сразу же сорбируется всеми имеющимися поверхностями, но и здесь природа адсорбируемых катионов, например натрия или кальция (см. А. III, 291), играет важную роль в поведении глин, как это-видно по диагенезу соответствующих осадков. В природе иллитовые или гидрослюдистые осадки имеют тенденцию к развитию типичных слоистых текстур. [c.318]

Браун (А. L. Brown [494], 69, 1950, 349—358 наблюдал при адсорбции цинкана каолинитовой жирной глине некоторые специфические аномалии, которые свидетельствуют об иной роли ионов Са + и Mg + в реак циях обмена основаниями по отношению к роли 2п +-здесь не только происходит обмен с растворами солей цинка, но реакции осложняются также органическими примесями, и основной карбонат цинка легко может быть осажден из раствора. [c.684]

Небольшие органические молекулы, несущие положительный заряд, такой как четвертичный ион аммония, могут обмениваться с катионами металлов большинства коллоидных силикатов. Например, Робертсон и Уорд [111] показали, что метиленовая синяя, которая образует катион ( ieHisNsS) , количественно замещает обменоспособные катионы в глинах, обеспечивая, таким образом, ускоренны колориметрический метод определения обмешюй емкости. Гендрикс [112] показал, что относительно мелкие органические молекулы, содержащие основные аминовые группы (даже те, которые содержат две основные группы, как, например, пиперидин), количественно реагируют с кислотными (анионными) участками монтмориллонита. Очень большие молекулы, такие как алкалоиды (бруцин), не могут быть упакованы на поверхности настолько тесно, чтобы реагировать со всеми кислотными группами. Однако органические ионы, которые покрывают площадь, не большую чем один обменный участок, т. е. около 80 А, должны реагировать количественно. [c.212]

Но этот процесс обмена ионов Са- на На в почвах и глинах в естественных условиях сильно осложнен рядом обстоятельств. Практически поглощение Са" и переход в раствор N3 затруднены прежде всего очень малым количеством Ыа в почвах. В подзолистых почвах и черноземах количество Ка в обменном комплексе чрезвычайно мало. Кроме того, основные массы талых и дождевых вод в гумидной зоне стекают по еще более обедненным N3 и промытым поверхностным слоям почв, а через глины вода очень трудно фильтруется. Все это сильно затрудняет установление в воде равновесных шличеств Ка, и (поэтому в большинстве случаев для речных вод, вероятно, характерно отсутствие рзв-новесия Катионов в растворе и в адсорбированном состоянии. [c.102]

Основное назначение старения состоит в стабилизации свойств шликера. После слива в шликере продолжаются процессы разрушения поверхности зерен эмали (гидролиз, растворение, ионный обмен, пептизация), дальнейшее коллоидное раздробление и набухание глины (бентонита), сопровождающееся адсорбцией ионов на поверхности частиц. Все эти процессы, интенсивно идущие в первые дни после помола, с течением времени замедляются. Продолжительность старения зависит от марки эмали. При высоком содержании борного ангидрида и щелочных окислов эмали должны подвергаться старению в течение 12—36 ч (борные грунты, эмали с яркими пигментами), малоборные и малощелочные эмали и эмали с высокой устойчивостью к выщелачиванию — от [c.79]

Для характеристики ионообменных равновесных процессов важно исследовать предварительно природу различных обменных групп. Полярные группы могут быть исследованы путем титрования ионита, все обменные группы которого насыщены ионами водорода или гидрония. Ионит в этом состоянии можно рассматривать как кислоту. Этот путь был широко использован разными авторами при исследовании почв и глин [248, 349—352] (методы, применяемые при этих исследованиях, будут рассмотрены в одной из следующих глав). Кислотно-основные свойства различных обменных групп, как, например, сульфоксильной группы в ядре (—ЗОзН), метиленсульфоксильной группы (—СПзЗОзН), карбоксильной (—СООН)и фенольной (—ОН), представлены на рис. 8— И. Кривые титрования смол совершенно аналогичны кривым [c.30]

