РОЗДІЛ 2.
ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ТА ОСНОВНІ НАПРЯМКИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Фізична модель кислотної активації бентонітів.
Як буде показано дальше, в процесі гідратації бентонітів проходить проникнення
молекул води в міжшаровий простір частинки, внаслідок чого відстань між шарами
бентоніту (а частинки бентоніту, як відомо, мають шарову структуру)
збільшується. Саме у цьому міжшаровому просторі і проходить адсорбція молекул
(чи їх асоціацій) забрудника в процесі очищення рідких середовищ. Проте у
зв’язку з тим, що завданням очищення у різних конкретних випадках є видалення
забрудників, молекули (чи їх асоціації) якого мають різні розміри та різні
властивості, постає завдання зміни характеристик адсорбенту (його модифікація)
перед застосуванням у адсорбційних технологіях.
Найбільш поширеною формою модифікування властивостей бентонітів є обробка їх
кислотою. В процесі кислотної обробки розчиняється певна кількість
кислоторозчинних компонентів частинки бентоніту (в принципі проходить
екстрагування кислоторозчинної частки із бентоніту). Внаслідок цього змінюються
(збільшуються) міжшарові відстані в бентоніті, а отже збільшується його
селективність до молекул певних розмірів.
Звичайно, в ідеальному випадку, було б найбільш бажано проводити розчинення
кислоторозчинної частини бентоніту в місцях стикування шарів (шарових пакетів).
Тоді в залежності від режимних параметрів кислотної активації (часу розчинення,
початкової концентрації кислоти, температурних та гідродинамічних режимів
реалізації процесу) вдалось би досягти певних вхідних розмірів між шарами, що
дозволяло б адсорбувати на такому матеріалі забрудник з молекулами (чи
асоціаціями молекул) певних розмірів. Проте на практиці кислоторозчинна частка
бентоніту розчиняється в границях всієї доступної поверхні бентоніту. Але і в
цьому випадку вибором певних режимів екстрагування вдається досягти певних
розмірів “вхідних вікон” для адсорбції молекул (чи асоціацій молекул)
забрудника. Але оскільки розчиняється вся доступна розчину кислоти поверхня
бентоніту, то опосередкованою характеристикою кислотної активації (а отже і
розмірів “вхідних вікон” для адсорбції та мірою селективності активованого
бентоніту до певного типу забрудника) є кількість кислоторозчинної складової
бентоніту, яка перейшла в розчин. Загальноприйнятою характеристикою такого типу
є так званий ступінь руйнування (або ступінь розкладу) бентоніту – відношення
маси кислоторозчинної складової, яка перейшла в розчини до загальної маси
бентоніту перед розчиненням. Маса бентоніту, який перейшов в розчин
визначається в загальному вигляді шляхом встановлення хімічного складу
бентоніту після певного часу екстрагування його кислоторозчинної частини
розчином кислоти. Шляхом порівняння цього складу із хімічним складом
неактивованого бентоніту і встановлюється ступінь руйнування бентоніту для
даних умов кислотної обробки.
Для досягнення необхідної якості готового продукту окрім хімічної активації
необхідно здійснити тонкий помел (індивідуалізацію частинок активованого
бен6тоніту. В відомих технологіях це здійснюється шляхом попереднього
розмучування сировини в порівняно великому об’ємі води з подальшим
відфільтровуванням пульпи від водонерозчинних крупних включень, відстоюванням
та декантацією частини води. Отримана згущена пульпа в подальшому взаємодіє з
кислотою, внаслідок чого і проходить активація бентоніту (саме така технологія
прийнята на установці в м. Тарнобжег, Польща). Описані дальше дослідження
показали, що для Ільницького бентоніту, який використовувався нами для
досліджень, немає потреби проводити попереднє розмучування, оскільки руда
прекрасно диспергується в розчині сірчаної кислоти. Така стратегія і була
прийнята в подальшому для розроблення технології активації Ільницьких
бентонітів.
Наступним кроком у встановленні оптимальних умов кислотної активації бентоніту
є дослідження селективності активованого бентоніту з різним ступенем руйнування
у відношенні певного виду забрудника. В результаті таких досліджень
встановлюється оптимальний ступінь руйнування бентоніту, який забезпечує
максимальну адсорбцію забрудника на активованому бентоніті із досліджуваного
забрудненого середовища.
І останнє, завершальним кроком досліджень є встановлення оптимальних умов
реалізації процесу кислотної активації бентоніту, які дозволяють забезпечити
необхідний ступінь його руйнування.
2.2. Характеристика Ільницького родовища бентоніту
Ділянка розміщена в Іршавському районі Закарпатської області на захід від села
Ільниця. Її географічні координати:
48о23’ північної широти;
23о04’ східної довготи від Грінвіча.
Орографічно приурочений до полоси низьких передгір’їв Вигорлат-Гутинської
гряди, які обрамляють з півночі та сходу так звану Іршавську міжгірську
котловину. Рельєф основної частини території ділянки відноситься до
передгірського типу з абсолютними відмітками від 370 до 250 м. Між дном
котловини і власне схилами вулканічних творень розміщені досить добре витримані
відносно висоти горизонтальні або слабо нахилені поверхні. Уступи між дном та
цими поверхнями сильно згладжені. Самі поверхні інтенсивно розчленовані
багаточисельними дрібними долинами струмків меридіонального напрямку, які мають
коритоподібний поперечний профіль, але майже у всіх них спостерігається
обрізане русло. Схили поверхонь покриті значною товщею різних утворень,
переважно глинистого складу. Серед глин розкидані уламки андезиту різного
розміру. Сильний розвиток ерозії не дозволяє використовувати значні площі для
сільського господарства, тому на
- Київ+380960830922