CC BY
70
KiMYA PROBLEMLORi № 2 2015
213
UOT 543.54.544.72; 661.183
DA§ SALAHLI BENTONiTiNiN FiziKi-KiMYavi XARAKTERiSTiKALARINA MÜXTOLiF AMiLLORiN TOSiRiNiN ÖYRONiLMOSi
§.A.Nasseri, O.i.Yaqubov, A.Alemi, S.H.Mammadova, O.N.Nuriyev
AMEA-nin akademik M.Nagiyev adina Kataliz vd Qeyri-üzvi Kimya institutu AZ1143, Baki, H.Cavidpr.113; e-mail: rovshanismayilov [email protected]
Da§ Salahli bentonitinin fiziki-kimydvi xarakteristikalarina bir sira amilldrin (mübadild kationlarinin, temperaturun, kationaktiv boyalarin qatiliqlarinin vd.s) tdsiri öyrdnilmi^dir. Müdyydnld^dirilmi^dir ki, termiki i^tenmd zamani bentonit nümundldrinin §i§md qabiliyydti vd mübadild tutumu ddyi§mi§ olur. Bu zaman mübadild kationlarinin hidrolizd ugramasi istisna olunmur.
Agar sözlsr: bentonit, sorbsiya, sedimentasiya, kolloidfraksiya, ion ddyi^md.
Müasir elm va texnikanin inki§af perspektivlari tabii mineral yataqlarindan daha samarali §akilda istifada etmaya imkan yaradir. Respublikamizda mövcud olan zangin gil yataqlarindan sanayeda müxtalif maqsadlar ü9ün geni§ istifada edilir. Modifikasiya olunmu§ bentonit asasli gillar
9ox geni§ tadbiq sahalarini ahata etdiyindan onlara maraq daha böyük ahamiyyat kasb edir. Bu baximdan müxtalif sanaye sahalarinda tatbiq olunan bentonit asasli dispers sistemlarin fiziki-kimyavi va kolloid xassalarina müxtalif amillarin tasirinin öyranilmasi aktual masalalardan biridir.
TecRüBi Hisse
Bentonitin ion mübadila formalarinin alinmasi va onun termiki aktivla§masi metodikasi atrafli §akilda öyranilmi§ va [1] i§da tasvir olunmu§dur. Da§ Salahli bentonitinin mineraloji tarkibinin kompleks §akilda tadqiqi ügün rentgenoqrafik, derivatoqrafik, iQ-§ualanma, elektrono-mikroskopik analiz metodlarindan istifada edilmi§dir [2-4].
Tabii va monokation formali bentonit nümunalarinin termoqrafik tadqiqi "Paulike-Paulike" (Macaristan) derivatoqrafinda
10000S-dak qizdirmaqla 10daraca/daq. süratla aparilmi§dir.
Rentgenoqrafik, termoqrafik va elektronomikroskopik kompleks tadqiqat metodlari natic asinda müayyan olunmu§dur ki, bentonitin asas minerali montmorillonitdir. Montmorillonitin rentgenoqrammalarinda montmorillonit tipik reflekslarin olmasi ila xarakteriza olunur. Mineralin tarkibinda göl §pati, kristobalitin va ahangda§inin olmasi da müayyanla§dirilmi§dir.
Cadval 1. Bentonitin minera
Nümunanin adi SiO2 (a-kvars) Cöl §pati SiO2 (kristobalit) Montmorillonit illit Kaolinit CaCO3 (kalsit)
Da§-Salahli - 11.6 10.7 75.6 - - 2.1
oji t arkibi, %-la
Bentonit nümunalarinin differensial-termiki ayrilarinda bir sira termiki effektlar mü§ahida olunur. 100-1200S temperaturda intensiv endotermiki effekt mü§ahida olunur
ki, bu da adsorbsiya olunmu§ va laylararasi suyun ayrilmasi ila alaqadardir. 500-5100S temperaturda yaranan endoeffekt strukturda olan suyun ayrilmasi ila alaqadardir.
KiMYA PROBLEMLORi № 2 2015
214
Ç.A.NASSERÉ va b.
4XO
3003
10
Bentonit nümunalarinin morfologi-yasinin elektromikroskopiyanin kömayila öyranilmasi zamani aydinla§dmlmi§dir ki, montmorillonitin amala galmasinda dairavi formada kvars danaciklari, slyuda fraqmenti, mokroorqanizmlarin silisiumlu skletlari, opal
hissaciklari içtirak edirlar.