Обменная адсорбция наблюдается у глин, цеолитов и пермути-тов. Глины состоят в основном из низкодисперсных и коллоиднодисперсных частиц. Последние представляют собой отрицательно заряженные глинистые частицы, которые способны не только адсорбировать положительные ионы, но и обменивать одни ионы на другие. Так, адсорбированный в диффузионном слое ион водорода может обмениваться на ионы Ыа, Са " и т. д. В результате меняются как степень Дисперсности глинистых коллоидов, так и их свойства. [c.216]

Часть величин, приводимых в таблице, взята непосредственно из оригинальных работ другая — рассчитана автором по опубликованным значениям соответствующих констант обмена. Величины, взятые у Киланда, относятся к обмену на силикатах. Они построены на экспериментальном материале различных авторов, в основном Маршалла и Гупта (обмен на глинах) и Ротмунда и Корнфельда (обмен на плавленых пермутитах). Величины, полученные Бойдом, Шубертом и Адамсоном, относятся к обмену на метиленсульфокислотной смоле конденсационного типа (амберлит 1К-1). Значения АР, обозначенные в таблице как взятые из работ Крессмана и Китченера, рассчитаны автором этой книги из констант обмена, полученных названными авторами также для конденсационной фенолсульфокислотной смолы. Величины, опубликованные Диккелем и Мейером, определены для ядерной сульфокислотной смолы (вофатит К5). [c.180]

Процессы ионного обмена наиболее широко распространены в природе, так как заряженные частицы — ионы — встречаются в растворах чаще, чем нейтральные молекулы. Нейтральная молекула представляет собой частный случай частицы, у которой число положительных и отрицательных зарядов равно. Она является только одним звеном вернеровского ряда комплексных частиц все остальные члены этого ряда несут электрические заряды — положительные или отрицательные. Примеры таких рядов были найдены Вернером для комплексных соединений кобальта, хрома и других металлов при замещении в аквакомплексных соединениях молекул воды на ионы хлора или других галогенов и при аналогичных замещениях молекул аммиака в аммиачных комплексах. С тех пор примеры таких рядов комплексов значительно умножились [1]. Такие же ряды комплексных соединений можно привести и для органических веществ [2]. Таким образом, ионообмен должен быть основным процессом, при рассмотрении природных явлений, протекающих в минералах, горных породах и почвах, а также в некоторых технологических процессах. Важное значение ионного обмена в природе было отмечено различными авторами. Еще в 1845 г. Томсон и Спенс [3] установили, что если взять смесь мела с сульфатом аммония, то при промывании водой такой колонки из нее переходит в фильтрат сернокислый кальций вместо сернокислого аммония. В 1852—1856 гг. Вай установил, что 1) почва способна к обмену катионов аммония, калия, магния, кальция в эквивалентных соотношениях, причем концентрация анионов остается неизменной 2) обмен возрастает с увеличением копцептрации соли в растворе, достигая некоторого максимума 3) обмен ионов проходит быстро 4) катионный обмен происходит на глине, которая содержится в почве 5) при взаимодействии растворов алюмината натрия можно приготовить искусственно алюмосиликат, на котором можно проводить катионный обмен, как на глинах. Вай установил большое значение ионного обмена для жизнедеятельности растений на различных почвах. В 1908 г. на особое значение ионообменной сорбции обратил внимание академик К. К. Гедройц, систематически изучавший взаимодействие различных почв с омывающими их растворами. В 1912 г. М. Потресов [4] описал цеолитный способ исправления жестких вод, основанный на ионном обмене между цеолитом й водой. В 1916 г. академик А. К. Ферсман [5] опубликовал подробное исследование цеолитов России. Вигнер [6] рассмотрел подробно явление ионного обмена в минералах — цеолитах, иначе называемых нермутитами и представляющих водные алюмосиликаты кальция и натрия. Академик Н.С. Курпаков 17] исследовал состав пермутитов методом физико-химического анализа. [c.164]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология