Использование цеолитов в качестве молекулярных сит, обладающих адсорбционными свойствами
ART 970705
М.
С. ЕмельяноваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Емельянова
М.
С.,
Кашапова
А.
А.,
Каратаев
О.
Р. Использование цеолитов в качестве молекулярных сит, обладающих адсорбционными свойствами // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
1891–1895. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970705.htm.
Аннотация. Рассмотрение цеолитов как сорбентов, применяемых для очистки и фильтрации воды от неорганических примесей и металлов. В статье приведен обзор полного химического состава и химический состав цеолитсодержащих пород Татарско-Шатрашанского месторождения
Ключевые слова:
фильтрация, сорбенты, адсорбционные свойства, очистка воды, природный цеолит, химический состав, микроэлементы в составе цеолитов
Текст статьи
Емельянова Мария Сергеевна,студент 2 курса, ФакультетНаноматериалов и Нанотехнологии, ФГБО ВПО «Казанский национальный технологический исследовательский университет»ya.emelianovam@yandex.ru
Кашапова Алина Айдаровна,студент 2 курса, ФакультетНаноматериалов и Нанотехнологии, ФГБО ВПО «Казанский национальный технологический исследовательский университет»kashapova.alina.97@mail.ru
Каратаев Оскар Робиндарович,
доцент кафедрымашиноведения, кандидаттехнических наук, ФГБО ВПО «Казанский национальный технологический исследовательский университет»oskar_karataev@mail.ru
Использование цеолитов в качестве молекулярных сит, обладающихадсорбционными свойствами
Аннотация.Рассмотрение цеолитов как сорбентов, применяемых для очистки и фильтрации воды от неорганических примесей и металлов. В статье приведен обзор полного химического состава и химический состав цеолитсодержащих пород ТатарскоШатрашанского месторождения.Ключевые слова:природный цеолит,химический состав, адсорбционные свойства, очистка воды, фильтрация, микроэлементы в составе цеолитов, сорбенты.
Цеолиты —гидратированные алюмосиликаты щелочных элементов.Цеолиты представляют собой твердые зернистые материалы, имеющие весьма пористую структуру и обладающие большой удельной поглощающей поверхностью.Их кристаллическая структура представлена тетраэдрами оксидов кремния и алюминия, объединёнными в кружевные каркасы с одинакового размера полостями, заполненными катионами щелочных ищёлочно
земельных металлов и молекулами воды .Каждая пора структуры минерала обладает определенным размером 215 ангстрем.Природные цеолиты часто называютмолекулярными ситами, так как они обладают адсорбционными и ионообменными свойствами.Химический составцеолита ЦПС:(Na, K, Ca, Mg)·Ca[Al6Si30O72]·20H2O
Цеолиты являются породообразующими минералами, широко распространены в горных породах земной коры. Одно из крупнейших месторождений природных цеолитов в России–ТатарскоШатрашанское месторождение, в котором сконцентрировано около 13,3% всех природных запасов цеолитов.Химический состав является одним из важных показателей качества цеолитсодержащего сырья. Состав цеолитов ТатарскоШатрашанского месторождения отличается от руд других месторождений. Наиболее важные различия заключаются в пониженном содержании Натрия(в 23 раза) , Алюминия (в 2 раза) и в повышенном –кальция (в 5 раз),т.е уменьшена алюмосиликатная составляющая. Такое различие основных компонентов объясняется присутствием в разрезе различных пород: известняк мергель, опок, характеризующихся специфическими свойствами минералогического состава[1]Таблица 1
