CC BY
12
Український державний лісотехнічний університет
Ф1.ШКО-ХШ ІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕРІАЛІВ
УДК 66,04,45 Проф, М,С, Мальований, д,т,н,; інж, М.І, Санніков;
доц, І,М, Петрушка, к,т,н,; інж, 0,Г, Чайка-НУ "Львівська політехніка"
КИСЛОТНЕ АКТИВУВАННЯ БЕНТОНІТІВ
Досліджено особливості окислення полісульфідних розчинів киснем повітря. Встановлено кінетичні залежності процесу, який реалізується у флотомашині.
Prof, М, Malovany, eng, М, Sannikov,doc, I, Petrushka, eng. О, Chaika-NU
"Lvivs fka Politekhnika "
Acids activation of bentonits
The particulars of oxidizing sodium polisulphide solution by the oxygen of air have been researched. The kinetic dependences of the process which passes in flotation machine have been determined.
Бентоніти - це корисні копалини, що являють собою тонкодисперсні висо-копластичні гірські породи смектитового складу (головним чином монтморилоніт та бейделіт), яким різною мірою властиві зв'язуючі, тиксотропні та сорбційні властивості [і]. Головним структуроутворюючим мінералом бентонітів, який і визначає їх адсорбційні властивості, є монтморилоніт. Шарові структури (до яких належать монтморилоніти) відрізняються одна від одної кількістю тетраедричних та октаедричних сіток в шарі [2], для монтморилоніту в елементарному пакеті одна двохмірна сітка кремнієвокисневих тетраедрів зчленована з сіткою А1 - чи Mg - октаедрів.
Автори [3], розглядаючи можливість та перспективність використання природних дисперсних мінералів у неактивованому та активованому кислотою стані для очищення соняшникової олії, приходять до висновку про необхідність попередньої кислотної активації бентоніту. Необхідність попередньої кислотного активування перед застосуванням бентонітів в природоохоронних, харчових та хімічних технологіях підтверджується і рядом інших дослідників.
Кислотне активування супроводжується вилученням із бентонітів певних іонів внаслідок екстрагування певних сполук, що становлять структуру бентоніту (хімічна руйнація структури бентоніту), а тому описується законами розчинення та екстрагування. Реалізацію процесу доцільно здійснювати в корозійно захищеному апараті, де б суміщались процеси розмелу та активування. Але для встановлення основних особливостей процесу, апробації його в лабораторних умовах, доцільно провести дослідження в термостатованому апараті з мішалкою. Для досліджень кінетики активування бентонітів розчинами сірчаної кислоти була розроблена методика експрес - аналізу стану системи, суть якої полягала в тому, що ступінь руйнування бентоніту (який служив критерієм ступеня активування) визначали відносним методом - за кількістю іонів заліза, яке перейшло в розчин. Аналіз взаємозалежності цих двох параметрів дозволив встановити, що для розрахунків з цілком достатньою достовірністю (значення коефіцієнта кореляції ста-124
Розробка сучасних технологій деревообробки
новило 0,918 проти нормованого - 0,897 для рівня достовірності 95 % [4]) можна користуватись лінійною залежністю Npyił = 0,493Fe3+ (де: Npyił - ступінь руйнування мінералу, %, Fe3+- ступінь видалення іонів Fe3+ із мінералу).
Рис. 1. Кінетика модифікування бентоніту Ільницького родовища 25 % розчином сірчаної кислоти за умови постійного перемішування та середньої температури реалізації процесу 92°С
Апробація методу кислотного модифікування бентонітів була проведена в лабораторних умовах. Випробування проводили в термостатованому реакторі за умови постійно включеної мішалки та температури середовища 92°С. Кількість бентоніту, який підлягав модифікуванню становила 100 г, кількість реагенту - сірчаної кислоти 25 % концентрації становила 400 мл. Через певні проміжки часу з реактора відбирались проби розчину, які аналізувались на вміст іонів Fe3+ об'ємним методом. Результати аналізів перетворювались відповідно до описаної вище методикою. Результати експериментів у вигляді залежності ступеня руйнування мінералу від часу представлені на рис. 1. Як видно з цього рисунку, вже протягом 6 годин для умов експерименту досягається необхідна максимальна ступінь розкладу мінералу для умов експерименту. Дані експериментів апроксимовані аналітичною залежністю Npya = - 0,003It3 - 0,9967t2 + 14,212t (де t - величина відрізка часу від початку процесу модифікування, год.), використання якої дозволяє прогнозувати кінетику процесу. В результаті аналізу даних випробувань встановлено також, що після закінчення процесу кислотної обробки активований мінерал за короткий час осідає в колбі, для відмивки його від кислоти і доведення pH до значення 4,5 (технологічно необхідне значення для процесу очищення олії) достатньо 4-кратного об'єму хімічно очищеної води (1600 мл).
