ИЗМЕНЕНИЯ АДСОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ МЕСТНЫХ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ ПОСЛЕ ИХ МЕХАНО-ХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведены сведения о действии различных факторов при механо-химической активации на сорбционные свойства местных глинистых минералов таких как Навбахарский щелочно-земельный бентонит, опоковидная глина Керменинского месторождения и Туль-сохский палыгорскит. Приведены результаты проведенных опытов по изучению влияния МХА на адсорбционные свойства подобранных местных глин. Выявленные отличия между местными глинами. Использование нетрадиционного способа МХА вместо обычного перемешивания позволяет в 1,3-1,5 раза повысить сорбционную активность получаемых адсорбентов, а использование 15%-ной соляной кислоты при выщелачивании местных глин богатых СаО (НЩЗБ, КОГ и ТСП) позволяет на 50-75% снизить образование гипса.

ABSTRACT

Тhis article provides information on the effect of various factors during mechano-chemical activation on the sorption properties of local clay minerals such as Navbakhar alkaline earth bentonite, opoka-like clay of the Kermeninskoye deposit and Tulsokh palygorskite.  The results of experiments conducted to study the effect of MCA on the adsorption properties of selected local clays are presented. Identified differences between local clays.

The use of an unconventional MCA method instead of conventional mixing allows a 1.3-1.5-fold increase in the sorption activity of the obtained adsorbents, and the use of 15% hydrochloric acid in the leaching of local clays rich in CaO allows 50-75% reduce the formation of gypsum.

Ключевые слова: глинистые минералы, активация, соляная кислота, механо-химическая активация, размер зазора, обороты МХА, сорбционные свойства.

Keywords: clay minerals, activation, hydrochloric acid, mechano-chemical activation, gap size, MCA turnover, sorption properties.

Традиционно глинистые минералы активируются 15-25%ными растворами серной, соляной и т.п. кислот, в течение 6-8 часов перемешивания смеси при оборотах до 150 об/ минуту под тягой или вакуумом [1]. Такая активация глин недостаточно эффективная т.к. при этом сильно разрушается твёрдая структура получаемого адсорбента, не раскрываются переходные (транспортные) и внутренние поры, что отрицательно сказывается на его сорбционную активность.

Учитывая это, за последнее время все больше внимание стали уделять использованию нетрадиционных способов активации глинистых минералов: применению омагниченных растворов, СВЧ-излучений, ультразвукового воздействия и т.п.[2-4].

Все эти методы в той или иной мере интенсифицировали процесс кислотной активации глинистых минералов. Но, они из-за высокой энергоёмкости, экологической безопасности и ухудшения избирательности получаемых адсорбентов не нашли своего практического применения в нефтеперерабатывающей промышленности.

В отличии от вышеупомянутых механо-химическая активация (МХА) глинистых минералов с использованием растворов неорганических кислот осуществляется при интенсивном механико-химическом воздействии на их смеси (обороты более 1000 об/мин).

За последнее десятилетие механо-химический способ получил бурное развитие во многих сферах химической технологии, созданы и внедрены МХА различной мощности и производительности [2; с. 3-22].

Выщелачивание отдельных соединений из состава глинистых минералов с использованием различных растворов неорганических кислот и МХА процесс очень сложный и недостаточно изученный, что связано с составом активируемых глин, конструкцией МХА и др.

Поэтому сегодня применению механохимии в нефтепереработке, а точнее при получении глинистых адсорбентов для глубокой очистки парафинов и церезинов считается важной задачей.

Механическое воздействие на твёрдое вещество обычно представляет собой комбинацию давления и сдвига. Здесь важно определить роль каждого на изменение физико-химических свойств твёрдого вещества (например, глины). Исследования поведения твёрдых веществ под давлением не только необходимы для понимания механизмов механохимических процессов, но и весьма перспективны как один из мощных методов изучения структурных и межмолекулярных взаимодействий. Ещё более важным являются исследования совместного влияния давления и сдвиговой деформации твёрдого тела.

МХА в мельницах наиболее распространенный способ выщелачивания в химической технологии. Его основным параметром регулирования процесса МХА является зазор между вращающимися органами и их обороты, достигаемые за несколько секунд изменения.

