CC BY
69
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 504.064.38
О. Р. Каратаев, В. Ф. Новиков, Э. А. Каралин
ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ НА ТЕКСТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД
Ключевые слова: экологические проблемы, водоподготовка, цеолиты, текстура.
Установлено, что для увеличения удельной поверхности и порового объема цеолитсодержащих пород Татар-ско-Шатрашанского месторождения, необходимо использовать водный раствор соляной кислоты концентрацией не менее 0,3 моль/л
Keywords: environmental problems, water-conditioning, zeolite, texture.
It is established that an increase in the specific surface area and pore volume of zeolite-containing rocks Tatar-Shatrashanskoe field, it is necessary to use an aqueous solution of hydrochloric acid at a concentration of not less than
0,3 mol/l
В настоящее время хлорирование является наиболее эффективным и экономичным методом обеззараживания питьевой воды, которую используют и в плавательных бассейнах [1, 2]. В России для дезинфекции воды в аквапарках используют как импортные, так и отечественные хлорсодержащие реагенты, например, Хлорификс (Германия) и Хло-ритекс (РФ) [3, 4].
Серьезной проблемой, возникающей при использовании для обработки воды молекулярного хлора, является образование вредных для человека органических хлорпроизводных, таких как хлороформ, дихлорметан, дихлорацетонитрил, четырех-хлористый углерод, хлорметилбенз-этиноламин, ди-и трихлорацетамиды, дихлор-трифторэтан, трихлордифторэтан [5]. Как правило, система циркуляционной водоочистки стационарных бассейнов основана на песочных фильтрах, не обеспечивающих достаточной глубины извлечения хлорорганических соединений [6], в результате чего загрязняется как вода, так и надводный воздушный бассейн. Например, при концентрации хлороформа в воде плавательного бассейна на уровне 300 мкг/дм3, в надводном воздушном слое бассейна концентрация хлороформа превысила ПДК более чем в 20 раз (700 мкг/м3) [7].
Для очистки воды бассейнов от хлорорграни-ческих соединений перспективным является сорбционные методы с использованием в качестве адсорбентов синтетических или природных цеолитов (цеолитсодержащих пород).
Из-за высокой стоимости синтетических цеолитов, несомненный интерес представляет изучение возможности применения природных объектов, применительно к Татарстану, в первую очередь, пород Татарско-Шатрашанского месторождения [8]. Известно, что данные цеолитсодержащие породы (ЦСП) способны сорбировать из воды не только углеводороды (на примере бензола), но и микроорганизмы (на примере бактерий Escherichia Col) [9]. Поскольку подготовка образцов ЦСП при исследовании включала обработку в водном растворе HCl
(1 М), целесообразно оценить, как подобная обработка влияет на текстурные характеристики ЦСП.
Экспериментальная часть
Определение величины удельной поверхности, объема пор и распределения пор по диаметрам проводили методом термодесорбции азота на установке NOVA 2200e фирмы «Quantachrom», США. Масса образца 0,15 - 0,20 г, диаметр ячейки 9 мм. Предварительная дегазация образцов осуществлялась в течении 3 часов при t = 290°C и давлении 0,05 torr. Расчет удельной поверхности образцов проводили по методу БЭТ (BET), объема и распределения пор по размерам по методу БДХ (BJH) по десорбцион-ной ветви изотермы.
Обсуждение результатов
Изотерма адсорбции исходной ЦСП, приведенная на рис. 1, характеризуется петлей капиллярно-конденсационного гистерезиса, что свидетельствует о наличии мезопор размером 2 - 100 нм [10].
Следует отметить, что существенного изменения пористой структуры при обработке раствором НС1 не происходит - порядка 85 - 90 % мезопор исходного и обработанного образцов составляют поры диаметром 5 - 50 нм (рис. 2).
