Изучены величины поверхностных зарядов и точки нулевых зарядов в водно-глинистых суспензиях с рН, равными 5, 7 и 9. Определены их изменения при воздействии СВЧ-поля и вариации дисперсности частиц. В качестве объектов исследования выбраны порошки двух фракций монтмориллонитовой, полиминеральной и каолиновой глин Оренбургской области. Определение точки нулевого заряда (ТНЗ) природных глин выполняли методом весового титрования, основанном на измерении величины предельного значения рН при увеличении весовых фракций глины. Обработку порошков глин в СВЧ-поле проводили по следующему режиму: выходная мощность 750 Вт, рабочая частота 2,45 ГГц, время воздействия 600 с. Величина и знак зарядов, образующихся на границах раздела поверхность частиц – раствор электролита, зависят от минералогического состава частиц.
К обработке в СВЧ-поле чувствительными оказались мелкодисперсные фракции двух глин – монтмориллонит-содержащей и полиминеральной; показатели рН ТНЗ сместились в кислую область на 0,26 и 0,31 соответственно (на 4 %). Значения рН ТНЗ суспензий с каолиновой глиной после обработки в СВЧ-излучении практически не изменились. Если значение pH окружающего частицу раствора превышает pH ТНЗ, то сорбент будет способен поглощать катионы, если значение pH раствора ниже pH ТНЗ – анионы.
Полученные результаты позволят использовать СВЧ-воздействие в качестве инструмента, расширяющего диапазон рН, способствующий эффективной сорбции анионов и катионов.
Ольга Николаевна Каныгина – д-р физ.-мат. наук, профессор, кафедра химии, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», Оренбург, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Ольга Павловна Кушнарева – ст. преподаватель кафедры химии, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», Оренбург, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Елена Владимировна Сальникова – д-р биол. наук, профессор, кафедра химии, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», Оренбург, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Александр Андреевич Юдин – преподаватель кафедры химии, Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
1. Каспржицкий А. С., Лазоренко Г. И., Явна В. А. Квантово-химическое исследование сорбционных свойств катионзамещенных форм монтмориллонита // Инженерный вестник Дона. 2015. № 3. 11 с.
2. Дудина С. Н. Сорбция из растворов ионов Fe3+ и Ni2+ природными и активированными глинами // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. Сер. Естественные науки. 2010. № 9(80). С. 131 – 135.
3. Кушнарева О. П., Каныгина О. Н. Ионообменные свойства природной монтмориллонитсодержащей глины Оренбургской области // Вестник Оренбургского гос. ун-та. 2017. № 9(209). С. 23 – 26.
4. Джайлс У., Инграм Б. Адсорбция из растворов на поверхности твердых тел. М.: Мир, 1986. 488 с.
5. Buckley J. S., Takamura K., Morrow N. R. Influence of Electrical Surface Charges on the Wetting Properties of Crude Oil // SPE Reservoir Engineering. 1989. V. 4, Is. 03. P. 332 – 340. URL: https://doi.org/10.2118/16964-PA
6. Тарасевич Ю. И., Овчаренко Ф. Д. Адсорбция на глинистых минералах. Киев: Наукова думка, 1975.
7. Kollannur N. J., Arnepalli D. N. Factors Influencing Zeta Potential of Clayey Soils // Geotechnical Characterisation and Geoenvironmental Engineering. Lecture Notes in Civil Engineering / eds V. Stalin, M. Muttharam. Singapore: Springer, 2019. V. 16. P. 171 – 178. URL: https://doi.org/10.1007/978-981-13-0899-4_21
8. Chen J., Min F., Liu L., Jia F. Adsorption of methylamine cations on kaolinite basal surfaces: A DFT study // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2020. V. 56, No. 2. P. 338 – 349. URL: https://doi.org/10.37190/ ppmp/117769
9. Kumar N., Zhao C., Klaassen A., et al. Characterization of the surface charge distribution on kaolinite particles using high resolution atomic force microscopy // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2016. V. 175. P. 100 – 112. URL: https://doi.org/10.1016/j.gca.2015.12.003
10. Gupta V., Miller J. D. Surface force measurements at the basal planes of ordered kaolinite particles // Journal of the Colloid Interface Science. 2010. V. 344, Is. 2. P. 362 – 371. URL: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.01.012
11. Cui J., Zhang Z., Han F. Effects of pH on the gel properties of montmorillonite, palygorskite and montmorillonite-palygorskite composite clay // Applied Clay Science. 2020. V. 190, No. 1. P. 105543. URL: https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105543
12. Hojiyev R., Ersever G., Karaa?a?l?o?lu ?. E., et al. Changes on montmorillonite characteristics through modification // Applied Clay Science. 2016. V. 127–128. P. 105 – 110. URL: https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.03.042
