Русский Русский

Ключевые слова: адсорбция

Бентонит Нальчикского месторождения и возможности его использования как катионного адсорбента

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-2-2
, , , ,
Аннотация
Установлены химические, минералогические, гранулометрические и структурно-морфологические характеристики бентонитовых глин Нальчикского месторождения. Элементный состав содержит В (следовые количества), Al, Si, K, Ca, Ti, Fe. Выявлено, что минералогический состав исследуемой глины сложен монтмориллонитом, клиноптилолитом и низкотемпературным тригональным кварцем. Содержание монтмориллонита 53.0 ± 1.1 масс.%. Максимальный размер частиц составляет 198.7-210.1 мкм, доля таких частиц – 0.69 масс.%. Минимальный размер частиц 0.6-0.9 мкм, доля таких частиц – 1.22 масс.%. По результатам дифференциально-термического анализа зафиксированы 4 эндоэффекта, суммарная потеря массы при прокаливании образца – 16.5 %, с учётом потери свободной воды – 9.5 масс.%. Исследованы адсорбционные характеристики анализируемого бентонита с помощью «модельных» загрязнителей – катионов никеля (II) и красителя метиленового голубого. Установлено, что изотерма адсорбции ионов никеля (II) относится к классу L типу 3, а изотерма адсорбции метиленового голубого относится к классу L типу 2 по классификации Гильса. По результатам исследования показано, что бентонитовая глина Нальчикского месторождения способна отчистить сточные воды до предельно допустимой концентрации катионных загрязнителей.
Цели: исследовать вещественный состав и адсорбционные свойства бентонитовой глины Нальчикско-го месторождения.
Методы. Для определения элементного, фазового и гранулометрического состава, применялось следу-ющее оборудование: просвечивающий электронный микроскоп JEM-2100 (Jeol, Япония), дифрактометр Ultima IV (Rigaku, Япония), совмещенный анализатор ТГ/ДТГ/ДТА SDT Q600 (TA Instruments, Inc., США), анализатор размера частиц Microtrac S3500 (США), а также приборы и реактивы лабораторного назна-чения.
Результаты. Установлен минералогический состав образца глины Нальчикского месторождения; определено массовое содержание монтмориллонита. Изучен гранулометрический состав. Исследованы адсорбционные процессы образца глины по отношению к органическому красителю метиленовому голубо-му и ионам никеля (II).
Выводы. Установлен минералогический состав образца глины Нальчикского месторождения: монтмо-риллонит, клиноптилолит и низкотемпературный тригональный кварц. Содержание монтмориллонита составляет 53.0 ± 1.1 масс.%. Максимальный размер частиц фракции в исследуемом образце глины – 198.7˗210.1 мкм, доля таких частиц – 0,69 масс.%. Минимальный размер частиц фракции 0.6-0.9 мкм, доля частиц – 1.22 масс.%. Исследованы адсорбционные процессы образца глины по отношению к органическому красителю метиленовому голубому и ионам никеля (II). Показано, что глина Нальчикского месторождения способна отчистить сточные воды от указанных катионных загрязнителей до нормативных требований.
PDF

Исследование влияния температуры и солености на свойства инкапсулированных поверхностно-активных веществ изменять смачиваемость и уменьшать межфазное натяжение

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-4-87-103
, , , ,
 87-103 стр.
Аннотация
В последние десятилетия не теряет актуальности задача повышения коэффициента извлечения нефти из продуктивных пластов. Сегодня стремительно растёт интерес к применению химических методов увеличения нефтеотдачи для активизации добычи, в частности, к технологии заводнения с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ). Для преодоления проблемы высокой адсорбции, которая препятствует широкому внедрению ПАВ-заводнения в карбонатных пластах, предлагается ис-пользовать технологию инкапсулирования ПАВ в твёрдую оболочку. Таким образом, действующие веще-ство может охватить большую часть пласта, а следовательно, больше нефти может быть извлечено за счет закачки ПАВ. В данной работе изучалось влияние типичных пластовых условий (высокая температу-ра и соленость) на основные свойства дисперсий инкапсулированных ПАВ, а именно снижение межфазно-го натяжения и изменение смачиваемости. Показано, что применение метода инкапсуляции сохраняет необходимые свойства ПАВ, при которых наблюдается низкое межфазное натяжение, и поверхность карбонатной породы становится более гидрофильной.
PDF

Обзор ПАВ-заводнения в качестве метода увеличения нефтеотдачи и применимости технологии микрокапсулирования для повышения эффективности ПАВ-заводнения

