СИНТЕЗ СОРБЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОГО ВЕРМИКУЛИТА

  • Anton A. Melnikov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Natalia E. Gordina Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Ruslan N. Rumyantsev Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Ksenia A. Tyukanova Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Grigory I. Gusev Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Andrey A. Gushchin Ивановский государственный химико-технологический университет
Ключевые слова: адсорбент, вермикулит, механохимическая активация, нефтепродукты

Аннотация

В работе исследуется влияние механохимической активации (МХА) на синтез сорбентов на основе вермикулита для удаления нефтепродуктов из модельного раствора. Актуальность данного исследования базируется на том, что поиск новых высокоэффективных сорбционных систем на основе широко распространенных природных материалов, в частности вермикулита, посредством использования МХА способствует повышению экологической и экономической составляющих производства. Для исследования структуры и свойств синтезированных образцов использовались следующие методы: рентгенофазовый анализ, ИК-спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, дифференциальный термический анализ, метод определения удельной поверхности с использованием уравнения БЭТ (Брунауэра-Эммета-Теллера). Для характеристики степени влияния МХА на структуру образцов по данным рентгеноструктурного анализа рассчитывали размер области когерентного рассеивания и величину микродеформаций, также анализировали изменение базальных расстояний и гидратационного состояния вермикулита. Обнаружено, что увеличение степени МХА вермикулита позволяет изменить гидратационные состояния вермикулита, и его слюдяной пакет переходил в однослойное или двухслойное состояние. Установлено, что при термической обработке модифицированного вермикулита (30 мин МХА) при 400 °С происходит частичная перекристаллизация образца и образованием фаз энстатита и флогопита, что негативно отражается на свойствах сорбентов. Однако, умеренный подвод энергии (5 и 10 мин МХА) положительно сказывается на сорбционной способности образцов. Оптимальное время МХА вермикулита составляет 10 мин, с учетом дальнейшего прокаливания при 400 ºС получаем сорбент, характеризующийся максимальной степенью извлечения нефтепродуктов из раствора (95,5%) и значением площади удельной поверхности (52,2 м2/г). Показано, что сорбция нефтепродуктов протекает по конкурентному механизму.

Литература

Marcos C., Rodriguez I. Structural changes on vermiculite treated whith methanol and ethanol and subsequent microwave irradiation. Appl. Clay Sci. 2016. V. 123. P. 304-314. DOI: 10.1016/j.clay.2016.01.024.

Hiller S., Marwa E.M.M., Rice C.M. On the mechanism of exfoliation of vermiculite. Clay Minerals. 2013. V. 48. P. 563–582. DOI: 10.1180/claymin.2013.048.4.01.

Korneva D.A., Kurov L.N. Adsorption treatment is an effective method of wastewater treatment and preparation of a hearth for domestic and drinking water use. Usp. Sovr. Estestvozn. 2011. N 7. P. 129 (in Russian).

Gil A., Assis F.C.C., Albeniz S., Korili S.A. Removal of dyes from wastewaters by adsorption on pillared clays. Chem. Eng. J. 2011. V. 168. P. 1032-1040. DOI: 10.1016/j.cej.2011.01.078.

Wang F.-F., Wu P.-X., Dang Z., Xie X.-F. Advanced in research on pillared vermiculite modification and its ad-sorption of pollutants. Bull. Mineral. Petrol. Geochem. 2006. V. 25(2) P. 177-182.

Bergaya F., Jaber M., Lambert J.F. In: Rubber Clay Nanocomposites: Science, Technology and Applications. Clays and Clay Minerals. Ed. by M. Galimberti. Wiley. 2011. P. 3-44. DOI: 10.1002/9781118092866.ch1.

Prokof’ev V.Yu., Gordina N.E. Preparation of granulated LTA and SOD zeolites from mechanically activated mixtures of metakaolin and sodium hydroxide. Appl. Clay Sci. 2014. V. 101. P. 44-51. DOI: 10.1016/j.clay.2014.07.008.

Prokofiev V.Yu., Gordina N.E., Zhidkova A.B. Investigation of the mechanochemical synthesis of NaA zeolite from metakaolin in impact-shear mills. Appl. Clay Sci. 2012. V. 85 (7). P. 1077-1082. DOI: 10.1134 / S1070427212070142.

Mikhailova O.A., Lygina T.Z. Study of the structure and properties of native and activated natural mineral sorbents. Physikokhim. Pov-erkh. Zashchita Mater. 2010. V. 46. N 2. P. 199-207 (in Russian). DOI: 10.1134/S2070205110020115.

Ilyin A.A., Rumyantsev R.N., Zhukov A.B., Ilyin A.P. Mechanochemical synthesis of iron-molybdenum catalyst for the synthesis of formaldehyde. Nanotekhnol. Rossii. 2016. V. 11 (9-10). P. 569-578. DOI: 10.1134 / S1995078016050086.

Gordina N.E. Mechanochemical activation as a way to intensify the synthesis of low-modulus zeolites. Chem-ChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 7. P. 4-22 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20186107.5687.

Gushchin A.A., Grinevich V.I., Gusev G.I., Kvitkova E.Yu., Rybkin V.V. Removal of Oil Products from Water Using a Combined Process of Sorption and Plasma Exposure to DBD. Plasma Chem. Plasma Proc. 2018. V. 38. P. 1021–1033. DOI: 10.1007/s11090-018-9912-4.

Gusev G.I., Gushchin A.A., Grinevich V.I., Filippov D.V., Izvekova T.V. Physicochemical properties of sorbents used for wastewater treatment from oil products. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 7. P. 137–143 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20186107.5686.

Dada A.O., Olalekan A.P., Olatunya A.M., Dada O.J. Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin–Radushkevich isotherms studies of equilibrium sorption of Zn2+ unto phosphoric acid modified rice husk. IOSR J. Appl. Chem. 2012. V. 3(1). P. 38-45. DOI: 10.9790/5736-0313845.

Goldberg S. Equations and Models Describing Adsorption Processes in Soils. Madison, WI USA: Chemical Processes in Soils. SSSA Book Series. 2005. N 8.

Campos A., Moreno S., Molina R. Characterization of vermiculite by XRD and spectroscopic techniques. Earth Sci. Res. J. 2009. V. 13. P. 108-118.

Marcos C., Arango Y.C., Rodriguez I. X-ray Diffraction Studies of the Thermal Behaviour of Commercial Vermiculites. Appl. Clay Sci. 2009. V. 42. P. 368-378. DOI: 10.1016/j.clay.2008.03.004.

Khalchenko I.G., Shapkin N.P., Svistunova I.V., Tokar E.A. Chemical modification of vermiculite and investiga-tion of its physical and chemical properties. Butlerov. Soobshch. 2015. N. 1. P. 74-82 (in Russian).

Tarasevich Yu.I. Structure and surface chemistry of layered silicates. Kiev: Naukova Dumka. 1988.248 p. (in Russian).

Levchenko M.L., Gubaidullina A.M., Lygina T.Z. Structural - textural characteristics of natural and activated aluminosilicates (glauconites). Vestn. Kazan. Tekh. Un-ta. 2009. N 4. P. 58-61 (in Russian).

Опубликован
2021-07-28
Как цитировать
Melnikov, A. A., Gordina, N. E., Rumyantsev, R. N., Tyukanova, K. A., Gusev, G. I., & Gushchin, A. A. (2021). СИНТЕЗ СОРБЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОГО ВЕРМИКУЛИТА. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(8), 63-71. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216408.6422
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)