3.50Е-02
3,(Х)Е-02 !\
2.50Е-02 * \
2.0СЕ-02 Ни і 1л 1
1,50Е-02 1ГІ І — и»' V
1.00Е-02 т; N М N \
5.00Е-03 і * ' \ % \ V \
5 10 15 20 25 30
Рис. 2 - Кривые распределения пор по диаметрам (нм) для исходной ЦСП (ееоШ 0) и обработанной 1 М раствором НС1 (ееоШ 1)
В то же время, кислотная обработка приводит к некоторому увеличению порового объема (изменение на уровне 20 %) и удельной поверхности (табл. 1).
Исходя из влияния состава раствора на удельную поверхность образцов, для развития по-
Таблица 1 - Влияние концентрации раствора НСІ на текстурные характеристики ЦСП
Параметр Концентрация НСІ, моль/л
Исход- ход- ный 1,00 0,5 5 0,2 8 0,1 4
Буд, м2/г (БЭТ) 81 106 113 93 82
йср, нм 8,1 7,6 - - -
Объем мезопор, .3 0,1657 0,2017 - - -
верхности следует применять растворы, содержащие не менее 0,3 моль/л соляной кислоты.
Выводы
Обработка цеолитсодержащей породы водными растворами НО! концентрацией более 0,3 моль/л
позволяет увеличить удельную поверхность и объем
мезопор.
Литература
1. Бахир, В.М. Химический состав и функциональные свойства хлорсодержащих дезинфицирующих растворов / В.М. Бахир, Б.И. Леонов, С.А. Паничева, В.И. Прилуц-кин, Н.Ю. Шомовская // Вестник новых медицинских технологий. - 2003. - № 4. - С. 29.
2. Бахир, В.М. Дезинфекция питьевой воды: проблемы и решения / В.М. Бахир // Питьевая вода. - 2003. - № 1. -С. 13.
3. Каратаев, О.Р. Миграция хлороформа в воздушную среду закрытых плавательных бассейнов / О.Р. Каратаев, Е.С. Перикова, А.В. Танеева, В.Ф. Новиков // Теория и практика физической культуры. - 2008. - № 12. - С. 80-83.
4. Перикова, Е.С. Проблема обеззараживания воды закрытых плавательных бассейнов / Е.С. Перикова, О.Р. Каратаев, А. В. Танеева, В.Ф. Новиков // Теория и практика физической культуры. - 2008. - № 2. - С. 87 - 90.
5. Каратаев, О.Р. Летучие галогеносодержащие загрязнения воды спортивно-оздоровительных плавательных бассейнов / О. Р. Каратаев, В. Ф. Новиков // Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2012. - № 19. - С. 113 - 115.
6. Каратаев, О.Р. Спортивные сооружения. Учебное пособие: 2 изд. / О.Р. Каратаев, В.Ф. Новиков, Е.С. Перикова, Р. В. Шипилов. - Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2010. - 236 с.
7. Малышева, А.Г. Оценка реальной опасности химического воздейставия городской среды на здоровье населения / А.Г. Малышева, Е.Г. Растянников, А. А. Беззу-бов, Н.Ю. Козлова, И.Н. Луцевич, Е.Е. Кубланов // Гигиена и санитария. - 2007. - № 6. - С. 17-19.
8. Буров, А.И. Цеолитсодержащие породы Татарстана и их применение / А.И. Буров, А.Н. Гюрин, А.В. Якимов и др. - Казань: «ФЭН», 2001. - 176 с.
9. Савин, А. В., Денисова А. П., Хузиахметов Р. Х., Неклюдов С. А., Бреус В. А. Сорбционное связывание углеводородов и условно патогенных микроорганизмов неорганическими сорбентами (на примере бензола и Е. СоИ) /А.В. Савин, А.П. Денисова, Р.Х. Хузиахметов, С.А. Неклюдов, В.А. Бреус // Вестн. Казан. технол. унта. - 2012. - № 19. - С. 123-126.
10. Фенелонов, В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов / В.Б. Фенелонов. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 414 с.
© О. В. Каратаев - доц. каф. машиноведения КНИТУ, oskar_karataev@mai1.ru; В. Ф. Новиков - д-р хим. наук, проф. каф. химии КГЭУ; Э. А. Каралин - д-р. техн. наук, проф. каф. общей химической технологии КНИТУ.