, , , , , ,
 28-47 стр.
Аннотация
Проблема увеличения степени извлечения нефти из пластов-коллекторов остается актуальной на протяжении нескольких последних десятилетий.
В настоящее время наблюдается стремительный рост интереса к химическим методам увеличения нефтеотдачи для интенсификации добычи нефти, в частности, заводнения поверхностно-активными веществами (ПАВ).
В настоящей статье описываются факторы, влияющие на эффективность ПАВ-заводнения, и эффект адсорбции на экономическую составляющую технологии. Для решения проблемы адсорбции, препятству-ющей масштабному внедрению ПАВ-заводнения, предлагается использование технологии микрокапсулиро-вания ПАВ в твердую оболочку.
PDF

АДСОРБЦИЯ ИОНОВ НИКЕЛЯ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАННЫМ ЛИСТОВЫМ КАШТАНОВЫМ ОПАДОМ

, ,
 48-59 стр.
Аннотация
В последние годы внимание исследователей привлекают отходы промышленности и сельского хозяйства, которые можно использовать в качестве сорбционных материалов. Особую группу составляют лигноцеллюлозосодержащие компоненты древесной биомассы (листья, кора, хвоя, плоды и т.д.) и продукты переработки древесины (опилки, стружка, щепа и др.). Преимущества использования последних в качестве реагентов для очистки сточных вод включают простую технику, небольшую обработку, хорошую адсорбционную способность, селективную адсорбцию ионов тяжелых металлов, низкую стои-мость, бесплатную доступность и легкую регенерацию. Среди компонентов древесной биомассы привле-кают внимание листва, которая обладает высокой поверхностью и в условиях Российской Федерации ежегодно опадает, что облегчает ее сбор и использование.
Одними из наиболее токсичных загрязняющих веществ, попадающих в водные объекты со сточными водами промышленных предприятий, являются ионы никеля. Кратко приведены сведения о токсическом действии соединений никеля на живые организмы. В данной работе изучены сорбционные свойства листо-вого каштанового опада по отношению к ионам никеля в концентрации 20 мг/дм3. Максимальное значение сорбционной емкости ЛКО, термомодифицированного при температуре 250°C (ЛКО250), составляет 1,3 ммоль/г для ионов никеля. Обработкой полученной изотермы в рамках моделей сорбции Ленгмюра, Фрейндлиха, БЭТ, Дубинина-Радушкевича установлено, что процесс адсорбции наиболее точно описыва-ется моделью Ленгмюра (R2 = 0,9912). Вычисленная энергия Гиббса, равная -7,86 кДж/моль, свидетель-ствует о протекании самопроизвольной физической адсорбции ионов Ni2+ на поверхности ЛКО250.
PDF

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА ЛИПИДНОГО КОНЦЕНТРАТА ЛИЧИНОК HERMETIA ILLUCENS ОТХОДАМИ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ PISUM SATIVUM

, ,
 93-104 стр.
Аннотация
Исследована возможность использования измельченной биомассы стручков гороха посевного (Pisum sativum) в качестве сорбционного материала для очистки модельных вод от производства липидного концентрата из личинок мухи вида Hermetia illucens. Кратко приведены сведения об составе и количестве липидов и насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в составе личинок насекомого. Исследовано влияние размеров частиц сорбционного материала на эффективность адсорбционного извлечения эмульсии липидного концентрата из модельных сточных вод и выявлено увеличение степени очистки с повышением дисперсности высушенной биомассы стручков гороха.
Также исследована зависимость эффективности удаления частиц эмульсии от дозировки сорбционного материала и времени контактирования последнего с сорбатом. Определены оптимальные параметры адсорбционной очистки.
PDF

АДСОРБЦИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ БЕНТОНИТОМ, МОДИФИЦИРОВАННЫМ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ, ПОСЛЕ КИСЛОТНОЙ АКТИВАЦИИ

