Методика повышения адсорбционных свойств почвы палигорскитной глинной

АННОТАЦИЯ

В этой статье исследуются возможности использования характеристик глины в качестве основного инструмента для прогнозирования пригодности растительного масла или масел для отбеливания и очистки. Образец глины с месторождения Навбахор подвергся рентгеновской дифракции. Композитный анализ с использованием атомно-абсорбционной спектроскопии показал, что соотношение Na₂O: CaO составляет около 0,3, что указывает на то, что значение было меньше единицы и что не было бентонита, присутствие которого, как и монтмориллонита, придавало глинам очищающую активность. Кроме того, соотношение SiO₂: Al₂O₃, равное 1,12 (больше единицы), указывает на то, что глина подходит для проявления цеолита, а не для отбеливания. Фактические лабораторные тесты для оценки эффективности отбеливания подтвердили предсказание о том, что отбеливающее действие действительно было низким, о чем свидетельствует уменьшение цвета грязи. Снижение естественной окраски глины составило 9,1%. Это значение увеличилось до 27,3% только после активации 4M H₂SO₄, что слишком мало для эффективного отбеливания.

ABSTRACT

This article explores the possibilities of using the characteristics of clay as a primary tool to predict the suitability of a vegetable oil or oils for bleaching and cleaning. A clay sample from the Navbahor deposit was X-ray diffracted. Composite analysis using atomic absorption spectroscopy showed that the Na₂O: CaO ratio was about 0.3, indicating that the value was less than one and that there was no bentonite, the presence of which, like montmorillonite, conferred cleansing activity on the clays.

In addition, a SiO₂: Al₂O₃ ratio of 1.12 (greater than one) indicates that the clay is suitable for developing zeolite and not for bleaching. Actual laboratory tests to assess the effectiveness of bleaching confirmed the prediction that the bleaching effect was indeed low, as evidenced by the reduction in the color of the dirt. The decrease in the natural color of the clay was 9.1%. This value increased to 27.3% only after activation with 4M H₂SO₄, which is too low for effective whitening.

Ключевые слова. Монтмориллонит, палигорскит, композицион, адсорбент, очищающий или отбеливания, оптимизация, активация.

Keywords:Montmorillonit, paligorskit, kompozition, adsorbent, clearing or bleachings, optimisation, activation.

Введение. 

Мы знаем, что сейчас глиняный порошок используется в процессах очистки и отбеливания нефти. В настоящее время порошок отбеливающей глины закупается за границей на основе импорта для использования порошка отбеливающей глины. Отбеливающие глины дешевле и лучшего качества, чем другие адсорбенты. Природные глины различного химического состава, представляющие собой спиртовые гидросиликаты, обладают адсорбционными свойствами с небольшими смесями оксидов щелочных и глинистых оксидов почвенных элементов и оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Связанная и гигроскопичная вода, присутствующая в глинах, увеличивает их активность. Адсорбирующие свойства глин зависят от их пористости и в меньшей степени от химического состава.

Во многих частях нашей Республики есть разные слои глины. Применение глинистых почв долгое время использовалось как наполнители, а затем - очистители. Палигорскитовые глины из глинистых пластов Навбахорского района используются как отбеливатель или очиститель. В период после 2015 года эффективность использования снизилась из-за повышения кислотности и выделения большого количества жиров в виде отходов. В результате научных исследований был приготовлен метод повышения сорбционных свойств активированных кислотой образцов палигорскита с кислотой на поверхности с различными концентрациями H₂SO₄ (0,5, 1, 3, 5 и 7 моль / л).

Экспериментальная  часть.   

Также оценивалась адсорбционная способность активированного палигорскита активированным углем и обсуждался соответствующий механизм адсорбции. Приготовление активированного угля также очень важно для сорбционных свойств отбеливателя. Результаты показывают, что он обладает хорошей стойкостью к кислоте, структура все еще сохраняется при концентрации кислоты 7 моль / л. Кислотная активация может значительно увеличить площадь поверхности (178, 200, 241, 263, 349 и 318 для 0,5, 1, 3, 5, 7 соответственно) и пористость палигорскита (рис. 1). Эти результаты показали, что кислотная активация является практичным и эффективным методом оптимизации структуры и поверхности палигорскита. Он требует большой осторожности во время процесса активации, потому что если его залить смесью кислоты и воды, может произойти вспенивание и выйти из емкости, что может отрицательно повлиять на желаемый результат.

