СЕЛЕКТИВНОСТЬ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ РАЗНЫХ СОРТОВ ПАЛЫГОРСКИТНИХ ГЛИНИСТЫХ СОРБЕНТОВ

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлены результаты изучения сорбционных характеристик палыгорскитовой глины. Проведены эксперименты по отбору проб из пластов на месторождениях палыгорскитовых глин. Проанализирован количественный состав элементов глин. Наиболее эффективное сорбционное свойство было определено в результате анализа сорбционной изотермии. Изучены сорбционные и другие свойства природных и активированных глин, которые были анализированы с помощью физико-химических методов. Природно активные глины обладают очищающей активностью и высокой адсорбционной способностью благодаря большой площади поверхности. Однако активированные отбеливающие глиняные порошки проявляют гораздо более высокую активность. Часто глины, обладающие высокой природной очищающей способностью, не подходят для активации, а большинство из них, используемых для производства активированных порошков, не обладают природной очищающей способностью.

ABSTRACT

This article presents the results of studying the sorption characteristics of palygorskite clay. Experiments have been conducted on sampling from formations in the deposits of palygorskite clays. The quantitative composition of clay elements is analyzed. The most effective sorption property was determined as a result of the analysis of sorption isothermy. The properties and sorption properties of natural and activated clays have been studied.

Ключевые слова: палыгорскитовая глина, минеральные кислоты, сорбция, сорбционно-изотермическая, окраска, марки палыгорскита, обесцвечивание, отбеливание, очистка, осветление.

Keywords: paligorskite clay, mineral acids, sorption, sorption-isothermal, color, paligorskite stamps, discoloration, bleaching, cleaning, clarification.

Введение

В настоящее время отрасли применения глиняных порошков значительно расширяются. Их применяют, в частности, для получения наполнителей и сорбентов из порошков глины. Структурное строение глиняных порошков и количественный анализ элементов являются основными факторами, влияющими на повышение сорбционных свойств рассматриваемого сырья. Различные результаты были получены во время процессов повышения сорбционных свойств образцов, взятых из слоев палыгорскитовой глины. На первом этапе реализации процесса активации, то есть от смешивания порошков глины с кислым раствором, наблюдалось повышение сорбционных свойств. Выявлено также их повышение в полученной суспензионной мякоти в зависимости от времени ее хранения. На более поздних стадиях сорбционные свойства некоторых образцов также снижаются.

По сравнению с другими глиняными порошками сорбционные свойства палыгорскита отличаются высоким качеством.

Экспериментальная часть

Для очистки различных продуктов в основном используются порошки палыгорскитовой глины с сорбционными свойствами. Состав всех глиняных порошков с сорбционными свойствами не будет одинаковым. Например: внешний вид марок А, В, С, Д природного палыгорскита представлен на рисунке 1 ниже.

Натуральная A марка     Натуральная Б марка

Натуральная С марка    Натуральная Д марка

Рисунок 1. Палыгорскитовые глины марок А, Б, С, Д

Проявления этих марок после активации показаны на рисунке 2 ниже.

Активированный A марка         Активированный Б марка

Активированный С марка                      Активированный Д марка

Рисунок 2. Активированные палыгорскитовые глины марок А, Б, С, Д

Сравнивался внешний вид порошков природной палыгорскитовой глины после активации, в результате чего можно наблюдать, что после обработки глина приобретает характерные для марок цвета с повышенной бледностью и нежностью. Подобные анализы сравнивались друг с другом только по внешнему виду. В результате проведения экспериментов с этими марками было установлено, что механизмы процессов активации неодинаковы для достижения проявления наиболее эффективного сорбентного свойства. Температура, время и давление, оказываемые на активацию палыгорскитовых глин марки С, отличаются незначительно по сравнению с марками а, в, д. Также в процессе активации было замечено, что расход кислотной массы на палыгорскитовую глину марок А, Б, Д сравнительно больше. Объясняется это аналитическими показателями экспериментов с шириной и глубиной пор.