Проведены серии опытов по изучению влияния МХА на адсорбционные свойства подобранных местных глин. При этом, для выщелачивания Навбахарского щелочно-земельного бентонита (НЩЗБ), опоковидной глины Керменинского месторождения (КОГ)и Туль-сохского палыгорскита (ТСП) использовали 15 %-ный водный раствор соляной кислоты (HCl) при температуре 50-60 ⁰С. Причем, зазор между вращающимся элементам МХА поддерживали при 1-1,5 мм, а обороты двигателя меняли от 500 до 2000 об/мин.

На рис.1 представлены результаты исследования влияния оборотов МХА на изменения сорбционной активности местных НЩЗБ, КОГ и ТСП глин при их выщелачивании 15% водным раствором соляной кислоты при 50-60 ⁰С.

Из рис.1 видно, что с повышением числа оборотов МХА до 1500 об/мин сорбционная активность подобранных глин повышается и далее постепенно стабилизируется. При этом наибольшее повышение сорбционной активности наблюдается в НЩЗБ и наоборот, наименьшее – в ТСП.

В МХА подвижные элементы (шары, ролики и т.п.) должны регулироваться в зависимости от требуемой дисперсности твёрдой фазы т.е глины. При больших оборотах МХА (более 1000 об/мин) в данных зазорах сильно повышается давление, температура, сдвиг материала и др. всё это ускоряет процесс выщелачивания глин в 10-50 раза по сравнению с традиционным способом их химической активации.

Также было изучено влияние размера зазора МХА на изменения сорбционной активности НЩЗБ, КОГ и ТСП при их выщелачивании 15%-ным раствором соляной кислоты при 50-60 ⁰С. Результаты опытов представлены на рис.2.

Из рис.2 видно, что с увеличением размера зазора в МХА до 1,5 мм сорбционная активность местных глин сильно снижается и далее, стабилизируется. При этом, наибольшее снижение сорбционной активности наблюдается в ТСП и наоборот, наименьшее – в НЩЗБ.

Температура МХА глин сильно изменяет сорбционную активность получаемых адсорбентов, что связано со снижением вязкости применяемого кислотного раствора и ускорением реакции его взаимодействия с окислами глинистых минералов. Поэтому, определение температурного оптимума при МХА местных глин считается актуальной задачей.

Таким образом, проведённые опыты по оценке влияния технологических параметров МХА показали, что местные глины как импортный ГАБ(контроль) имеют хорошие сорбционные свойства. Выявленные отличия между местными глинами являются следствием их своеобразного минералогического и химического состава. Причем, использование нетрадиционного способа МХА вместо обычного перемешивания позволило в 1,3-1,5 раза повысить сорбционную активность получаемых адсорбентов, а использование 15%-ной соляной кислоты при выщелачивании местных глин богатых СаО (НЩЗБ, КОГ и ТСП) позволило на 50-75% снизить образование гипса, что очень важно при получении активных адсорбентов для глубокой очистки парафинов и церезинов.

Список литературы:

1. Мамадалиева С. В., Сайдалиев Б. Я., Сайдалиев О. Т., & Умарова М. (2022). Значение И Роль Кислотной Активации Глинистых Адсорбентов Используемых При Очистке Нефтепродуктов. Conference Zone, 82–86. Retrieved from http://conferencezone.org/index.php/cz/article/view/715
2. Рахмонов Ортик Комилович, Мамадалиева Садоқат Валижоновна Результаты экспериментальных испытаний технологий производства механо-химических и кислотно-активируемых адсорбентов для очистки парафинов и церезинов // Universum: технические науки. 2021. №6-3 (87). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rezultaty-eksperimentalnyh-ispytaniy-tehnologiy-proizvodstva-mehano-himicheskih-i-kislotno-aktiviruemyh-adsorbentov-dlya-ochistki (дата обращения: 12.05.2023).
3. Мамадалиева, С. В. (2019). Абдурахимов Саидакбар Абдурахмонович, & Мирсалимова Саодат Рахматжановна (2019). Активация глинистых адсорбентов омагниченным раствором серной кислоты. Universum: технические науки,(11-2 (68)), 62-64.
4. Мамадалиева, Садокат Валижановна, Гуломов, Фирдавс Умиджон Угли, Усмонов, Хушнудбек Фахридин Угли, Рожин, Тимур Дмитриевич, Шарафутдинов, Шахриёр Дилмурадович Кислотная активация глинистых адсорбентов, используемых при очистке парафинов // ORIENSS. 2022. №7. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kislotnaya-aktivatsiya-glinistyh-adsorbentov-ispolzuemyh-pri-ochistke-parafinov (дата обращения: 12.05.2023).