Химический состав цеолитосодержащих пород ТатарскоШатрашанского месторождения, (% вес)
ОкислыПродуктивная толща (в скобкахколичество проб)Пачка 1(37)Пачка2(83)Пачка 3(74)Пачка 4(22)СреднееSiO257,8758,4961,4552,6756,27В т.чSiO221,5530,0827,5915,9426,71TiO20,280,250,370,330,30Al2O36,265,245,384,945,37Fe2O32,482,212,272,582,30MnO0,010,010,010,010,01CaO15,5815,8412,4917,2414,90MgO1,461,251,151,371,26Na2O0,140,130,140,200,14K2O1,181,131,361,401,24P2O50,100,090,120,180,11П.п.п(H2O+CO2)19,7318,1215,3719,1517,72(1)
Природные цеолиты широко применяются для очистки и фильтрации различных вод как в быту , так и в промышленности, а именно: Очистка воды от аммония , бактерий ,вирусов (водоемы )Очистка речных вод, бассейнов Очистка от органических веществ (фенолы, пестициды , трихлорэтилен и т.д)Очистка от металлов и неорганических примесей[2]:Таблица 2
(2)
Кроме природного месторождения существует искусственный способ получения цеолитов: Гидротермальный синтез. Таким способом синтетические цеолиты ПоказательВода, поступающая в очистные сооруженияВода после фильтра с цеолитомpHводы7,667,34Прозрачность, см2,8�30NH+4(аммоний, ион аммиака)15,70,68/93NO3–3,6211,6/39NO2–0,671,07/–SO42–65,242,6/35Cl–364126/65PO43–4,984/20Feобщ0,850,19/78АПАВ*0,20,13/35получают путем нагревания воднощелочных алюмосиликатных смесей.Цеолиты синтезируют от химически чистых реагентов с определенной концентрацией, что придает им очень точную структуру и однородность. Следственно, улучшаются их свойства, что дает широкий спектр применения в промышленности.Самыми распространенными видами синтетических цеолитов являются типы Х, Y, A. Группы цеолитов А имеют разные диаметры пор. Группы цеолитов Х имеют более широкие поры, чем группы цеолитов А.В России используются следующие искусственные цеолиты : KA, NaA, CaA, CaX, NaX. Например, искусственный цеолит NaXиспользуется для адсорбции углеводородов, кислородных и азотистых соединений (тиофена, фурана, пиридина, диоксан ). Именно благодаря этому свойству они широко используются в газовой и нефтяной промышленности.Приведем некоторые показатели извлечения вредных веществ циолитами: 1.Фенолы –100%2.Пестициды –90%3.Фториды 89%4.Свинец 100%5.Хлоридион 91%6.Азот нитраты –92%Принимая во внимание устойчивость цеолита к слабокислым и слабощелочным средам и его механическую прочность и положительные результаты цеолита на фильтрации и результаты сорбции, можно сказать о целесообразности применения его для очистки воды с большим содержанием примесей. Применяются на водоочистных станциях, обладает сорбирующими свойствами ко всем металлам. Помогает решить проблему фильтрации воды на бытовом уровне: очищает от физикохимических и биологических загрязнений. Так же немаловажной часть очистки цеолитами воды является способность насыщения воды калием, магнием и кальцием, что благотворно действует на сердечнососудистую систему организма.