На рисунке 3 ниже изучены структурно-элементные анализы двух разновидностей палыгорскитовых природных глин с резко различающимися сорбционными свойствами.   

Натуральная Б марка                                              Натуральная С марка

Рисунок 3. Марки Б и С

Из элементного анализа, представленного на рисунке 3, можно наблюдать разницу в массовых долях элементов Si, Al и Ca, которые влияют на сорбционные свойства. Поскольку количество Al₂O₃, SiO₂ и CaO в глинах влияет на сорбционные свойства глинистых порошков.

Поэтому в процессе проведения опытов по качественному и эффективному свойству глин физико-химический анализ проводят на оборудовании с высокой чувствительностью для определения свойств марок глин.

Существуют различные методы определения повышенных сорбционных свойств порошков активированной глины или сорбентных свойств.

Экспериментальная часть

Определяют плотность активированной глины, помещая 1 гр в 15 мл воды, а также исследуют кислотность среды и запах. По составу и структурному строению изучено, что в отложениях палыгорскитовых глин глинистые пласты также состоят из глин, проявляющих различные свойства. Установлено, что сорбционные свойства глин в верхних слоях палыгорскитовых глинистых отложений выше.

Для проведения опытных испытаний были взяты различные пробы из пластов палыгорскитовых глинистых отложений. Изучались на основе состава и свойств образцов, разбитых на марки. На каждом этапе процесса активации проводились эксперименты с целью определения и анализа сорбционных свойств.

В настоящее время в результате проведения ряда экспериментов были проведены исследования со следующими четырьмя различными марками порошков палыгорскитовой глины для получения сорбентов:

1. Марка А. Данная марка имеет содержание элемента Ca от 2 до 7 процентов, цвет будет желтовато-коричневым.
2. Марка В. Данная марка будет иметь от 7 до 12 процентов содержания элемента Ca, цвет будет молочно-бело-желтым.
3. Марка С. Данная марка содержит более 12 процентов элемента Ca, цвет беловато-желтоватый.
4. Марка D. Данная марка будет содержать от 0,5 до 2 процентов элемента Ca, цвет будет оранжевым.

Анализ показывает, что есть еще одна марка. Было изучено, что содержание элемента Ca в этой марке составляет от 3 до 7 процентов. В результате проведения экспериментов было установлено, что и процессы активации, и сорбционные свойства различаются.

Процесс активации глин в основном относится к многократному увеличению функции, которую они выполняют, обращая внимание на то, сколько желаемого продукта они получают и используют.

Порошок бентонитовой глины для получения сорбентов дает возможность при обработке минеральной кислотой, в частности серной, впервые получить модифицированный глиняный продукт с большей площадью поверхности и объемом пор при pH 1,5, так как при активации из глины полностью или частично удаляются оксиды кальция, магния, железа, алюминия, щелочных металлов. Полученный продукт отличается повышенной кислотностью и поэтому обладает высокой адсорбционной и каталитической способностью.

Из глин в палыгорскитовом месторождении их измельчали до порошкообразного состояния, а затем взвешивали по 20 гр. Готовят 100 мл 15 % раствора серной кислоты. В реакторе, устойчивом к воздействию химических веществ, температура 250⁰ C поддерживалась при давлении 3 атмосферы в течение 2,5 часов. Раствор кипятят и сушат, увеличивая ширину пористого объема. Затем эту суспензию фильтруют и ставят сушиться. Сушили в печи воздушной сушки (сушилке) при 1100 С в течение 40 мин. промыть до тех пор, пока pH не станет равным=3. Потребовалось 700 мл воды.

При проверке pH, полученного в соотношении 1:15 после высыхания, сорбент, обработанный 15 % кислотой, имел pH 4,4. Причина доведения до этого показателя заключается в том, что в нем уменьшилось содержание ионов водорода. Тот факт, что ионы водорода быстро вымываются, означает, что при кипячении образуются поры. Щелочные металлы в глине, а также щелочноземельные металлы взаимодействуют с водородом, образуя поры больших и малых размеров. При промывке до тех пор, пока активация не достигнет pH =3,4, красный цвет уменьшается до 9,7, белый-до 0,3, красный цвет уменьшается до 9, а белый – до 0,1, если кислота составляет 10 мл.

