СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОРБЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВИРОВАННОГО ПАЛЫГОРСКИТНОГО ПОРОШКА

АННОТАЦИЯ

В данной статье раскрыты возможности широкого применения глинистых адсорбентов в различных отраслях промышленности. В результате проведенных исследований установлено, что изменение процентного содержания щелочных и щелочноземельных металлов в составе глинистых порошков влияет на свойства сорбента. Представлена сравнительная характеристика осветляющей способности сорбентов в зависимости от вида месторождения и способа обработки.

ABSTRACT

This article reveals the possibilities of wide application of clay adsorbents in various industries. As a result of the research, it was found that a change in the percentage of alkali and alkaline earth metals in the composition of clay powders affects the properties of the sorbent. A comparative characteristic of the clarifying ability of sorbents depending on the type of deposit and the method of processing is presented.

Ключевые слова: Глинистые адсорбенты, монтмориллонит, палыгорскит, осветляющая способность.

Keywords: Clay adsorbents, montmorillonite, palygorskite, brightening ability.

Введение

В результате полного выветривания вулканитов образуются типичные отбеленные глины (бентониты, фуллеровы земли и др.), представляющие собой гидроалюмосиликаты различного состава. Конечными продуктами воздушного процесса являются низкощелочные силикаты (силиколит) или полуоксидные гидраты (бокситы, латериты и ферролиты). Поглощающая способность отбеливающих глин связана с их пористой структурой, которая определяет сильно развитую поверхность и ее характер.

Адсорбция делится на два вида физическую и химическую. Физическая адсорбция, в основном, адаптирована к силам Вандер-Ваальса на поверхности, которые проявляются на расстоянии и значительно увеличивают размер адсорбированных молекул. Поэтому на поверхности адсорбента обычно сохраняется несколько слоев молекул адсорбата.

В настоящее время дорогостоящие сорбенты для очистки (отбелки) масел импортируются из зарубежных стран. Для сохранения валютных резервов нашей Республики необходимо провести следующие эксперименты, целью которых является получение экономически эффективных сорбентов для осветления растительных масел на основе местного сырья.

Адсорбционная очистка осуществляется путем воздействия на нагретый продукт мелкодисперсных адсорбентов или фильтрования продукта через слой адсорбента [1].

В очистке играют роль не только адсорбционные, но и другие сорбционные (капиллярная конденсация, хемосорбция) и коллоидно-химические (флокуляция, коагуляция и др.) процессы [2,4].

Целью настоящего исследования является изучение сорбционных способностей и отбеливающих свойств глинистых адсорбентов на основе местных сырьевых ресурсов.

Методология исследования

В качестве адсорбентов применяют песок и глину, активированный уголь, адсорбент-силикагель и др., различные отбеливающие и абсорбирующие вещества. Структура глиняных порошков с сорбционными свойствами представлена   на рисунке 1 ниже. К приведенной рисунке можно добавить, что атомы элементов всех порошков сорбционных глин неодинаковы, а их структура преимущественно октаэдрическая.

Рисунок. 1.Структура глинистых порошков с сорбционными свойствами

Беленая глина - продукт разложения горных пород (базальтов, вулканических шлаков и пепла, а также различных смесей) и их выветривания под воздействием воды, углекислого газа и других факторов. При длительном воздействии воды и растворенных в ней веществ на изверженные породы из горных пород удаляются щелочи, гидроксиды земли и кислое железо. В результате образуются породы с рыхлой и пористой структурой, обладающие значительными сорбционными свойствами [1,6,7].

Многие исследования показывают, что отбеливающими свойствами обладают глинистые порошки самого разнообразного химического и минералогического состава (опоковые, монтмориллонитовые и каолиновые глины). Обычны отбеливающие глины типа опаки. Они содержат 73-82% диоксида кремния, 6-11% оксида алюминия, соотношение SiO₂: Al₂O₃ 2:3 и CaO 3-4%. Чем больше это соотношение, тем выше отбеливающая активность глины. Отличительной особенностью опаков является высокое содержание в них коллоидной кремниевой кислоты. Они также имеют низкую плотность: для наиболее активных опаков (Его можно увидеть в карьерах компании АО «Кизилкумцемент» Навоийской области) она составляет от 0,346 до 0,540 г/см³, для опаков средней активности от 0,511 до 0,659 г/см³. Из литературных данных известно, что удельная поверхность пор отбеленной глины составляет 100-300 м²/г; благодаря высокой адсорбционной активности он получил наибольшее распространение в отечественной практике переработке и отбелки масел. Поэтому при разведке новых месторождений отбеливающих глин, такие характеристики принимаются за эталон.

В результате проведенных исследований установлено, что изменение процентного содержания щелочных и щелочноземельных металлов в составе глинистых порошков влияет на свойства сорбента. Несколько изменить следует и технологические процессы получения сорбентов.

На рисунке 2 ниже представлены сравнительные показатели влияния глинистых порошков, содержащих щелочные и щелочноземельные металлы, на свойства сорбента при активации.

Рисунок 2. Эффективность сорбции глинистых порошков двух разных составов при активации при температуре 100⁰ С

В проведенных исследованиях также установлено, что при меньшем количестве кислоты наблюдается явление набухания.

Эффективность технологических процессов производства масел характеризуется достижением необходимых показателей качества масел, выделением продукта, загрязняющего и непригодного для потребления.

