Модифицирование монтмориллонитсодержащих глин для комплексной сорбционной очистки сточных вод

• Автор: Кормош, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 184 с. : ил.

1.1. Состояние вопроса

1.2. Структурные особенности силикатов

1.3. Классификация силикатов

1.3.1. Силикаты с бесконечными кремнекислородными мотивами

1.4. Кристаллохимические характеристики смектитов.

1.5. Вторичная структура и набухание слоистых силикатов.

1.6. Кристаллохимические характеристики монтмориллонита.

1.7. Адсорбционные явления

1.8. Классификация адсорбентов и химическая природа их поверхности.

1.9. Ионообменные и сорбционные свойства глин.

1 Катионообменная емкость КОЕ слоистых силикатов

1 Модифицирование природных слоистых силикатов
1 Практическое использование природных адсорбентов
Выводы по литературному обзору
Глава 2. Объект и методы исследования
2.1. Объект исследования
2.2. Рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализы
2.3. Инфракрасная спектроскопия.
2.4. Аналитическая сканирующая электронная микроскопия
2.5. Аналитическая трансмиссионная электронная микроскопия
2.6. Определение удельной поверхности.
2.6.1. Метод низкотемпературной адсорбции азота.
2.6.2. Определение внешней удельной поверхности и истиной плотности
2.7. Гранулометрический анализ
2.8. Определение кислотноосновных свойств глин
2.9. Определение суммы обменных оснований.
2 Определение химикотехнологических показателей
2. Определение массовой доли монтмориллонита.
2 Определение адсорбционной способности.
2 Определение концентрации ионов металлов, нефтепродуктов
и жиров
2 Обогащение природных глин.
2 Кислотное модифицирование глин
2 Методика катионзамещенияI
Глава 3. Результаты работы и их обсуиедение
3.1. Структурные и коллоиднохимические характеристикик исследуемых природных глин . .
3.1.1. Химикоминералогичсский состав природных глин
3.1.2. Коллоиднохимические характеристики природных глин .
3.1.2.1. Гранулометрический анализ. .
ЗЛ.2.2. Текстурные характеристики .
. , . а,
3.1.2.3. Состав катионообменного комплекса.
3.1.2.4. Сорбция ионов тяжелых металлов исследуемыми природными глинами . .т
3.2. Структурные и коллоиднохимические характеристики
обогащенных глин .
3.2.1. Химикоминералогический состав обогащенных глин.
3.2.2. Сорбционные свойства обогащенных образцов.
3.2.2.1. Влияние размера фракций глин на сорбционную способность.
3.2.2.2. Сорбция ионов тяжелых металлов обогащенными глинами.
3.2.2.3. Сорбция метиленового голубого, нефтепродуктов и жиров.
3.3. Структурные и коллоиднохимические характеристики глин,
,
обработанных кислотой. . .
3.3.1. Химикоминералогический состав глин
3.3.2. Текстурные характеристики глин .
3.3.3. Сорбционные свойства глин, обработанных кислотой
3.3.3.1. Сорбция метиленового голубого и йода
3.3.3.2. Сорбция нефтепродуктов и жиров
3.3.3.3. Сорбция ионов железа Ш
3.3.3.4. Сорбция ионов тяжелых металлов
3.4. Структурные и коллоиднохимические характеристики катионзамещенных глин
3.4.1. Химический состав и текстурные характеристики глин.
3.4.2. Сорбционные свойства катионзамещенных форм глин
3.4.2.1. Сорбция метиленового голубого.
3.4.2.2. Сорбция ионов тяжелых металлов
3.4.2.3. Сорбция нефтепродуктов и жиров
3.5. Изотермы адсорбции модифицированных глин
3.6. Сорбция тяжелых металлов из поликомпонентных растворов
3.7. Структурные и коллоиднохимические характеристики
полученной железистой формы глины
3.8. Влияние температуры на сорбцию ионов тяжелых металлов.
3.9. Влияние раствора на сорбцию и десорбцию ионов тяжелых металлов
Выводы по главе.
Глава 4. Разработка способов приготовления сорбентов на основе модифицированных глин и техникоэкономическая оценка их эффективности
4.1. Технологические схемы модифицирования глин
4.2. Испытания сорбентов на сточных водах
4.3. Оценка экономической эффективности модифицированных сорбентов
4.4. Утилизация отходов обогащения и отработанных сорбентов
Выводы по главе
Выводы по работе
Список литературы


