Цель работы: Исследование фазовых и химических превращений на поверхности доломита, стимулированных ультразвуком и взаимодействием с водой.
Работа выполнена на природном минерале доломит, Советского месторождения (Алтайский край, Россия). Частицы минерала имеют форму многогранников светлосерого цвета без блеска. Насыпная плотность фракции (1-3мм) - 1460кг/м3, водопоглощение - 2,8%, пористость- 0,2%, площадь удельная поверхности частиц - 0,17 м2/г. Рентгенограмма доломита соответствует хорошо окристал2.За 10с воздействия ультразвука концентрация меди (II) понизилась в 4,8 раза, что дает существенные преимулизованному двойному карбонату СаСО3 .МgСО с небольшим содержанием фазы СаСО 3
Фотографии поверхности исходного минерала доломита отражает состояние поверхности естественного скола: поверхность однородна и сложена из крупных с размытыми границами кристаллитов, имеющих размер кристаллитов 3,2-4,1*6,2-7,1 мкм.
В сравнении с механическим воздействием на частицы доломита в воде [2], в настоящей работе использование ультразвуковых волн для создания кипящего слоя позволило интенсифицировать процесс взаимодействия между частицами доломита. Предполагается , что процессы кавитации , постоянные соударения частиц доломита создают благоприятные условия для протекания химических реакций в процессе сорбции. В результате постоянного соударения частиц минерала с частотой 22000 Гц, происходит механическое воздействие поверхностей соударяющихся частиц в результате которого происходит постоянная наработка и удаление с поверхности доломита наноструктурированных продуктов измельчения, а обновленная поверхность соударявшихся частиц вновь активно участвует в процессе извлечения растворимых примесей из воды. В результате сорбционная активность минерала в кипящем слое значительной мере увеличивается. При этом наноструктурированные продукты в виде взвесей являются так же центрами осаждения водорастворимых примесей. В работе использовались модельные растворы, содержащие сульфат железа (II) , сульфат марганца (II), сульфат никеля (II) ,сульфат меди (II),сульфат ртути (II). Для изучения зависимости степени извлечения тяжелых металлов из исследуемых водных растворов с были выбраны следующие временные интервалы - 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320 сек. Модельный раствор меди(II) был приготовлен из сульфата меди (CuSO4×5H2O) ГОСТ 4165 и водопроводной воды. Результат проведенных исследований представлен в таблице.
|
Наименование пробы |
Медь, ГОСТ 4388-72 |
Погрешность анализа, % |
ПДК, CанПиН 2.1.4.1074-01* |
|
|
Исходный модельный раствор |
4,70 |
± 25 |
1,0 мг/л |
|
|
Модельный раствор, обработанная, в кипящем слое доломита |
1 |
1,95 |
||
|
2 |
0,95 |
|||
|
3 |
1,10 |
|||
|
4 |
1,85 |
|||
|
5 |
0,95 |
|||
|
6 |
1,20 |
|||
|
7 |
1,35 |
|||
После обработки доломита в течение 5 с модельного раствора меди (II) ультразвуковыми волнами, частотой 22000Гц, мощностью 0,15 Вт/см2 концентрация примеси снизилась в 2,4 раза. Необходимо отметить, что содержание примеси меди (II) в воде в течении обработки носит колебательный характер.
- Создание «кипящего слоя» под действием ультразвуковых колебаний приводит к значительному усилению сорбционной активности, связанной с активированием поверхности доломита, сокристаллизацией, соосаждения растворимых примесей с продуктами соударения частиц доломита .
-
За 10 с. воздействия ультразвука концентрация меди (II) понизилась в 4,8 раза , что дает существенные преимущества по отношении к механическому воздействию на доломит в кипящем слое.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Казанцева Н.М., Ильина Л.Д., Золотова Т.П., Никифоров А.Ю., Использование доломита в очистке сточных вод.//Химия и технология воды. 1996-18, №5,с.555-557.
- Годымчук А.Ю. Технология изготовления силикатных сорбентов для очистки воды от катионов тяжелых металлов.//Диссертация. Томск 2003 .