Bentonit nümunalarinin elektron mikrofotoqrafiyasindan (çakil 1) görünür ki, montmorillonit iri va kiçik kasaciqlar va yarpaq formasinda olan aqreqatlar formasindadirlar.
a)
SEM HV: 10.0 kV WD: 11.40 mm [ I MIRA3 TESCAN
View field: 6.36 ц:т Det: SE 2 |im
SEM MAG: ЗО.О kx Date(m/d/y): 03/05/14 Natural bentonit 3
b)
Çakil. 1. Da§-Salahli bentonit hissaciklarinin enerqodispersion (a) va elektron mikrofotoqrafik (b) spektrlari
о
о
5
Mübadila kationlarinin tabiati va ölçüsü aqreqatlarda birla§mi§ ôlçû va formalarina ila alaqadar olaraq hamin hissaciklar mikro- göra farqlanan ultra mikroaqreqatlar, zaif va
KÍMYA PROBLEML9RÍ № 2 2015
DA§ SALAHLI BENTONITININ FIZIKI-KIMYaVI
215
yüksak orientasiyali aqreqatlar §aklinda yerla§irlar. ödabiyyat malumatlarina [1-4] göra tadqiq olunan bentonit nümunalarinin mikrostrukturlari iri mikroaqreqatlarin amala galmasini xarakteriza edan yuvalar §aklindadir. Bu da mikrofotoqrafiyada öz aksini tapmi§dir. Mikroaqreqatlar öz aralarinda bazis-bazis, bazis-kontaktlarinda olurlar. Burada hissaciklar arasinda müxtalif öl9ülü masamalar va bo§luqlar amala galir.
Enerqodispersion mikroanalizin
kömayila nümunalarin element tarkibi tadqiq olunmu§dur. Bentonitin tarkibinda silisium, alüminium, oksigen, damir, kalium, maqnezium, kalsium, mis, sink, natrium elementlarinin olmasi mü§ahida olunur. Bentonitin iondayi§ma komplekslarinin natrim, kalium, kalsium va maqneziumdan ibarat olmasi müayyanla§dirilmi§dir ki, onlarin miqdari 36.5mmol/100q-dir.
Infraqirmizi udma spektri otaq temperaturunda "SPECORD M-80" spektrometrinda 9akilmi§dir. Spektrin 9akilmasi ü9ün nümunalar hab §aklina salinmi§ va kalium bromidla preslanmi§dir. ion mübadila kompleksinda kalsium va maqnezium ionlarinin natrium ionlari ila mübadila olunmasi sonuncunun miqdarinin 4.5 dafa artmasina sabab olur. Naticada bentonitin
ion mübadila tutumunun 48.4mmol/100q-dak artmasi ba§ verir. Bentonitin natrium xloridla modifikasiya olunmasi onun qalavi tip ion mübadila kompleksina malik olmasinin sübut edir.
Termiki i§lanmi§ bentonit va onun monokation formalarinin disperslarinda struktur dayi§ma proseslari haqqinda malumat alda alda etmak ü9ün sarbast masamalilik hesablanmi§dir (cadval 2). Sarbast masamalilik (%-la), yani dispers mühitda tutulmami§ faza a§agidaki formulla hesablanir.
n = 1 — ^^.100
Yi
(1)
Burada G1- nümunanin kütlasi, q; W-sistemin rütubat saxlama qabiliyyati, %; Y- dispers fazanin sixligi, q/sm3 ; V0 -nümunanin hacmi, sm3 .
Yi
Yi
i ooy&
TqYb
Yq'Yb Vq-Vb
(2)
(3)
Yb - dispers fazanin xüsusi sixligi, q/sm ; Yq-dispersion mühitin xüsusi sixligi, q/sm3.
Cadval 2. Tabii va modifikasiya olunmu§ bentonit nümunalarinin masamaliyinin __tayininin natic alari ( %) __
Bentonit nümunalari Tabii Na+ forma Zn2+ forma Cu2+ forma
50.90 49.04 52.06 51.8
Aparilan tadqiqatlar va adabiyyat materiallarinin [2,3] analizindan bela naticaya galmak olar ki, daha az sarbast masamaliliya yüksak dispersli Na- bentonit malikdir. Bu hal natriumun sarbast hidratla§mi§ ionlarinin paketlararasi fazada saxlanilma qabiliyyatinin olmamasi ila izah olunur. ionlarin yükünün dayi§masindan asili olaraq masamaliliyin artmasi mü§ahida olunur [3,4].
