WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Изменения в химико-минералогическом составе и составе ионообменного комплекса оказывают влияние на пористую структуру бентонита (таблица 4). Удаление крупнозернистых включений увеличивает средний радиус пор, модифицирование карбонатом натрия – суммарный объем и удельную поверхность бентонита, величина которой достигает 21 м2/г. Модифицирование кислотой приводит к разрушению кристаллической структуры глинистых минералов вследствие вымывания ионов алюминия, железа и магния, способствуя развитию поверхности. Удельная поверхность бентонита возрастает с 16 до 46 м2/г за счет формирования более мелкопористой структуры – средний радиус пор уменьшается с 59 до 33 нм.

Таблица 4 – Параметры пористой структуры природного и модифицированного бентонитов

Параметр

Величина параметра

Бентонит

природный

обогащенный

модифицированный

серной

кислотой

карбонатом

натрия

Суммарный объем пор, см3/г

0,47

0,51

0,76

0,54

Удельная поверхность, м2/г

16

16

46

21

Средний радиус пор, нм

59

64

33

51

Пористость, %

52

54

61

55

Для технологии многих видов бентопродукции, в том числе формовочных смесей для литейной промышленности, необходимы сведения о коллоидальности, дисперсности, термостабильности, пластичности сырья и т.д. Результаты исследований, иллюстрирующие влияние модифицирования на физико-химические свойства бентонита, представлены в таблицах 57.

Таблица 5 – Физико-химические свойства природного и модифицированного бентонитов

Показатели

Величина показателя

Бентонит

природный

обогащенный

модифицированный

серной

кислотой

карбонатом

натрия

Содержание глинистой

составляющей, %

84,0

78,5

76,2

82,0

Коллоидальность, %

22,0

27,3

15,0

37,0

Влагопоглощение, %

9,8

9,0

5,7

1,2

Число пластичности, %

38,9

47,7

3,0

68,0

Так, удаление крупнозернистых включений и обработка солями натрия заметным образом увеличивают дисперсность, коллоидальность и пластичность бентонита (таблица 5), однако, использование карбоната натрия в качестве модифицирующего агента предпочтительно (рисунок 5).

Экспериментальные данные по влиянию температуры на адсорбционные свойства, величину удельной поверхности и прочность гранул бентонита подтверждают результаты термогравиметрических исследований (рисунок 2). Термическая активация – предварительная сушка при температуре 100 °С, а затем 200 °С, улучшает адсорбционные свойства и способствуют развитию поверхности бентонитов, что связано с освобождением от воды адсорбционного пространства. При прокаливании при температурах до 600 °С удаляется структурносвязанная вода и, в связи со снижением степени гидратации поверхности материалов, происходит снижение адсорбционной способности. Наряду с этим, уменьшение удельной поверхности, особенно при прокаливании при температуре 800 °С, может обуславливаться химическим взаимодействием слагающих породы оксидов, сопровождающимся формированием кристаллических структур иных типов и является причиной изменения адсорбционных свойств бентонитов, модифицированных серной кислотой и карбонатом натрия (таблицы 6, 7).

Таблица 6 – Адсорбционные свойства природного и модифицированного бентонитов в зависимости от температуры прокаливания

Бентонит

Степень адсорбции красителя, мг/г,

при температуре прокаливания, °С

200

400

600

800

природный

49,8

29,0

9,1

3,0

обогащенный

75,0

25,0

8,8

3,0

модифицированный серной кислотой

10,0

8,1

5,5

24,6

модифицированный карбонатом натрия

87,1

25,0

5,0

48,4

Таблица 7 – Удельная поверхность природного и модифицированного бентонитов в зависимости от температуры прокаливания

Бентонит

Удельная поверхность, м2/г,

при температуре прокаливания, °С

200

400

600

800

природный

16

15

12

7

обогащенный

16

17

18

6

модифицированный серной кислотой

46

42

40

30

модифицированный карбонатом натрия

21

29

36

14

Кислотное модифицирование, в сочетании с термической активацией, являясь методом глубокой трансформации пористой структуры, вызывает увеличение удельной поверхности до 3040 м2/г, а наиболее развитой поверхностью характеризуется образец, прокаленный при температуре 200 °С. В меньшей степени увеличение удельной поверхности наблюдается при обработке бентонита карбонатом натрия.

Данные об изменении механической прочности на раздавливание природного и модифицированных образцов бентонита, в зависимости от температуры прокаливания, представлены в таблице 8. В интервале температуре от 200 до 600 °С прочность природного бентонита также проходит через максимум, связанный с потерями различных форм влаги. Удаление посторонних включений при обогащении позволяет существенно повысить прочность образцов материалов на сжатие и может использоваться как метод увеличения прочности при получении гранулированных материалов. Так, прочность термообработанного при 200600 °С бентонита возросла 1,31,4 раза. Проведение кислотной обработки приводит к полной потере механической прочности. При температуре термообработки 200 °С величина прочности гранул на раздавливание для природного бентонита составляет 2,02 МПа, для модифицированного – не превышает 0,55 МПа, после прокаливания при температуре 400800 °С гранулы не формуются и определить прочность не представляется возможным.

Использование в качестве модификатора карбоната натрия является наиболее эффективным способом увеличения прочности гранул. Во всем диапазоне исследованных температур термообработки механическая прочность гранул к раздавливающим воздействиям возрастает. Для образцов, прокаленных при 400600 °С, её величина повышается в 4,05,5 раза.

Таблица 8 – Прочность природного и модифицированного бентонитов в зависимости от температуры прокаливания

Бентонит

Прочность гранул, МПа,

при температуре прокаливания, °С

200

400

600

800

природный

2,1

1,1

1,0

1,5

обогащенный

2,7

3,5

4,3

2,4

модифицированный серной кислотой

0,6

не формуются

модифицированный карбонатом натрия

2,9

4,6

5,7

11,1

Установлена возможность регулирования свойств бентонита путем модифицирования ПАВ. Известно, что органофильные бентониты находят применение в качестве связующих для приготовления безводных формовочных смесей в литейном производстве, адсорбентов, структурообразователей, а в последнее время – компонентов полимер-неорганических нанокомпозитов.

Для гидрофобизации поверхности частиц бентонита и повышения её сродства к органическим веществам использовали промышленные катионные ПАВ – четвертичные аммониевые соли (ЧАС) с большим углеводородным радикалом. В качестве ЧАС были апробированы алкилбензиламмоний хлорид и диалкилбензилметиламмоний хлорид с углеводородным радикалом С17С20, алкилбензилдиметиламмоний хлорид с углеводородным радикалом С8С22 и алкилтриметиламмоний хлорид с углеводородным радикалом С16С18.

Об эффективности обработки бентонита судили по степени гидрофобности поверхности, которую определяли как отношение поглощенных образцом объемов паров бензола и воды. Показано, что для модифицирования исследуемого бентонита следует использовать алкилбензилдиметиламмоний хлорид с углеводородным радикалом С8С22. Определена оптимальная концентрация ЧАС. Разработана новая технология получения порошкообразного органофильного бентонита на основе щелочноземельного сырья, имеющего невысокую ионообменную емкость, обеспечивающая значительное снижение расхода ПАВ.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»