РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
У даний час для мінімізації наслідків забруднення навколишнього середовища
токсичними речовинами використовуються природні високодисперсні мінерали, серед
яких найширше застосування знайшли монтморилонітвмісні глини (бентоніт). Проте,
у ряді випадків їх фізико-хімічні (гідросорбційні, реологічні та ін.)
властивості не завжди відповідають необхідним вимогам для їх застосування у
сучасних технологіях охорони довкілля. Для покращення властивостей природних
глин проводять їх модифікацію, зокрема поліакриламідами.
Для руйнації плівок нафтопродуктів на поверхні води іноді рекомендують
використання природних глин. Проте, у даний час немає чіткої уяви про природу
взаємодії неполярних вуглеводнів з глинистими мінералами у присутності води.
Відомості про фізико-хімічні властивості модифікованих глин і технологію їх
модифікації обмежені і є конфіденційними. Тому, об’єктом дослідження є
взаємодія шаруватих силікатів з поліакриламідами і неполярними вуглеводнями.
Для вирішення поставлених задач використано комплекс сучасних стандартних
фізичних і фізико-хімічних методів. Для визначення мінерального складу зразків
використовували рентгенівський фазовий аналіз (дифрактометр ДРОН УМ-1), методи
скануючої електронної мікроскопії (електронний скануючий мікроскоп JEOL
JSM-6700F). В окремих випадках, для вивчення піщаної фракції глин
використовували стандартні методи оптичної мікроскопії (мінералогічний
поляризаційний мікроскоп МИН-4).
Для оцінки природи взаємодії органічних речовин з глинистими мінералами
використовували метод інфрачервоної мікроскопії (спектрофотометр UR-20). Для
приготування аналітичних зразків використовували стандартний метод пресування
зразку у таблетки з KBr. Для цього готували монтморилонітполімерні суміші з
вмістом ПАА 10 %, оскільки за меншого вмісту полімеру результати є недостатньо
достовірними. Для отримання аналітичних препаратів до монтморилоніту додавали
розраховану кількість полімеру і доливали до суміші певну кількість води.
Отриманий гель висушували в діапазоні значень температури 105–110 °С і
подрібнювали його до фракції менше 100 мкм.
Метод пресування з KBr не давав можливості отримати якісний аналітичний зразок
ПАА. Для цієї мети ми приготували тонку плівку відповідного полімеру на
флюоритовій пластинці. Певну кількість водного розчину полімеру наносили на
оптично чисту пластинку флюориту. Суміш висушували спочатку за кімнатної
температури і досушували в діапазоні 105–110 °С.
Вміст органічних речовин у сорбентах визначали за стандартним методом Тюріна.
Дослідження процесу поглинання води зразками сорбентів проводили за методом
“Enslin”, що використовується для оцінки водопоглинання бентонітів у процесі
виробництва залізорудних окатишів. Для цього нами застосовувався пристрій, який
складається з фільтру “Шота”, з’єднаного еластичною трубкою з піпеткою ємністю
10 мл і ціною поділок 0,1 мл. Піпетка розташовувалась горизонтально на одному
рівні з керамічною поверхнею фільтру “Шота”. Перед початком вимірювань пристрій
заповнювався дистильованою водою. На керамічну поверхню фільтру поміщали
фільтрувальний папір відповідного розміру. Після повного поглинання вологи
фільтром визначали об’єм води у піпетці V1. На поверхню паперового фільтру
поміщали наважку сорбенту (0,5 г), висушеного до постійної маси при Т = 105±1
єС і подрібненого до фракції менше 100 мкм. Для зменшення випаровування вологи
сорбентом верхню частину фільтру “Шота” накривали чашкою Петрі.
Через певний проміжок часу визначали об’єм поглиненої води V2. Вологоємність W
визначали за формулою:
W= , (2.1)
де: W – вологоємність, %; V1 – початковий об’єм води у піпетці, мл; V2 – об’єм
води через певний проміжок часу, мл; m – наважка сорбенту, г.
Статичну напругу зсуву суспензії визначали за допомогою наступного методу
[117]. Суспензію, отриману при співвідношенні бентоніт: вода = 1: 5 після 24
годин витримки (для структурування гелю) у кількості 0,1 г наносили на поверхню
горизонтально розташованого предметного скла і покривали іншим предметним склом
і піддавали навантаженню силою 1 Н. Через 10 хвилин вимірювали діаметр
утвореної плями з точністю до ± 1 мм. Статичну напругу зсуву визначали за
формулою:
Р= 11920/d, (2.2)
де: Р – статична напруга зсуву, г/(см·с2 ); d – діаметр плями, см.
Крім того, нами розроблені спеціальні методи дослідження. Здатність сорбентів
утримувати воду досліджували наступним способом: наважку зразку поміщали у
бюкс, у який додавали дистильовану воду у співвідношенні тверда фаза-рідина 1:
5. Зразок залишали на 24 години для рівномірного розподілу вологи у зразках.
Здатність сорбенту утримувати воду оцінювалась за втратою вологи під час
висушування зразку за заданої температури за певний проміжок часу.
Глинополімерну суміш (модифікування глини) отримували наступним чином: до
суспензії бентоніту додавали розраховану кількість водного розчину відповідного
полімеру. Отриману суміш переміщували до утворення однорідної суспензії. Через
добу модифіковану глину висушували за кімнатної температури до повітряно сухого
стану і подрібнювали. Фракція менше 100 мкм використовувалась у подальшій
роботі. У деяких випадках для модифікації використовували бентоніт, попередньо
активований карбонатом натрію у кількості 2 % від маси вихідного мінералу.
Для визначення поглинання вуглеводнів у присутності води нами розроблена
спеціальна методика. На поверхню води поміщали розраховану кількість
трансформаторного масла для створення шару певної товщини. На поверхню масляної
плівки наносили розраховану кількість сорбенту. Суміш залишали на 24 години.
Після повного осадження сорбе
- Київ+380960830922