Владимир Ежков - Технология использования бентонитовых глин в качестве сорбентов солей тяжелых металлов из организма животных в регионах техногенной нагрузки Республики Татарстан

В пределах первой группы выделяются подгруппы: а) с каркасной структурой цеолитового типа; характерной особенностью слагающих их породообразующих минералов является жесткая трехмерная кристаллическая решетка с развитой системой внутренних микропор, обуславливающих высокую адсорбционную и обменную емкость, которая реализуется во внутрикристаллических полостях и соединяющих их каналах; б) с ленточно-слоистой и слоистой структурой как разбухающих, так и не разбухающих глинистых минералов. К разбухающим относятся минералы группы смектитов и палыгорскита (основных составляющих бентонитов и палыгорскитовых глин). Им присуща адсорбция и ионный обмен на плоскостях слоистых агрегатов. Неразбухающими (или слаборазбухающими) являются глаукониты и вермикулит, обладающие преимущественно ионообменными свойствами.В группе аморфных природных минералов выделяют: а) силикатные породы опалового типа, в основе которых лежит молекулярный обмен, обусловленный поверхностногидроксильными активными центрами. Для данного типа промышленное значение имеют опалкристобалитовые породы – диатомиты, опоки, трепелы и, в меньшей степени, перлиты; б) алюмосиликатные адсорбенты, представляющие природную смесь твердого геля (в основном гидроксидов кремния и алюминия) (G. Crespo, et al., 1993; K. Hatjilazaridou, et al., 1998; Christie A.B., et al., 2000). К ним можно отнести также бокситы и аллофоны.

Таблица 1. Классификация природных минералов по кристаллоструктурному состоянию и характеру адсорбции (Дистанов У.Г., 1990)

Различия в минеральном составе и кристаллоструктурных особенностях находят отражение в изменчивости величины адсорбционной емкости у различных видов природных минералов и кинетики процессов адсорбции, особенности состава по макро- и микроэлементам. Таким образом, одни виды пород можно отнести к минеральным образованиям с поверхностно-активными свойствами, обязанными взаимодействию частиц адсорбента с гидроксильными группами (кремнеземистые, алюмосиликатные с расширяющейся слоистой структурой). Другие могут вступать также непосредственно в реакцию в основе катионного обмена и рассматриваться как ионообменники (цеолиты, палыгорскиты, бентониты, глаукониты) Диапазон их промышленного использования более широк и разнообразен. Адсорбенты с расширяющейся слоистой структурой (с высокой степенью набухания) представляют интерес как стабилизаторы суспензий (бентониты, палыгорскиты). Некоторые особенности природных минералов в силу своей реакционной способности могут быть активными наполнителями различных композиционных материалов (Ф.Ф. Сабитов и др., 1997, 1999).

В настоящее время известно около тысячи месторождений цеолитов осадочного и вулканического происхождения в различных частях земного шара (A. Russell, 1988; M. O'Driscoll, 1992; Kendall T., 1994; M. Khan, 1997; M. Sailer, 1999; M.Regueiro et al., 2000).

На территории бывшего СССР открыты большие запасы (свыше 15 млрд. т) природных цеолитов, залегающих в виде мощных туфогенно-осадочных пород. Разведанные ресурсы цеолитов на территории России составляют 8-10 млрд. т. Наиболее крупные месторождения вулканического происхождения находятся в Сибири и на Дальнем Востоке. В последние годы обнаружены залежи цеолитов осадочного происхождения в европейской части России и на Урале, но разведка их только начинается. Крупное месторождение сырья (120 млн. т) открыто в 1990 году на территории Республики Татарстан вблизи села Татарские Шатрашаны Дрожжановского района.

Известно около 30 минеральных видов и разновидностей природных цеолитов, образовавшихся при различных геологических процессах. Практическое значение для народного хозяйства имеют клиноптилолит, морденит, мабазит; ведутся исследования по определению областей применения филлипсита и анальцима.

Среди цеолитовых пород выделяются богатые (содержание в породе более 70 %), средние (50-70) и бедные (менее 50 %) по содержанию цеолита. Известно, что основные месторождения высококачественных цеолитов, а также производственные мощности по их обработке в настоящее время находятся либо за пределами России – в Закарпатье, Грузии, Азербайджане, либо приходятся на Дальний Восток и Сибирь, что создает определенные трудности в вовлечении продукции на их основе в экономику Европейской части России (Мдивнишвили О.М., 1979; В.В. Байраков, 1986; Г.В. Сафронов, 1988; И.А. Чонка и др., 1989; Т.Н. Джен, 1991; С.Н. Амелин и др., 1992).