В ходе процессов активации свойства различных химико-реактивных сорбентов могут изменяться в разных случаях. Изменение времени активации, увеличение отбеливающего свойства не всегда дает нам ожидаемый результат.

Отбеливающие свойства могут быть хорошими, но они разрушают масло и меняют его состав. Поэтому для полной уверенности всегда необходимо провести физико-химический анализ полученных сорбентов.

В результате проведенных экспериментальных исследований было установлено, что очищенные и отбеленные (рафинированные) растительные масла с использованием отбеливателей на основе активированного местного сырья не оказывают какого бы то ни было отрицательного биологического воздействия на организм человека при их употреблении.

В настоящее время высококачественные сорбенты импортируются из США, Ирана и Пакистана, что влечет за собой большие валютные затраты. В то же время отечественные сорбенты, получаемые, например, из палыгорскитовых глин Навбахорского месторождения, практически не уступают по техническим и эксплуатационным характеристикам экспортируемым из-за рубежа сорбентам. Сравнительные показатели степени отбеливания полученных нами сорбентов представлены на рисунке 3.

Рисунок 3. Сравнительные показатели местных сорбентов при осветлении хлопковых масел

Из приведенного рисунка видно, что от методов активации зависят очищающие свойства сорбентов, полученных из наших отечественных порошков, стоимость которых составляет 40-45 процентов от импортных отбеливающих глин.

Сравнительная характеристика осветляющей способности сорбентов [8,9,10] представлена   на таблице 1.

Таблица 1.

Сравнительная характеристика осветляющей способности сорбентов в зависимости от вида месторождения, способа обработки, величины расхода на осветление и цвет исходного масла

Следовало бы указать, что в литературе пока еще мало сведений о том, что глинистые почвы различного послойного строения в палыгорскитовых месторождениях, состоящих из палыгорскита и других глинистых минералов, обладают различными адсорбционными свойствами. При этом отмечается, что тип минерального агрегата, называемый диатомитом, в природных отложениях обычно состоит из аморфного силикагеля и некоторых других минералов, а благодаря высокой пористости диатомит демонстрирует отличную впитываемость. Таким образом, на основе свойств диатомита и палыгорскита возможно получать композиты палыгорскит/диатомит, используя технологии комплексообразования, грануляции, прокаливания и активации. Включение в этот композит бентонита, которым также богат Узбекистан, придаст ему катионообменные свойства.

Выводы

В настоящее время создание сорбентов, модифицированных глинами, не меняющими специфических свойств продукта даже после очистки, является одной из актуальных задач в мире. Некоторые глины от природы обладают способностью отбеливать, другие в естественном виде почти неактивны, но после физической и химической обработки они приобретают эту способность в 2-4 раза больше, чем лучшие природные глины. Для активации используют 10-30% серную кислоту в количестве до 100% от массы глины. Весьма эффективные результаты получаются, если проводить эксперименты по изучению изменения состава и структуры глиняных порошков.

Список литературы:

1. Кадирова Н.Б., Салиханова Д.С., Сагдуллаева Д.С., Аноров Р.А., Абдурахимов С.А.  Отработанные жирные глины отбелки растительных масел - ценное сырьё для производства мылоподобных поверхностно-активных веществ //Universum: технические науки.-2021.Выпуск: 2(83).С.23-25.
2. Холов Х.М., Собиров Б.Б.,Султонов Ш.А. Mетодика повышения адсорбционны свойств почвы палыгорскитной глины // Universum: технические науки.-2021. Выпуск: 2(83). - С.62-66.
3. Холов Х.М., Султонов Ш.A., Зайниддиновa Г.Ш.Cпособы активации палыгорскитной глинной почвы // Материалы Международной конференции по теме «Роль современной химии и инноваций в развитии национальной экономики». 27-29 мая 2021 года Фергана,2021.- С.161-162.
4. Sh.  Sultonov, X.  Xolov, G.  Zayniddinova.  Effect on  paligorskitni-adsorption  property  through  acid  activation process. // International Scientific Theoretical Conference on "Actual Issues of Natural Sciences". (Nukus, 2021 May 14-15.).Nukus, 2021-С.
5. Chen, H., Zhao, Y.G. & Wang, A.Q. (2007) Removal of Cu(II) from aqueous solution by adsorption onto acid-activated palygorskite. Journal of Hazardous Materials, 149, 346–354.CrossRefGoogle ScholarPubMed
6. Chen, T.H. (2003) Nanometer scale mineralogy and geochemistry of palygorskite clays in the border of Jiangsu and Anhui provinces. PhD dissertation, pp. 103-105. Hefei University of Technology, China.Google Scholar
7. Тарасевич Ю.И. Поверхностные явления на дисперсных материалах. Киев. Наукова думка. 2011. 390 с.
8. Кормош Е.В. Модифицирование монтмориллонитовых глин для комплексной сорбционной очистки сточных вод: Автореф. канд. техн. наук. Белгород. 2009. 19 с.
9. Трофимова Ф.А. Структурное и кристаллохимическое обоснование технологического модифицирования щелочноземельных бентонитов и бентонитоподобных глин: Автореф. … канд. геолого-минерал. наук. М. 2006. 24
10. Патент РУз № IAP 07322, 28.10.2022.