, , , ,
 56-66 стр.
Аннотация
В настоящее время не вызывает сомнений необходимость поиска новых более совершенных методов и средств очистки сточных вод промышленных предприятий. К эффективным методам очистки водной среды относится метод адсорбции. Одним из сорбционных материалов является бентонит, модифицированный разными способами (обжигом, добавлением органических составляющих и др.). Лабораторные исследования проводились на бентоните Саригюхского месторождения (Республика Арме-ния). Экспериментальным путем была исследована адсорбционная способность бентонита, модифициро-ванного углеродными нанотрубками с обжигом при температуре 550оС, подвергшегося активации кисло-той HCl. Установлено, что кислотная (НCl) активация бентонита, модифицированного углеродными нанотрубками и обожженного при 550оС, способствует повышению его адсорбционной активности по отношению к ионам никеля (II) и кадмия (II). Степень адсорбционного извлечения ионов никеля (II) после активации указанного адсорбента HCl возрастает на 10%, а степень адсорбционного извлечения ионов кадмия (II) после аналогичной активации увеличивается на 11%. Найдены характеристики эффективно-сти адсорбции ионов никеля (II) и кадмия (II) в статических условиях бентонитом, модифицированным углеродными нанотрубками и обожженным при 550оС, подвергшимся кислотной активации HCl и без нее. Наибольший адсорбционный эффект по отношению к ионам указанных металлов проявил бентонит, мо-дифицированный углеродными нанотрубками, обожженный при 550оС и активированный кислотой HCl. Его характеристики: по отношению к ионам Ni2+: СОЕ = 852,0 мг-экв/г, Kd= 243,42 мг/дм3, S =95,4 %; к ионам Cd2+: СОЕ = 950 мг-экв/г, Kd= 263,89 мг/дм3, S = 92,0%. Результаты проведенных лабораторных исследований позволили рекомендовать бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками, обо-жженный при 550 оС и активированный кислотой HCl, в качестве сорбционного материала для очистки сточных вод от ионов никеля (II) и кадмия (II).
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ АГРЕГАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МОДЕЛЬНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА ЛИПИДНОГО КОНЦЕНТРАТА И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ОЧИСТКИ СОРБЦИОННЫМ СПОСОБОМ

,
 17-28 стр.
Аннотация
В Белгородской области ведутся работы по созданию первого в России высокотехнологичного крупномасштабного производства липидного концентрата и животного белка из личинок мухи Черная львинка Hermetia illucens. Липидный концентрат хорошо эмульгируется в водопроводной воде, что говорит о присутствии в нем веществ, не принадлежащих к триглицеридам жирных кислот. Очевидно, в нем содержатся примеси соединений, присутствующих в личиночной биомассе – белковых соединений и продуктов их распада, фосфолипидов и др., которые могут играть роль поверхностно-активных веществ. В данной работе приведены результаты исследований возможности очистки жиросодержащих сточных вод при помощи сорбционного материала, полученного карбонизацией листового опада рода конского каштана (Aésculus hippocastanum L.). Установлено, что липидный концентрат легко эмульгируется, как в чистом виде, так и в присутствии лаурилсульфата натрия. Полученные эмульсии обладают высокой устойчивостью к разрушению. В процессе адсорбционной очистки модельной эмульсии установлено, что присутствие ПАВ в количестве 0,01 г/л улучшает показатели эффективности. Добавление 0,6 г материала позволяет достигнуть 92% очистки, а при добавлении 1,5 г эффективность составляет 98%. Аналогичные количества сорбента в чистой эмульсии позволяют достигнуть значений лишь в 35% и 88% соответственно. При добавлении к водной среде тонкодисперсных частиц неорганических веществ часто наблюдается суспензионный эффект, который проявляется в различии между значениями рН суспензии и фильтрата. Результаты исследований влияния количества добавляемого сорбента на изменения рН в сус-пензиях и фильтратах показали, что комплекс «липидная мицелла+сорбент» имеет положительный заряд, а в присутствии ПАВ заряд сохраняет положительное значение, но очень близок к нейтральному. Наблюдается приближение к изоэлектрической точке.
PDF

АДСОРБЦИЯ 4-НИТРОФЕНОЛА И КРАСИТЕЛЕЙ НА КСЕРОГЕЛЯХ TiO2, TiO2-ZrO2, ZrO2, ДОПИРОВАННЫХ СЕРЕБРОМ, ПРИ АКТИВАЦИИ УФ ОБЛУЧЕНИЕМ

