доктор технических наук, профессор кафедры химии и пищевой технологии им. профессора В.В. Тутуриной
664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Chemistry and Food Technology named after the Professor V.V. Tuturina
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russian Federation
кандидат геолого-минералогических наук, профессор кафедры прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем
664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Candidate of Geology and Mineralogy, Professor of the Department of Applied Geology, Geophysics and Geoinformation Systems
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russian Federation
Цель. Анализ изменений, происходящих в кристаллической решетке минерала при кислотной активации. Методы. Материалом для исследования явилась глина Слюдянского месторождения. Использованные методы исследования: рентгенофазовый анализ с помощью дифрактометра Bruker D8 Advance (дифрактограмма записана с помощью программы EVA, которая установлена на персональном компьютере в комплексе с дифрактометром, расчеты количественного состава проведены с помощью программы Topas 3.0); сканирующая микроскопия ориентированного образца; титриметрические методы анализа (методы нейтрализации и комплексонометрии 0; кондуктометрия (определение электрической проводимости растворов); потенциометрия (определение электрокинетического потенциала во время электрофореза); седиментационный анализ в гравитационном и центробежном полях. Для термодинамических расчетов использованы современные базы данных и программа Excel. Результаты. Кристаллохимический анализ структуры минерала и термодинамическая оценка условий самопроизвольного протекания процесса позволили дать объяснение характера потенциальной кривой после кислотной активации глины Слюдянского месторождения. Экстремальный характер этой зависимости связан с изменениями силового поля на поверхности частиц в результате протекания комплекса физико-химических взаимодействий, важнейшими из которых являются взаимодействия остовобразующих ионов с компонентами среды. В свою очередь, изменения энергии взаимодействия частиц глинистой массы, рассчитанной по результатам коллоидно-химических исследований, позволяют проанализировать процессы, происходящие в кристаллической решетке глины при кислотной активации. Экспериментальные данные подтверждают общность некоторых закономерностей кислотной активации глинистых минералов, связанных с тем, что процесс сопровождается вымыванием из остова кристаллической решетки ионов и образованием дефектов структуры. Дефекты кристаллической решетки с нарушением ее регулярности, переход поверхностного кремнезема в аморфное состояние обеспечивают изменение дисперсности системы и пористости глинистых образцов. Выводы. Использование кислотной активации для создания минеральных сорбентов с развитой пористостью оказывается предпочтительным, когда в качестве исходных используются минералы с расширяющейся структурной ячейкой.
The goal of the paper is to analyze the changes in mineral crystal lattice under acid activation. Methods. Clay from the Slyudyanka deposit is the material under investigation. The methods used in the study include x-ray phase analysis using Bruker D8 Advance diffractometer. The diffractogram is recorded using the EVA program installed on a PC in combination with the diffractometer. The quantitative composition is calculated using the Topas 3.0 program. The study also uses the methods of scanning microscopy of the oriented sample, titrimetric analysis methods (the methods of neutralization and complexometry 0; conductivity measurement (determination of solution electrical conductivity); potentiometric measurements (determination of electrokinetic potential at electrophoresis); sedimentation analysis in gravitational and centrifugal fields. Modern databases and Excel are used for thermodynamic calculations. Results. Crystallochemical analysis of mineral structure and thermodynamic assessment of process spontaneous flow conditions allowed to explain the nature of the potential curve after acid activation of the clay from the Slyudyanka deposit. The extreme nature of this dependence is associated with the changes in the field of force on the surface of particles as a result of the flow of the complex of physico-chemical interactions, the most important of which are interactions of backbone ions with the components of environment. In its turn, the changes in the interaction energy of clay particle weight calculated by the results of colloid-chemical studies allow to analyze the processes occurring in the crystal lattice of clay under acid activation. Experimental data confirm the similarity of some patterns of acid activation of clay minerals associated to the fact that the process is accompanied by the washout of ions from the crystal lattice skeleton and formation of structure defects. The defects of crystal lattice causing the disturbance of its regularity, the transition of surface silica in amorphous state provide the change in both system dispersion and porosity of clay samples. Conclusions. It is more preferable to use the acid activation for the production of mineral sorbents with developed porosity when minerals with an expanding structural cell are used as a source material.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.