Практика работы систем водоочистки показывает, что сорбционная обработка целесообразна как финишная операция после механической и других более дешевых видов очистки воды от грубодисперсных, коллоидных и части растворенных примесей , . Обычная оптимальная последовательность процессов физикохимической очистки аэрация коагуляция отстаивание флотация фильтрование сорбция , . Известные сорбенты, получаемые на основе материалов естественного и искусственного происхождения активированные угли и некоторые другие, эффективны для очистки воды от нефтепродуктов и других органических веществ, однако малоэффективны для очистки от тяжелых металлов. В то же время, сорбенты, позволяющие добиваться необходимой степени очистки воды от тяжелых металлов, не дают желаемого результата в отношении органических веществ. В связи с этим разработка сорбента для комплексной очистки воды от тяжелых металлов и органических веществ является актуальной проблемой. Широко распространенными, экологически безвредными являются адсорбенты на углеродной основе, силикагели, природные и искусственные цеолиты, а также различные силикаты слоистой и ленточной структуры , . Сочетая сорбционные свойства этих адсорбентов и различные способы обработки их поверхности, можно достичь максимального извлечения различных зафязняющих веществ . Такое применение глин возможно благодаря их высокой сорбционной и ионообменной активности . На этих свойствах основана способность глин поглощать тяжелые металлы 2п, Си, РЬ, , Н, С1 и других в ионной форме , . Научнообоснованный и экономически целесообразный выбор глинистых материалов, способных сорбировать примеси органического и неорганического происхождения, связан с поиском недефицитных природных материалов и изучением возможностей их модифицирования. Изучение сырьевых ресурсов Белгородчины для создания на их основе принципиально новых высокоэффективных наносорбентов с целью повышения эффективности очистки сточных вод имеет важное теоретическое и прикладное значение. Атомная структура большинства силикатов сложена двумя единицами. Одна структурная единица состоит из двух слоев, плотноупакованных кислородов или гидроксилов, в которых атомы алюминия, железа или магния расположены в октаэдрической координации таким образом, что каждый из них находится на равном расстоянии от шести кислородов или гидроксилов рис. Гидроксил ф Алюминий, магний и т. Рис. Схематическое изображение отдельного октаэдра а и октаэдрической сетки структуры б . Расстояние между атомами кислорода составляет 0, нм, а между гидроксилами обычно около 0,3 нм. Толщина этой структурной единицы в структурах глинистых минералов равна 0, нм , . Вторая структурная единица образована кремнекислородными тетраэдрами. Кремнекислородные тетраэдры сгруппированы таким образом, что создают гексагональную сетку, которая бесконечно повторяется и образует лист состава ОбОН4 рис. Тетраэдры расположены так, что все их вершины обращены в одну сторону, а основания лежат в одной и той же плоскости. Расстояние между атомами кислорода в листах кремнекислородных тетраэдров составляет 0, нм. Толщина этой структурной единицы в структуре глинистых минералов равна 0, нм. Рис. Схематическое изображение отдельного кремнекислородного тетраэдра а и сетки кремнекислородных тетраэдров б . Разные типы алюмосиликатов образуются как в результате различного способа соединения тетраэдров в одномерные, двумерные или трехмерные структуры вторичная структура, так и в результате замещения дополнительных катионов. Другой особенностью тетраэдрического алюминия в каркасных структурах силикатов является обязательное присутствие катионов щелочных и щелочноземельных металлов, причем на каждый атом алюминия приходится один эквивалент способных к обмену катионов, компенсирующих избыточный отрицательный заряд алюмокислородных тетраэдрических групп. Это обстоятельство связано с необходимостью компенсации заряда избыточного электрона групп АЮ4, в которых А1 образует равноценные парноэлектронные связи с каждым из четырех окружающих его кислородов за счет привлечения одного дополнительного электрона рис.