Дозировка отбеливающей глины может варьироваться в зависимости от состава масла и типа растения. При химической очистке используют 0,5–2 % по массе. Однако можно использовать 2–4 % обработанной глинистой почвы, чтобы соответствовать последним требованиям к цвету. Кроме того, дозировка порошка активной глины должна быть минимальной для удаления примесей, состоящих из вредных веществ, измеряемых путем уменьшения перекиси. Типичная потеря жира происходит из-за количества сорбента, выпитого на отфильтрованную массу. Оказывается, нормальное значение для удержания растительных масел составляет около 40 %.

На рисунке 4 ниже представлен сравнительный анализ сорбционных свойств порошков марок активированной палыгорскитовой глины. На графике по оси ординат отложены сорбционные свойства глинистых порошков марок А, Б, С и Д, по оси абсцисс – значения температуры (220, 240, 260, 280).

Рисунок 4. Сравнительный анализ сорбционных свойств порошков марок активированной палыгорскитовой глины

Наблюдение за рисунком 4 показывает высокую сорбционную способность палыгорскитовых глин сорта А.

Глина марки А при приеме 10 мл кислоты в течение 3,5 часов уменьшала красный цвет с 9,9 до 0,1 белого. Однако, когда pH= 3 был равен 10, красный цвет был равен 0,1, а белый – 0,1.

Структура ИК спектра активированного палыгорскитного порошка этой марки показана на рисунке 5 ниже.

Рисунок 5. ИК-спектр активированного палыгорскита марки А

Было обнаружено, что глины марки С палыгорскита обладают высокой способностью поглощать пахучие вещества в процессе очистки.

Также обнаружено, что элемент Ca превосходит отбеливание из-за его большого количества, с точки зрения уменьшения определенных цветовых единиц и эффективности порошков глины марки A.

Выводы

Когда результат проведенных опытов был подведен, оказалось, что существуют небольшие пласты, различающиеся по составу и структурному строению глиняных пластов, каждый из которых имеет свое название.

Природные глины могут быть использованы в качестве основного сырья для сорбента, чтобы значительно уменьшить примесную часть растительных масел за счет процесса адсорбции. Это могут быть природно-активные или активированные глиняные композиты. Природно активные глины обладают очищающей активностью и высокой адсорбционной способностью благодаря большой площади поверхности.

Было обнаружено, что при активации марок палыгорскитовой глины с сорбционными свойствами, а также при обнаружении более высоких сорбционных свойств, порошки глины марки B снижают цветовую однородность растительных масел.

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. – Вып. 2(83) Февраль. – 2021. – Ч.3. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11420 (дата обращения: 07.06.2025).
2. Ковальская Л.П., Шуб И.С., Мелькина Г.М. Технология пищевых производств / под ред. Л.П.Ковальский. – М.: Колос, 1997. – 752 с.
3. Разговорова М.П., Селявин А.В., Разговоров П.Б. Применение глин различного состава для выделения примесей растительных масел // Успехи в химии и химической технологии. – 2011. – Том ХХV. – №1 (177). – С. 119–121.
4. Стопский В.С., Ключкин В.В., Андреев Н.В. Химия жиров и продуктов переработки жирового сырья. – М.: Колос, 1992. – 286 с.
5. Тошев Ш.О., Нуруллаева З.В., Хожиева Р.Б. Содержание химических соединений и дисперсный состав бентонитов и палыгорскита Навбахорского месторождения // Наука и образование сегодня. – 2016. – № 2(3). – С.18–20.
6. Sultonov Sh.A., Xolov X.M. Influence of acid environment changes on sorption properties during clay powder processing // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences Scientific journal. – № 7–8. – 2023. – July – August Vienna.