Mübadila kationlarinin distilla olunmu§ su ila tadqiq olunan bentonitin kütlaya göra 2%-li suspenziyasinin sedimentasiyada rolunu ara§dirmaq ü9ün növbati tacrübalar aparilmi§dir. Bütün tacrübalar 25ml hacminda olan eyni §ü§a silindirlarda aparilmi§dir. Har
bir suspenziya qabaqcadan termostatla§dirma §araitinda 10 dafa qari§dirilmi§ va gün arzinda 9ökdürülmü§dür. 24 saatdan sonra sedimentin hacmi va tabii Da§-Salahli montmorillonitin kütla paylarinin qiymati qeyd olunmu§dur. Hidratlatmi§ 9öküntünün va uygun olaraq tabii montmorillonitin kolloid öl9ülü hissaciklardan ibarat olmasi onun qalavi xüsusiyyati ila izah edilir (pH>7).
Zn2+ va Cu2+ monokation formali bentonit nümunalari 15mq/l MnSO4, Pb(NO3)2, rodamin-G va metilen abisi (MA) mahlullari ila i§lanmi§dir. Sorbent nümunalarinin sedimentasion xarakteristikalari (cadval 3) tadqiq olunmu§dur. Cadval malu-
KÍMYA PROBLEML9RÍ № 2 2015
216
§.A.NASSERi va b.
matlarindan görünür ki, 100 va 2000S temperaturlarda termiki i§lanmi§ Zn2+ va Cu2+
monokation formali bentonit nümunalarda kolloid fraksiyalarin miqdarinda böyük farq yoxdur.
Cadval 3. Da§ Salahli bentonitinin Zn2+ va Cu2+ formalarinin sulu dispersiyalarinin kolloid halina
müxtalif amillarin tasiri
Nümunalar P, q T,0S C, mq/l V, dispersion mühit, 25 ml Kolloid fraksiyanin miqdari, q Kolloid fraksiyanin miqdari,%
Zn-DB 0.5 105 15 Distilla suyu 0.0352 7.50
Zn-DB 0.5 200 15 Distilla suyu 0.0325 6.40
Zn-DB 0.5 400 15 Distilla suyu 0.0129 2.58
Zn-DB 0.5 200 15 Pb(NÜ3)2 mahlulu 0.0225 4.50
Zn-DB 0.5 200 15 MnSÜ4 mahlulu 0.0180 3.60
Zn-DB 0.5 200 15 MA mahlulu 0.0198 3.96
Zn-DB 0.5 200 15 RG mahlulu 0.0224 4.48
Cu-DB 0.5 105 15 Distilla suyu 0.023 4.64
Cu-DB 0.5 200 15 Distilla suyu 0.021 4,25
Cu-DB 0.5 400 15 Distilla suyu 0.019 3.8
Cu-DB 0.5 200 15 Pb(NÜ3)2 mahlulu 0.0099 1.88
Cu-DB 0.5 200 15 MnSÜ4 mahlulu 0.0078 1.56
Cu-DB 0.5 200 15 MA mahlulu 0.0196 3.9
Cu-DB 0.5 200 15 RG mahlulu 0.0190 3.8
Bela halin mü§ahida olunmasi onlarin yüklarinin eyni, tabiatlarinda isa ox§arliqlarin olmasi ila alaqadardir. 4000S temperaturda termiki i§lanmi§ bentonit nümunalarinda kolloid fraksiyanin miqdarinin azalmasi mü§ahida olunur va naticada hidratla§mi§ 9öküntünün miqdari artir. Termiki i§lanma zamani kristallik qurulu§un yaranmasi ba§ verir va bu zaman laylararasi masafa kigilir. Bu da sturuktur laylarinda va mübadila kationlari ila alaqali suyun tadrican kanarla§masina sabab olur, naticada sorbent nümunalarinin istar qeyri-üzvi kationlara, istarsa da üzvi molekullara qar§i sorbsiya tutumu azalir. Nazara almaq lazimdir ki, bentonitda mübadila kationlarinin 80% laylararasi bo§luqlarda yerla§ir. 200 0C termiki i§lanmi§ bentonit nümunalari qeyri-üzvi maddalara qar§i yüksak sorbsiya tutumuna malik olur [2,3]. Bu barada adabiyyat materiallarinda [4] geni§ §akilda asaslandirilmi§ izahat verilir. Metilen abisi va rodamin-G boyalarinin da sorbsiyalarin kolloid fraksiyaya tasiri müayyanla§dirilmi§dir.
