Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2016 » Май » 17 » Монтмориллониты и аттапульгиты. Сорбирующие глины.
22:28
Монтмориллониты и аттапульгиты. Сорбирующие глины.

      Среди соединений кремния особое значение имеют глины и другие хорошо набухающие в воде породы. Основные сферы применения данных материалов связаны с сорбцией ионов и молекул, фильтрацией, гидроизоляцией и производством строительных материалов. Два основных типа легко набухающих глин: аттапульгиты и монтмориллониты.
     Монтмориллонитовые глины имеют высокую адсорбционную поверхность, обусловленную слоистой структурой кристаллитов. В основе структуры находится октаэдрический слой из оксида трехвалентного металла (главным образом аллюминий, реже железо). С поверхности пластинок жесткий каркас покрыт 1-2 слоями диоксида кремния, связанного в молекулы поликремневой кислоты. Аттапульгиты принципиально отличаются более рыхлой “войлокоподобной” структурой, образованной линейными (ленточными) агломератами (“пучками”) двух цепных “макромолекул”.
     Принципиальное отличие этих глин заключается в доминирующем катионе металла, если катионы способны образовать три связи (железо Fe3+ и алюминий Al3+), тогда образуется более жесткая слоисто-пластинчатая структура, слои связаны в агломераты (“стопки пластинок”) посредством ионных “межкристаллитных” связей. Если катионы двухвалентные (кальций Ca2+ и магний Mg2+), тогда сшивка двух цепей поликремневой кислоты происходит в ленту, ленты способны образовать пучки, аналогичные кристаллитам полиэтилена низкого давления.

  

     В связи с осадочной природой образования месторождений глины, необходимо отметить, что на одном месторождении в разных слоях и областях могут образоваться аттапульгитовые глины с разным соотношением двух- и трехвалентных катионов. Также, плотность упаковки макромолекул и степень “обводненности” структуры глины сильно зависят от глубины залегания и плотности породы. Это приводит к большей нестабильности свойств аттапульгитовых глин (от партии к партии) по сравнению с монтмориллонитовыми глинами.
     Для нужд фармацевтики, глины важны как сорбционный материал (по аналогии с активированным углем). В таблице приведены сорбционные способности глин, сорбция зависит как от ионной емкости (химическое связывание ионов на поликремневую кислоту), так и от удельной поверхности структуры.
        
     Представленные данные демонстрируют сравнительно малую “разрыхленность” аттапульгитовых глин с месторождения (без любой активации).
     Фармацевтика широко применяет аттапульгитовые глины в качестве сорбента широкого назначения (6-8% рынка медицинских сорбентов Европы (активированный уголь 50-60%)). Стоимость начинается от 250 р. за 20-50 гр. упаковку (аптечная сеть). Глину для фармацевтических нужд и для изготовления общепромышленных сорбентов (виноделие, осветление соков, очистка растворителей и пр.) специально активируют. Активация производится простым вымешиванием глины в растворе соды или поташа (использование гидроксида натрия более эффективно, но, экономически менее выгодно). Обычно активация заключается в размоле, размешивании в воде и пропускании через экструдер. Воздействие воды делает макромолекулы аттапульгита более подвижными (пластификация и превращение полисиликатов в более гибкие и активные поликремневые кислоты), механическое воздействие способствует диспергированию линейных фрагментов в виде взвеси. После отжима в барабанном сгустителе, глину сушат в распылительной сушилке в сильном токе горячего воздуха (70-90*С). Сильный нагрев (более 120-140*С) приводит к дезактивации глины и ее скреплению в исходные “кристаллиты”.
     На рисунке микроснимок аттапульгита после активации.

       

     Применение аттапульгитов в составе смесей для смазки и чистки нефтяных скважин в ходе бурения (гл. обр. в США и Мексике), не предусматривает предварительной активации. Активация происходит при замешивании рабочего раствора.
     Главные отличия аттапульгита и монтмориллонита следующие:
     - монтмориллонит имеет более стабильную структуру, воздействие воды, растворов солей и щелочей в меньшей мере изменяют плотность упаковки и сорбционную активность;
     - волокнистая структура аттапульгита имеет большую удельную поверхность, что дает высокую ионообменную емкость, но, не обеспечивает надежной фиксации ионов;
     - в монтмориллониты дольше и тяжелее проникают молекулы воды, ионы солей, кислот и щелочей, но, они надежнее фиксируются и тяжело вымываются. Аттапульгиты легче обмениваются с внешней средой, сильное набухание в воде сопутствует более быстрой десорбции при высыхании;
      - монтмориллониты более чувствительны к размерам сорбируемых частиц, крупные ионы забивают зазоры между пластинками, препятствуя дальнейшему проникновению ионов в глубину слоя между пластинами.

Свойства важнейших глинистых минералов. Таблица.

Категория: Химия элементов | Просмотров: 426 | Добавил: Chemadm | Рейтинг: 5.0/3
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]