Ссылки на источники1.Байдакова Е. В. Байдаков Е. М. Цеолиты как средство очистки воды от радионуклидов 2.Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии Выпуск № 1 (2011)/ 20113.ЛободаБ. Тареев А.Цеолиты —новое применение старого минерала Научный журнал «НАУКА И ЖИЗНЬ» Выпуск №9 , 2010 год4.Шушков Д.ПРИРОДНЫЕ ЦЕОЛИТЫ. Журнал Вестник института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. Выпуск № 9 / 2008 УДK: 555.Каратаев О.Р. Перикова Е.С.,Танеева А.В., Новиков В.Ф.Проблема обеззараживания воды закрытых плавательных бассейнов.Теория и практика физической культуры. –2008 . № 2 с.87906.Каратаев О.Р., Шамсутдинова З.Р Повышение эффективности флотационной очистки сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий.Вестник казанского технологического университета. Т.17. № 22. 2014 г. с.207 –210.7.. Каратаев О.Р Давыдов А.П. Кравченко Н.А Оптимизация расхода химических реагентов при подготовке воды плавательных бассейнов (статья) . Материалы докладов юбилейной научн.техн. конференции Казань 2223 декабря 2001г. –Казань: Издво «Экоцентр», 2001г. с.618.Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах. Энергия. Москва. 1968 г.9.Каратев О.Р., Перикова Е.С., Танеева А.В.,Новиков В.Ф.Миграция хлороформа в воздушную среду закрытых плавательных бассейнов (статья). Теория и практика физической культуры. –2008 . № 12 с.8083
Кашапова Алина Айдаровна,студент 2 курса, ФакультетНаноматериалов и Нанотехнологии, ФГБО ВПО «Казанский национальный технологический исследовательский университет»kashapova.alina.97@mail.ru
Каратаев Оскар Робиндарович,
доцент кафедрымашиноведения, кандидаттехнических наук, ФГБО ВПО «Казанский национальный технологический исследовательский университет»oskar_karataev@mail.ru
Использование цеолитов в качестве молекулярных сит, обладающихадсорбционными свойствами
Аннотация.Рассмотрение цеолитов как сорбентов, применяемых для очистки и фильтрации воды от неорганических примесей и металлов. В статье приведен обзор полного химического состава и химический состав цеолитсодержащих пород ТатарскоШатрашанского месторождения.Ключевые слова:природный цеолит,химический состав, адсорбционные свойства, очистка воды, фильтрация, микроэлементы в составе цеолитов, сорбенты.
Цеолиты —гидратированные алюмосиликаты щелочных элементов.Цеолиты представляют собой твердые зернистые материалы, имеющие весьма пористую структуру и обладающие большой удельной поглощающей поверхностью.Их кристаллическая структура представлена тетраэдрами оксидов кремния и алюминия, объединёнными в кружевные каркасы с одинакового размера полостями, заполненными катионами щелочных ищёлочно
земельных металлов и молекулами воды .Каждая пора структуры минерала обладает определенным размером 215 ангстрем.Природные цеолиты часто называютмолекулярными ситами, так как они обладают адсорбционными и ионообменными свойствами.Химический составцеолита ЦПС:(Na, K, Ca, Mg)·Ca[Al6Si30O72]·20H2O
Цеолиты являются породообразующими минералами, широко распространены в горных породах земной коры. Одно из крупнейших месторождений природных цеолитов в России–ТатарскоШатрашанское месторождение, в котором сконцентрировано около 13,3% всех природных запасов цеолитов.Химический состав является одним из важных показателей качества цеолитсодержащего сырья. Состав цеолитов ТатарскоШатрашанского месторождения отличается от руд других месторождений. Наиболее важные различия заключаются в пониженном содержании Натрия(в 23 раза) , Алюминия (в 2 раза) и в повышенном –кальция (в 5 раз),т.е уменьшена алюмосиликатная составляющая. Такое различие основных компонентов объясняется присутствием в разрезе различных пород: известняк мергель, опок, характеризующихся специфическими свойствами минералогического состава[1]Таблица 1
Химический состав цеолитосодержащих пород ТатарскоШатрашанского месторождения, (% вес)