Процессы активации палигорскита  могут удвоить очищающие и отбеливающие свойства, если они проводятся только с кислотой. Добавление присадок действует как катализатор и увеличивает его до пяти раз.рисунок-1

Рисунок 1. Активация с кислотой

Процесс активации глины в основном умножает выполняемую функцию, фокусируясь на том, какие продукты получены и используются. Чтобы улучшить отбеливающие и очищающие свойства Палигорскита, его необходимо предварительно измельчать. После измельчения его промывают, и твердый остаток (из 10 кг палигорскита теряется 8 кг) теряется. Промытый бентонит сушат при 70⁰ C в течение 2 часов. Процессы активации разные (рисунок 2). Наш высушенный продукт обрабатывают 5-молярной серной кислотой.

Рисунок 2. Температурная и временная зависимость процессов активации

Желательно, чтобы соотношение бентонита и раствора кислоты составляло 1: 2. Наш бентонит, растворенный в кислом растворе, хранится 2 дня.

Во время процесса активации бентонита активированный уголь измельчается и перемешивается через 22 часа, не менее чем на 1/500 от точки плавления. Готовый продукт промывают до pH -5 и медленно сушат. Если в процессе стирки будет превышена кислая среда, температура очистки снижается до 20 ° С. Если температура не понижается, это приводит к дополнительным процессам в процессе реакции, что предотвращает получение продукта с определенными свойствами за счет увеличения кислотной или щелочной среды. Например, если кислотная среда выше, она также будет реагировать с кислотой, а это означает, что наши очищенные масла станут красными, а не белыми. По возможности сушку следует проводить при солнечном свете или с помощью осушителей воздуха до 50⁰ C в течение 1 дня. Сушеный бентонит следует хранить не менее 5 дней. Если водородный индекс около 2, т. е. Кислая среда слишком высока, он не будет сохнуть при указанных температурах. Поэтому сушить наш обработанный бентонит легко только после стирки.

Таблица 1.

Процент активации палигарскита в зависимости от состава композитов и концентрации кислоты

Адсорбенты активируются в результате обработки минеральной кислотой, в результате чего структура растворяется. Соединения, такие как ряд ионов металлов и кальций в октаэдрическом слое, также вымываются неорганической кислотой при высоких температурах. Кроме того, края пластинок открываются, и в результате этих изменений диаметр отверстий и площадь поверхности увеличиваются. Диаметр отверстий и площадь поверхности, обработанная кислотой, варьируются от 2,0 до 6,0 нм и от 200 до 400 м² / г соответственно. Чем выше скорость активации, тем выше скорость катионного обмена кислоты в структуре глины с ионами водорода:

Ca-бентонит^- + 2H ⁺ - → H-бентонит^- + Ca²⁺. (1)

Такая обработка приводит к выщелачиванию катионов алюминия, магния и железа из октаэдрического слоя. Активация кислотой способствует каталитическому эффекту за счет увеличения количества кислот Бренстеда и Льюиса. Во время отбеливания кислотные свойства увеличивают количество свободных жирных кислот за счет разрушения молекул триглицеридов, в то время как каталитические свойства отвечают за разложение пероксидов. Важными критериями отбеливания или адсорбции являются количество активированного грунта, доза, время, перемешивание, температура, атмосферное давление и вакуум. Основная функция процесса отбеливания - удаление пероксидов и вторичных продуктов окисления. Также удаляет пигменты и керамику с любых структурных резин и мыла. Процесс отбеливания осуществляется под паром / азотом, в вакууме или в открытом контейнере.

Вакуум дает такие преимущества, как высыхание масла при низких температурах, потеря влаги из глины и отсутствие контакта с кислородом воздуха. Это связано с тем, что активный ил может действовать как катализатор окисления в присутствии кислорода при высоких температурах. Образующиеся продукты окисления приводят к деградации и короткому сроку службы конечных продуктов. Отбеливание обычно проводят при температуре контакта 80-120⁰ C и под вакуумом в течение 20-40 минут. В течение этого времени абсорбция красителей активным илом может быть сбалансирована, если он достаточно активирован.

Доза отбеливающей глины может варьироваться в зависимости от типа масла.

