Ультразвуковая активация минеральных сорбентов

Введение. Медицинские глины представлены полиминеральными сорбентами с преобладанием основополагающего глинистого минерала, от концентрации которого зависит качество минерального сырья и его адсорбционная активность. Одним из методов повышения качества минерального сырья является его активация при помощи ультразвуковой обработки.

Цель. Изучение влияния ультразвука на активацию и адсорбционную активность минеральных сорбентов.

Материалы и методы. В качестве объектов исследования использовали клиноптилолитовое минеральное сырье Холинского месторождения (Забайкальский край), монтмориллонитовое минеральное сырье Белгородского месторождения (Белгородская область) и каолинитовое минеральное сырье Еленинского месторождения (Челябинская область). Для ультразвуковой обработки использовали высокочастотную установку УЗДН-1. Определение адсорбционной активности проводили по метиленовому синему.

Результаты и обсуждение. Исследовано влияние ультразвука на активацию минеральных сорбентов при частоте ультразвуковой волны 40 кГц в течение пяти минут. Установлено, что среднее содержание клиноптилолита с учетом всех фракций в глине Холинского месторождения увеличивается на 20 %, среднее содержание монтмориллонита с учетом всех фракций в глине Белгородского месторождения увеличивается на 14 %, среднее содержание каолинита с учетом всех фракций в глине Еленинского месторождения увеличивается на 18 %. Исследовано влияние ультразвука на адсорбционную активность минеральных сорбентов. Использование ультразвуковой обработки повышает адсорбционную активность минеральных сорбентов на 12–19 %.

Заключение. Разработанную методику активации минеральных сорбентов посредством ультразвуковой обработки возможно применять для активации минеральных сорбентов путем повышения концентрации основополагающего минерала (клиноптилолита, монтмориллонита, каолинита), а также увеличения их адсорбционной активности.

1. Бондарев А. В., Жилякова Е. Т., Демина Н. Б., Тимошенко Е. Ю. Перспективы использования медицинских глин. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019;8(4):27–31. DOI: 10.33380/2305-2066-2019-8-4-27-31.

2. Везенцев А. И., Королькова С. В., Воловичева Н. А. Установление кинетических закономерностей сорбции ионов нативными и магний-замещенными формами монтмориллонитовых глин. Сорбционные и хроматографические процессы. 2010;10(1):115–120.

3. Сапронова Ж. А., Гомес М. Г, Свергузова С. В. Ультрафиолетовая активация природных глин Ангольских месторождений для повышения их сорбционной активности в процессах водоочистки. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова; 2015. 159 с.

4. Чекмарев А. С., Скворцов А. В., Сулейманова А. З., Хацринов А. И., Байгузин Ф. А., Петухова Е. А. Ультразвуковая обработка глинистого сырья. Вестник Казанского технологического университета. 2010;8:277–283.

5. Хмелев В. Н., Сливин А. Н., Барсуков Р. В., Цыганок С. Н., Шалунов А. В. Применение ультразвука высокой интенсивности в промышленности. Бийск: Алтайский государственный технологический университет; 2010. 203 c.

6. Размахнин К. К., Хатькова Н. Н. Современные технологии переработки и модификации цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья. Чита: Забайкальский государственный университет; 2014. 309 с.

7. Jimenez de Haro M. C., Perez-Rodriguez J. L., Poyato J. Effect of ultrasound on preparation of porous materials from vermiculite. Applied Clay Science. 2005;30:11–20.

8. Дерябин М. С., Касьянов Д. А., Родченков В. И., Сергеев Д. А. Экспериментальное исследование акустических течений в сфокусированном ультразвуковом поле. Прикладная механика и техническая физика. 2010;51(5):52–58.

9. Жилякова Е. Т., Бондарев А. В. Обзор российских энтеросорбционных лекарственных средств. Ремедиум. 2014;10:40–47.

10. Родченков В. И., Сергеев Д. А. Исследование течений в жидкости, индуцированных сфокусированным ультразвуковым полем, и их применение для воздействия на рост монокристаллов. Прикладная механика и техническая физика. 2009;50(4):11–17.

11. Пятко Ю. Н., Ахметова Р. Т., Хацринов А. И., Фахрутдинова В. Х., Ахметова А. Ю., Губайдуллина А. М. Влияние ультразвуковой обработки на свойства трепела. Фундаментальные исследования. 2015;12(2):320–324.

12. Mache J. R., Signing P., Mbey J. A., Razafitianamaharavo A., Njopwouo D., Fagel N. Mineralogical and physico-chemical characteristics of Cameroonian smectitic clays after treatment with weakly sulfuric acid. Clay Minerals. 2015;50:649–661.

13. Önal G., Özer M., Arslan F. Sedimentation of Clay in Ultrasonic Medium. Minerals Engineering. 2003;16(2):129–134. DOI: 10.1016/S0892-6875(02)00309-6.

14. Камлач П. В., Будник А. В., Бондарик В. М. Моделирование прохождения ультразвука через структуры с различной акустической добротностью. Доклады БГУИР. 2008;3(33):27–33.

15. Guo H., Jing X., Zhang L., Wang J. Preparation of inorganic-organic pillared montmorillonite using ultrasonic treatment. Journal of Materials Science. 2007;42:6951–6955. DOI: 10.1007/S10853-006-1329-4.

16. Эпова Е. С., Еремин О. В., Русаль О. С., Филенко Р. А. Процессы активации сорбционных свойств цеолитовых пород Шивыртуйского месторождения (Восточное забайкалье). Минералогия техногинеза. 2015;16:148–154.

17. Размахнин К. К. Характеристика вещественного состава и технолого-минералогические характеристики цеолитсодержащих туфов Восточного Забайкалья. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007;12:315–328.

18. Абдикамалова А. Б., Хамраев С. С. Химико-минералогический анализ бентонитовых глин Крантауского месторождения и возможности повышения эффективности их применения как сырья для получения глинистых буровых растворов. Узбекский химический журнал. 2015;5:32–35.

19. Крупская В. В., Закусин С. В., Тюпина Е. А., Доржиева О. В., Чернов М. С., Бычкова Я. В. Преобразование структуры и адсорбционных свойств монтмориллонита при термохимическом воздействии. Геохимия. 2019;64(3):300–319. DOI: 10.31857/S0016-7525643300-319.

20. Zakusin S. V., Krupskaya V. V., Dorzhieva O. V., Zhukhlistov A. P., Tyupina E. A. Modification of adsorption properties of montmorillonite by the thermochemical treatment. Sorption and chromatographic processes. 2015;16(6):281–289.

21. Ngouana B. F., Kalinichev A. G. Structural arrangements of isomorphic substitutions in smectites: Molecular simulation of the swelling properties, interlayer structure, and dynamics of hydrated cs-montmorillonite revisited with new clay models. The Journal of Physical Chemistry A. 2014;118:12758–12773.

22. Tyagi B., Chudasama С., Jasra R. Characterization of surface acidity of an acid montmorillonite activated with hydrothermal, ultrasonic and microwave techniques. Applied Clay Science. 2006;31:16–28.

23. Жилякова Е. Т., Новиков О. О., Бондарев А. В., Фролов Г. В. Определение технологических и адсорбционных показателей медицинских глин. Научные ведомости Белгородского государственного университета. 2013;18(161):229–234.