Сорбція іонів амонію на поверхні дисперсних глинистих мінералів

Abstract

UK: Встановлення закономірностей сорбції іонів NH4 + на поверхні дисперсних глинистих мінералів різної хімічної природи (сорбентів). З‘ясувати взаємозв‘язок між кислотно-основними властивостями активних центрів гідроксильно-гідратного поверхневого шару сорбентів та ефективністю вилучення іонів NH4 + з водних розчинів. Методика. Для дослідження поверхневих і фізико-хімічних властивостей глинистих сорбентів використовувались сучасні методи: рентгенофазовий аналіз, електронна скануюча мікроскопія, потенціометричний аналіз водних суспензій, спектрофотометричний аналіз. Дослідження сорбційної здатності глинистих сорбентів по відношенню до іонів NH4 + проводились у статичних умовах. Результати. Отримані результати експериме- нтального дослідження мінерального складу, морфології поверхні, дисперсності, питомої поверхні, кислотно- основних властивостей гідроксильно-гідратного поверхневого шару дисперсних глинистих мінеральних сорбентів. Надана порівняльна характеристика ефективності використання глинистих сорбентів різної хімічної природи для вилучення іонів NH4 + з водних розчинів. Встановлено, що сорбційна здатність глинистих сорбентів зростає у ряду бентонітова глина > каолінова глина > діабазова мука. Встановлено, що основним механізмом сорбції іонів NH4 + на поверхні каолінової глини є іонний обмін, а на поверхні діабазової муки – фізична адсорбція. У водних суспензіях бентонітової глини реалізується змішаний механізм: фізична адсорбція і іонний обмін. Наукова новизна. Встановлені механізми та закономірності сорбції іонів NH4 + на поверхні глинистих сорбентів: бентонітової глини, каолінової глини і діабазової муки. Виявлені взаємозв‘язки між мінеральним складом і будовою гідроксильно-гідратного поверхневого шару сорбентів. Показано, що механізм вилучення іонів NH4 + обумовлений кількістю і кислотно-основними властивостями поверхневих активних центрів гідроксильно-гідратного шару сорбентів. Практична значимість. Встановлені закономірності дозволять більш ефективно використовувати дешеві та екологічно привабливі дисперсні глинисті мінерали в якості сорбентів для очистки рідких і газоподібних середовищ від іонів NH4 +

RU: Цель. Определение закономерностей сорбции ионов NH4 + на поверхности дисперсных глинистых минералов различной химической природы (сорбентов). Установление взаимосвязи между кислотно-основными свойствами активных центров гидроксильно-гидратного поверхностного слоя сорбентов и эффективностью извлечения ионов NН4 + из водных растворов. Методика. Для исследования поверхностных и физико-химических свойств глинистых сорбентов использовались современные методы: рентгенофазовый анализ, электронная сканирующая микроскопия, потенциометрический анализ водных суспензий, спектрофотометрический анализ. Исследование сорбционной способности глинистых сорбентов по отношению к ионам NH4 + проводились в статических условиях. Результаты. Получены результаты экспериментальных исследований минерального состава, морфологии поверхности, дисперсности, удельной поверхности, кислотно-основных свойств гидроксильно-гидратного поверхностного слоя дисперсных глинистых минеральных сорбентов. Получена сравнительная характеристика эффективности использования глинистых сорбентов различной химической природы для извлечения ионов NH4 + из водных растворов. Установлено, что сорбционная способность глинистых сорбентов возрастает в ряду бентонитовая глина > каолиновая глина > диабазовая мука. Установлено, что основным механизмом сорбции ионов NH4 + на поверхности каолиновой глины является ионный обмен, а на поверхности диабазовой муки − физическая адсорбция. В водных суспензиях бентонитовой глины реализуется смешанный механизм: физическая адсорбция и ионный обмен. Научная новизна. Установлены механизмы и закономерности сорбции ионов NH4 + на поверхности глинистых сорбентов: бентонитовой глины, каолиновой глины и диабазовой муки. Определена взаимосвязь между минеральным составом и строением гидроксильно- гидратного поверхностного слоя сорбентов. Показано, что механизм извлечения ионов NH4 + обусловлен количеством и кислотно-основными свойствами поверхностных активных центров гидроксильно-гидратного слоя сорбентов. Практическая значимость. Полученные закономерности позволят более эффективно использовать дешевые и экологически привлекательные дисперсные глинистые минералы в качестве сорбентов для очистки жидких и газообразных сред от ионов NH4 +.

EN: Determination of patterns of sorption of NH4 + ions on the surface of dispersed clay minerals of various chemical nature (sorbents). Establishing the relationship between the acid-base properties of active centers of the hydroxyl-hydrated surface layer of sorbents and the efficiency of extraction of NH4 + ions from aqueous solutions. Method. Modern methods were used to study the surface and physical and chemical properties of clay sorbents: X-ray diffraction analysis, electronic scanning microscopy, potentiometric analysis of aqueous suspensions, spectrophotometric analysis. Studies on the sorption capacity of clay sorbents in relation to NH4 + ions were conducted in static conditions. Results. The obtained results of experimental research of mineral composition, surface morphology, dispersion, specific surface, acid-base properties of hydroxyl-hydrated surface layer of disperse clay mineral sorbents. The comparative characteristic of the efficiency of the use of clay sorbents with different chemical nature for the extraction of NH4 + ions from aqueous solutions is given. It is established that the sorption ability of clay sorbents increases in a number of bentonite clay > kaolin clay > diabase flour. It was established that the main mechanism of sorption of NH4 + ions on the surface of kaolin clay is ion exchange, and on the surface of diabase flour is physical adsorption. In aqueous suspensions of bentonite clay a mixed mechanism is realized: physical adsorption and ion exchange. Scientific novelty. Mechanisms and patterns of sorption of NH4 + ions on the surface of clay sorbents: bentonite clay, kaolin clay and diabase flour have been established. The relationship between the mineral composition and the structure of the hydroxyl-hydrated surface layer of sorbents is established. It is shown that the mecha-nism of extraction of NH4 + ions is due to the quantity and acid-base properties of the surface active centers of the hydroxyl-hydrated layer of sorbents. Practical meaningfulness. The obtained regularities will allow to use more effectively cheap and ecologically attractive disperse clay minerals as sorbents for cleaning liquid and gaseous media from NH4 + ions