В химической чистке обычно используется 0,5-2% по весу. Однако можно использовать 2-4% отбеливателя, чтобы удовлетворить окончательные требования к цветам. Кроме того, доза активного бентонита должна быть сведена к минимуму, чтобы устранить загрязняющие вещества, измеренные по восстановлению пероксида. Обычно потеря жира происходит из-за потери масла в фильтрованной массе. Оказывается, типичное значение удержания масла составляет около 40%. Это значение можно уменьшить на 20-30% с помощью соответствующего промежуточного процесса, такого как использование пара или азота в конце фильтрации.

По их оценкам, на каждые 100 кг нового отбеливателя теряется 25-45 кг жира. Мелкий размер частиц грязи дает хорошие результаты отбеливания. Однако это может отрицательно сказаться на скорости фильтрации и задержке масла. Следовательно, необходимы эффективная фильтрация, короткая продолжительность фильтрации и минимизация удерживания масла на фильтрационной корке. Отбеливающие глины обычно имеют влажность 10-18%. Если перед использованием грязь полностью высохнет, ее структура разрушится, а отбеливающая способность снизится по мере усадки поверхности. Кроме того, когда в глину добавляют горячее масло, адсорбционная способность кислого активного ила снижается. Это связано с тем, что влага из бурового раствора очень быстро удаляется и приводит к разрушению структуры бурового раствора. Активированную кислотой глину следует добавить в высушенное в вакууме очищенное масло при температуре 80⁰ C, а затем быстро довести до рабочей температуры и выдержать при этой температуре в течение достаточного времени для максимального отбеливания.

Выводы

Натуральная глина может использоваться в качестве адсорбента для значительного уменьшения содержания примесей в растительных маслах за счет переработки в процессе адсорбции. Это может быть натуральная активная или активированная глина. Природно активные глины обладают отбеливающей активностью и обладают высокой адсорбционной способностью из-за большой площади поверхности. Однако активированные отбеливающие глины проявляют гораздо более высокую активность. Активированный обесцвечивающий порошок получают из глины, которая содержит высокую долю монтмориллонитов в результате кислотной активации.

Часто глины, которые демонстрируют высокую естественную отбеливающую способность, не подходят для активации, и большинство глин, используемых для получения активных порошков, не обладают естественной отбеливающей способностью. Корреляция между химическим составом глин и их адсорбционной способностью слабая, ведь слабые адсорбенты могут иметь тот же состав, что и активные. Таким образом, научная база для оценки отбеливающей способности глин, а также реальные тесты включены в лабораторию.

Список литературы:

1. Курасов В.С., Вербицкий В.В. Применение топлива, смазочных материалов и технических  жидкостей: учеб. пособие/ КубГАУ. – Краснодар, 2013. – 112 с.
2. Атабеков В.Е., Косяков В.К. Нефть и газ: технологии и продук-ты переработки. – Ростов н/Д: Феникс, 2014. – 458 c.
3. Xolov X.M., Sobirov B.B., Sultonov Sh.A. Solid State Technology Volume: 63 Issue: 6 Publication Year: 2020. Archives Available @ www.solidstatetechnology.us 13910. Exploitational Effects On Physical And Chemical Processing And Cleaning Of Motor Oils Used In Cars.
4. M.A. Usman, V.I. Ekwueme, T.O. Alaje, and A.O. Mohammed Characterization, Acid Activation, and Bleaching Performance of Ibeshe Clay, Lagos, Nigeria. International Scholarly Research Network. ISRN Ceramics. Volume 2012, Article ID 658508,5pages. doi:10.5402/2012/658508.
5. L.L. Richardson, “Use of bleaching, clays, in processing edible oils,”Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol. 55, no. 11, pp. 777–780, 1978.
6. A.O.Oboh,O.C.Aworhi,andO.K.Agagu,“TheuseofNigerian clays in vegetable oil refining: evaluation of some Nigerian clays as potential bleaching earths,”Nigerian Food Journal, vol. 5, pp. 42–51, 1987.
7. D. F. Valenzuela and S. P. De Souza, “Studies on the acid activation of Brazilian smectitic clays,”Quimica Nova, vol. 24, no. 3, pp. 345–353, 2001.
8. Jianxi Zhu^a,*, Ping Zhang^a,b, Yuebo Wang^c, Ke Wen^a,b, Xiaoli Su^a,b,d, Runliang Zhu^a,b, Hongping He^a,b, Yunfei Xi^e,* Effect of acid activation of palygorskite on their toluene adsorption behaviors