ОкислыПродуктивная толща (в скобкахколичество проб)Пачка 1(37)Пачка2(83)Пачка 3(74)Пачка 4(22)СреднееSiO257,8758,4961,4552,6756,27В т.чSiO221,5530,0827,5915,9426,71TiO20,280,250,370,330,30Al2O36,265,245,384,945,37Fe2O32,482,212,272,582,30MnO0,010,010,010,010,01CaO15,5815,8412,4917,2414,90MgO1,461,251,151,371,26Na2O0,140,130,140,200,14K2O1,181,131,361,401,24P2O50,100,090,120,180,11П.п.п(H2O+CO2)19,7318,1215,3719,1517,72(1)
Природные цеолиты широко применяются для очистки и фильтрации различных вод как в быту , так и в промышленности, а именно: Очистка воды от аммония , бактерий ,вирусов (водоемы )Очистка речных вод, бассейнов Очистка от органических веществ (фенолы, пестициды , трихлорэтилен и т.д)Очистка от металлов и неорганических примесей[2]:Таблица 2
(2)
Кроме природного месторождения существует искусственный способ получения цеолитов: Гидротермальный синтез. Таким способом синтетические цеолиты ПоказательВода, поступающая в очистные сооруженияВода после фильтра с цеолитомpHводы7,667,34Прозрачность, см2,8�30NH+4(аммоний, ион аммиака)15,70,68/93NO3–3,6211,6/39NO2–0,671,07/–SO42–65,242,6/35Cl–364126/65PO43–4,984/20Feобщ0,850,19/78АПАВ*0,20,13/35получают путем нагревания воднощелочных алюмосиликатных смесей.Цеолиты синтезируют от химически чистых реагентов с определенной концентрацией, что придает им очень точную структуру и однородность. Следственно, улучшаются их свойства, что дает широкий спектр применения в промышленности.Самыми распространенными видами синтетических цеолитов являются типы Х, Y, A. Группы цеолитов А имеют разные диаметры пор. Группы цеолитов Х имеют более широкие поры, чем группы цеолитов А.В России используются следующие искусственные цеолиты : KA, NaA, CaA, CaX, NaX. Например, искусственный цеолит NaXиспользуется для адсорбции углеводородов, кислородных и азотистых соединений (тиофена, фурана, пиридина, диоксан ). Именно благодаря этому свойству они широко используются в газовой и нефтяной промышленности.Приведем некоторые показатели извлечения вредных веществ циолитами: 1.Фенолы –100%2.Пестициды –90%3.Фториды 89%4.Свинец 100%5.Хлоридион 91%6.Азот нитраты –92%Принимая во внимание устойчивость цеолита к слабокислым и слабощелочным средам и его механическую прочность и положительные результаты цеолита на фильтрации и результаты сорбции, можно сказать о целесообразности применения его для очистки воды с большим содержанием примесей. Применяются на водоочистных станциях, обладает сорбирующими свойствами ко всем металлам. Помогает решить проблему фильтрации воды на бытовом уровне: очищает от физикохимических и биологических загрязнений. Так же немаловажной часть очистки цеолитами воды является способность насыщения воды калием, магнием и кальцием, что благотворно действует на сердечнососудистую систему организма.
Ссылки на источники1.Байдакова Е. В. Байдаков Е. М. Цеолиты как средство очистки воды от радионуклидов 2.Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии Выпуск № 1 (2011)/ 20113.ЛободаБ. Тареев А.Цеолиты —новое применение старого минерала Научный журнал «НАУКА И ЖИЗНЬ» Выпуск №9 , 2010 год4.Шушков Д.ПРИРОДНЫЕ ЦЕОЛИТЫ. Журнал Вестник института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. Выпуск № 9 / 2008 УДK: 555.Каратаев О.Р. Перикова Е.С.,Танеева А.В., Новиков В.Ф.Проблема обеззараживания воды закрытых плавательных бассейнов.Теория и практика физической культуры. –2008 . № 2 с.87906.Каратаев О.Р., Шамсутдинова З.Р Повышение эффективности флотационной очистки сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий.Вестник казанского технологического университета. Т.17. № 22. 2014 г. с.207 –210.7.. Каратаев О.Р Давыдов А.П. Кравченко Н.А Оптимизация расхода химических реагентов при подготовке воды плавательных бассейнов (статья) . Материалы докладов юбилейной научн.техн. конференции Казань 2223 декабря 2001г. –Казань: Издво «Экоцентр», 2001г. с.618.Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах. Энергия. Москва. 1968 г.9.Каратев О.Р., Перикова Е.С., Танеева А.В.,Новиков В.Ф.Миграция хлороформа в воздушную среду закрытых плавательных бассейнов (статья). Теория и практика физической культуры. –2008 . № 12 с.8083