,
 56-62 стр.
Аннотация
Наибольший теоретический и практический интерес представляют наноразмерные и композиционные материалы, в состав которых входят оксиды титана и циркония. Их достоинствами являются низкая себестоимость, доступность получения, выбор исходных компонентов и матрицы разной природы. Данная работа представляет собой погружение в тематику исследований в Российском университете дружбы народов. Тема исследования является крайне актуальной, потому что в списке ранее использованных модификаторов серебро значится только один раз и представляется возможным изу-чить этот вопрос. Получение по гелевой технологии нанопорошков ТiO2 и ZrO2 с допантами - простой и хорошо изученный способ синтеза фотокатализаторов, однако эффект облучения порошков на адсорбцию изучен мало, особенно для облучения сухого материала с последующим его введением в адсорбционный раствор. Представляет интерес изучить влияние на адсорбцию пара-нитрофенола (состояние молекулы - анион или молекулы), зависящего от рН среды, на синтезируемых ксерогелях диоксида титана и циркония. Также необходимо провести исследование для познания воздействия серебра на адсорбцию красителей разного типа. Модельные красители катионного типа (метиленовый синий) и анионного типа (метилоранж) могут быть использованы для определения заряженных центров поверхности материалов на основе ТiO2 и ZrO2, не содержащих и содержащих компонент-допант. Поэтому можно выдвинуть несколько задач для данного исследования: 1) Выполнить гелевый синтез образцов без и с серебром: TiO2, TiO2-ZrO2, ZrO2 из iPr с термообработкой при 500оС; 2) Изучить влияние на адсорбцию 4-нитрофенола а) среды (кислая, нейтральная, щелочная), б) добавки Ag, в) УФ порошков-сорбентов длительностью 10 минут и 3) Изучить влияние введенного в ТiO2 и ZrO2 серебра и УФ облучения на адсорбцию красителей МО и МС, определить соотношение величин адсорбции ГМС/ГМО для данных образцов.
PDF

СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО ОПАДА ПЛАТАНА ПО ОТНОШЕНИЮ К КРАСИТЕЛЮ МЕТИЛЕНОВОМУ ГОЛУБОМУ

, , ,
 5-13 стр.
Аннотация
К одним широко распространённым и опасным загрязненным веществам, которые поступают в водные объекты со сточными водами, относятся красители. Для удаления красителей из водных сред применяют реагентное осаждение, ионный обмен, коагуляцию, флотацию и другие способы. Сорбционная очистка при этом является одной из наиболее эффективной. Авторами для извлечения из водных сред красителя «Метиленовый голубой» предложено использовать биомассу листьев платана. В работе исследован процесс адсорбции метиленового голубого биомассой листьев, установлена сорбционная емкость материала. Показано, что лучше всего процесс адсорбции описывается моделью Фрейндлиха с ко-эффициентом корреляции R2 = 0,9537.
PDF

СЕРНОКИСЛОТОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ ОПИЛКИ АКАЦИИ УШКОВИДНОЙ (ACACIA AURICULIFORMIS) ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ МЕДИ (II)

, , ,
 12-23 стр.
Аннотация
Получены модифицированные сорбционные материалы на основе опилок акации ушковидной (Acacia Auriculiformis) путем обработки их поверхности низкоконцентрированными растворами серной кислоты с концентрациями 1%, 2% и 3%. По данным ИК-спектров, дифрактограмм, микрофотографий и гистограмм распределения шероховатости поверхности нативных и сернокислотомодифицированных опилок акации установлено, что обработка поверхности опилок растворами кислот приводит к изме-нению структуры сорбционного материала, а именно: вымыванию низкомолекулярных компонентов с со-става древесины акации. Изучены закономерности процессов адсорбции ионов Cu2+ нативными и серно-кислотномодифицированными опилками акации в статических условиях. По полученным значениям начальных и равновесных концентраций ионов меди (II) в растворах рассчитаны сорбционные ёмкости материалов и построены изотермы адсорбции ионов Cu2+ нативными и модифицированными опилками акации. Обработка опилок акации растворами серной кислоты приводит к увеличению сорбционной ёмко-сти по ионам меди, при этом наибольшая сорбционная ёмкость наблюдается в случае опилок акации, об-работанных 3% раствором серной кислоты. Обработкой полученных изотерм сорбции в рамках мономо-лекулярных моделей Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина-Радушкевича, Темкина, определены уравнения ре-грессии и коэффициенты аппроксимации. Выявлено, что процессы адсорбции ионов Cu2+ нативными и мо-дифицированными опилками акации 3% раствором серной кислоты лучше всего описываются моделью Ленгмюра, а процессы адсорбции ионов меди опилками акации, модифицированными 1% и 2% растворами серной кислоты – моделью Фрейндлиха. Рассчитаны термодинамические константы процессов адсорб-ции, по значениям которых определено, что все исследуемые процессы относятся к процессам физической адсорбции. Обработкой кинетических зависимостей процессов в рамках диффузионной модели адсорбции рассчитаны коэффициенты Био для процессов сорбции ионов Cu2+ нативными и модифицированными опилками акации, по значениям которых определены лимитирующие стадии процессов (смешанная диффузия).
PDF