Ступінь руйнування, %
Рис. 2. Залежність ступеня очищення соняшникової олії від ступеня руйнування мінералу
Фізико-хімічні дослідження матеріалів
125
Український державний лісотехнічний університет
Дослідження отриманих зразків адсорбентів на основі Іршавського бентоніту в процесі очищення олії виконувались перколяційним методом, тобто пропусканням пресової олії через високий шар адсорбенту самопливом. Наважка адсорбенту в середньому дорівнювала 25-28 г, температура очищення - стандартна для цього процесу (70°С). Результати досліджень представлено на рис. 2.
Як свідчать дані рис. 2, неактивований бентоніт практично не очищає олію, перекисне число якої становить 20 мМоль активного кисню в 1 кг (згідно з Європейським стандартом, перекисне число не повинно перевищувати 0,5 мМоль 02/кг). Активовані зразки Іршавського бентоніту в міру зростання ступеню руйнування забезпечують зменшення перекисного числа до величини 0,23 мМоль 02/кг. Це повністю задовольняє вимогам до якості очищення олії і дозволяє рекомендувати саме цей зразок для подальшої розробки технологічного процесу кислотної активації з отриманням високоякісного природного адсорбенту для потреб оліє-жирової промисловості.
Література
1. Природные сорбенты СССР/ У.Г. Дистанов, А.С. Михайлов, Т.П. Конюхова и др// М.: Недра, 1990.-208 с.
2. Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. - К.: Наук, думка, 1975.-351с.
3. Манк В.В., Марцін IX, Фіалковська Л.В. Про можливість використання природних дисперсних мінералів для підбілювання соняшникової олії// Хімічна промисловість України, 1997, № 4. - С. 30-33.
4. Львовский Е.Н. Статистические метода построения эмпирических формул. -М.: Высш. школа, 1988. - 239 с.
УДК 66.002.3:541.12 Проф. Я.М. Гумницький, д.пин.; доц. Ю.О. Малик.,
к.т.н. - НУ "Львівська політехніка"
МАСООБМІН ПРИ ХІМІЧНІЙ ПЕРЕРОБЦІ ФОСФОГІПСУ В ТРИФАЗНІЙ СИСТЕМІ
Досліджено вплив витрати повітря, яке вводилося як перемішуючий агента в систему тверде тіло - рідина, на величину кінетичного коефіцієнта К. Встановлено оптимальні межі наведеної швидкості подачі повітря в барботажну колонку.
Prof. Ya. Gumnitsky, doc. Yu. Malyk - NU "Lvivs fka Politekhnika "
Mass-exchange in chemical fosfohips in three fases systeme
Investigated the impact of the expenditure or air, which is input as a mixing agent in the system solid solution on the value or kinetically coefficient K. It is obtained the optimal measure of assumed speed of input air in bubble column.
Подача у систему тверде тіло - рідина інертного газу інтенсифікує тепло- і масообмінні процеси [1]. Нами досліджувався вплив витрати повітря, яке вводилось у систему тверде тіло - рідина при хімічному розчиненні твердого тіла. На основі отриманих результатів давалась якісна та кількісна оцінка процесу.
Досліди виконувалися у колонці барботажного типу, в якій сферична частинка гіпсу знаходилася в завислому стані в реагенті - розчині карбонату амонію. Кількісну оцінку процесу проводили на основі вагового методу за втратою маси зразка гіпсу протягом певного часу взаємодії [2].
126
Розробка сучасних технологій деревообробки