13. Essington M. E. Soil and Water Chemistry. Boca Raton – London – New York – Washington: CRC Press, 2004. 534 p.
14. Yukselen Y., Kaya A. Zeta Potential of Kaolinite in the Presence of Alkali, Alkaline Earth and Hydrolyzable Metal Ions // Water, Air, and Soil Pollution. 2003. V. 145, No 1-4. P. 155 – 168. URL: https://doi.org/10.1023/A:1023684213383
15. Горбунова Н. С., Громовик А. И., Черепухина И. В., Терентьева Ю. Ю. Сорбционные процессы в почвах. Вопросы изучения и современное состояние проблемы //Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 2. С. 265–275.
16. Королев В. А., Нестеров Д. С. Физико-химические закономерности изменения электрических зарядов частиц глинистых грунтов // Инженерная геология. 2017. № 4. С. 50 – 60.
17. Юдин А. А., Вареников А. С., Осипова Е. А. Определение зависимости pH точки нулевого заряда модифицированного кислотной обработкой бентонита от температуры прокаливания // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всерос. науч.-метод. конф. (с междунар. участием). Оренбург: ОГУ, 2020. С. 2626 – 2629.
18. Васина Я. А., Стринадкина Ю. А., Кузнецов С. В., Авдащенко В. Н. Исследование точки нулевого заряда поверхности и растворимости гидроксиапатита // Ежегодник НИИ фундаментальных и прикладных исследований. 2014. № 1(5). С. 22 – 25.
19. Мосталыгина Л. В., Мосталыгин А. Г., Костин А. В. и др. Определение точки нулевого заряда бентонитовой глины зырянского месторождения методом весового титрования // Вестник Курганского гос. университета. Сер. Естественные науки. 2012. № 3(25), С. 107 – 110.
20. Бондаренко А. В., Филоненко Ю. Я., Бельчин-ская Л. И. и др. Регулирование состава поверхностного слоя монтмориллонита кислотной активацией // Журнал физической химии. 2005. Т. 79, № 7. С. 1280 – 1284.
21. Осипов В. И., Соколов В. Н. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств. М.: ГЕОС, 2013. 576 с.
22. Грибанов Е. Н., Оскоцкая Е. Р., Кузьменко А. П. Особенности строения, морфологии и кислотно-основных свойств поверхности алюмосиликатов Хотынецких месторождений // Конденсированные среды и межфазные границы. 2018. Т. 20, № 1. С. 42 – 49.URL: https://doi.org/10.17308/kcmf.2018.20/475
23. Бельчинская Л. И., Ходосова Н. А., Новикова Л. А. Влияние различных механизмов нагрева слоистого алюмосиликата на сорбционные процессы. Сообщение 1. Сорбция воды при тепловом и электро-магнитном (СВЧ) нагреве монтмориллонита // Сорбционные и хроматографические процессы. 2017. Т. 17, № 5. С. 781 – 791.
24. Лакиенко А. Ю., Юруткина И. А., Каныгина О. Н., Кушнарева О. П. Изменение зарядов на поверхности частиц глинистых минералов при вариации внутренних и внешних условий // Университетский комплекс как региональный центр образования науки и культуры: материалы Всерос. науч.-метод. конф. (с междунар. участием). Оренбург, 5 – 27 января 2021 г. Оренбург, 2021. С. 2748 – 2755.
25. Каныгина О. Н., Филяк М. М., Четверикова А. Г. Фазовые превращения в природной глине, обусловленные воздействием микроволнового излучения в воздушной и влажной средах // Неорганические материалы. 2018. Т. 54, № 9. С. 955 – 960.
26. Четверикова А. Г., Каныгина О. Н., Филяк М. М. Структурные трансформации в оксидах, составляющих природные глины, под воздействием СВЧ-поля / М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Оренбург. гос. ун-т. Оренбург: ОГУ, 2021. 208 с.
27. Четверикова А. Г. Определение гранулометри-ческого состава и электрокинетического потенциала порошков филлосиликатов методом фотонной корреля-ционной спектроскопии // Измерительная техника. 2021. № 11. С. 67 – 72. URL: https:// doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-11-67-72
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
500
DOI: 10.14489/glc.2022.12.pp.041-049
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