Cadval 2-nin malumatlarindan göründüyü kimi DB-da 2000S-da metilen abisi va rodamin-G kationaktiv boyalarinin sorbsiyasi kolloid fraksiyanin bir qadar azalmasina sabab olur. Sadalanan boyalarin adsorbsiyasina ion va hidrofob qar§iliqli tasirin müxtalif olmasi bentonitda kolloid fraksiyanin dayi§masina sabab olur. Bela olan halda kationaktiv boyalarin qatiliqlarini nazara almaq labüddür. Tadqiq olunan sorbent nümularinda istifada olunan kationaktiv boyalarin sorbsiya miqdarinin dayi§masini Lenqmür tanliyindan sorbtivin paylanmasini xarakteriza edan K sabitina asasan da müayyanla§dirmak olar [3]. Bela ki, K-nin hesablanmi§ an ki9ik qiymatina sorbsiyanin minimum, an böyük qiymatina isa maksimum miqdari uygun galir.
Aparilan tadqiqatlara asasan bela naticaya galmak olar ki, termiki i§lanma zamani bentonit nümunalarinin mübadila tutumu va §i§masi dayi§mi§ olur. Bu zaman mübadila kationlarinin hidroliza ugramasi istisna olunmur.
KiMYA PROBLEMLORi № 2 2015
DA§ SALAHLI BENTONiTiNiN FiziKi-KiMYÖVi
217
1. Биннатова Л.А., Ягубов А.И., Мурадова Н.М., Нуриев А.Н. Очистка сточных вод от катионных красителей с использованием моно-катионных форм бентонита. // Журнал прикладной химии, 2010, т.83, вып.3, с. 421-424.
(Binnatova L.A., Jagubov A.I., Muradova N.M., Nuriev A.N. Ochistka stochnyh vod ot kationnyh krasitelej s ispolzovaniem monokationnyh form bentonita. // Zhurnal prikladnoj himii, 2010, t.83, vyp.3, s. 421424.)
2. Nasseri S., Alemi A., Yagubov A.I., Nuriev A.N. Adsorption of copper (II) and cobalt (II) from model sewage onto modified bentonite. // Enviromental
Science An Indian Journal, 2014, Volume 9, Issue 4, p.142-148.
3. Nasseri S., Kiani G., Yagubov A.I. etc. Adsorption of transition metal ions from simulated wastewater onto thermally activited Na-bentonite. // Fresenius Environmental Bulletin by PSP, volume 23, No 7,2014, p. 1-5.
4. Исмайлова В.А., Ягубов А.И., Нуриев А.Н. и др. Сорбция ионов свинца (Pb2) из модельных растворов на Na-бентоните. // Теоретические и практические аспекты развития современной науки. Материалы VI международной научно-практической конференции. Москва 2012, 26декабря, с.27-30.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ДАШ САЛАХЛИНСКОГО БЕНТОНИТА
Ш.Нассери, А.И.Ягубов, А.Алeми, С.Г.Мамедова, А.Н.Нуриев
Институт катализа и неорганической химии им. акад. М.Нагиева Национальной АН Азербайджана AZ1143 Баку, пр.Г.Джавида, 113; e-mail: rovshanismayilov [email protected]
Изучено влияние различных факторов (обменных катионов, температуры, концентрации катионактивных красителей и т.д.) на физико-химическш характеристики Даш Салахлинского бентонита. Установлено, что при термической обработке бентонитовых образцов подвергается изменению набухаемость и обменная емкость глины. При этом не исключен и гидролиз обменных катионов.
Ключевые слова: бентонит, сорбция, седиментация, коллоидная фракция, ионообмен
EFFECT OF VARIOUS FACTORS ON PHYSICAL- CHEMICAL CHARACTERRISTICS
OF DASH-SALAHLI BENTONITE
Sh.A.Nasseri, A.I.Yaqubov, A.Alemi, S.H.Mammadova, A.N.Nuriyev
Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry named after Acad.M.Nagiyev H.Javid ave., 113, Baku AZ 1143, e-mail: rovshan ismayilov [email protected]
Impact of various factors (exchange cations, temperature, concentration of cation active dyes, etc.) on physical-chemical characteristics of Dash-Salahli bentonite has been studied. It established that during thermal processing of bentonite samples the swelling ability and exchange capasity of clay is changed. Hydrolyzation of exchange cations is not riled out Keywords: bentonite, sorption, sedimentation, colloidal-fraction, ion change.
Redaksiyaya daxil olub 12.02.2015.
KiMYA PROBLEMLaRi № 2 2015
