Научная статья на тему 'Влияние кислотной обработки на текстурные характеристики цеолитсодержащих пород'

Влияние кислотной обработки на текстурные характеристики цеолитсодержащих пород Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
217
66
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ / ВОДОПОДГОТОВКА / ЦЕОЛИТЫ / ТЕКСТУРА / ENVIRONMENTAL PROBLEMS / WATER-CONDITIONING / ZEOLITE / TEXTURE

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Каратаев О. Р., Новиков В. Ф., Каралин Э. А.

Установлено, что для увеличения удельной поверхности и порового объема цеолитсодержащих пород Татарско-Шатрашанского месторождения, необходимо использовать водный раствор соляной кислоты концентрацией не менее 0,3 моль/лI

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

t 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

Текст научной работы на тему «Влияние кислотной обработки на текстурные характеристики цеолитсодержащих пород»

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.