Изучение текстурных характеристик бентонитовых материалов

“Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 65 Химия и химические технологии высокой эффективности. Монтмориллонит, который является основным компонентом бентонитов, относится к первой группе сорбентов. В процессе адсорбции полярных веществ параметр кристаллической ячейки монтмориллонита изменяется в зависимости от типа обменных катионов и электронной структуры молекул адсорбата, что приводит к увеличению размеров микропор до 3-10 Å и введению одного или нескольких молекулярных слоев адсорбируемого вещества в межпакетное пространство монтмориллонита. Таким образом, монтмориллонит представляет собой микропористый сорбент с изменяемыми размерами микропор в процессе адсорбции. Помимо первичной микропористости, обусловленной кристаллической структурой, монтмориллонит также обладает вторичными порами, в основном переходными, образованными в зазорах между контактирующими частицами. Радиус таких пор, измеренный при использовании методов рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами и конденсации паров, составляет 40-70 Å. Путем обработки монтмориллонита горячими минеральными кислотами можно существенно увеличить его переходную пористость, что связано с частичным растворением оксидов алюминия, железа и магния и образованием аморфного кремнезема. Улучшение адсорбционных свойств монтмориллонита происходит при этом благодаря переходной пористости. В процессе изучения природных глин одним из важнейших аспектов является определение их текстурных характеристик. Текстура глин, особенно пористость, порядок и размер пор, влияет на их адсорбционные свойства, которые, в свою очередь, определяют потенциальное применение этих материалов в различных отраслях промышленности. Адсорбция азота представляет собой основной метод, используемый для получения детальной информации о текстурных свойствах пористых материалов, включая глины. Нами изучено текстурных характеристик двух выбранных образцов бентонита – щелочного бентонита (ШБ) и щелочно-земельного бентонита (ШЗБ). С помощью адсорбции азота будет осуществлено определение таких параметров, как общая пористость, размер и распределение пор, что позволит нам оценить их адсорбционную активность. Эта информация имеет первостепенное значение для понимания потенциала данных образцов глин в качестве эффективных адсорбентов и определения их возможных областей применения. Полученные изотермы приводятся на рис.1. а) ШБ б) ШЗБ Рис.1. Изотермы адсорбции азота на: а) ШБ; б) ШЗБ. В данном исследовании был использован метод низкотемпературной адсорбции азота при 77 K на статической адсорбционной установке Quantachrome Nova 1000e для определения характеристик пористой структуры образцов бентонита. Перед измерениями “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 66 Кимё ва кимёвий технологиялар образцы подвергались предварительной обработке в вакууме при 100 °C в течение 12 часов. Значения парциального давления азота варьировались в диапазоне от 0,005 до 0,995 Р/Р0 для кривых адсорбции и десорбции азота. Метод БЭТ, Ленгмюра, Доллимора и Хила (DH), Дубинина Радушкевича (DR), t-график, Аs-график использовались для обработки кривых адсорбции, определения объема микропор и среднего диаметра пор, а метод БарретаДжойнера-Халенды (BJH) применялся для оценки объёма мезопор. Распределение объема и площади пор по размерам было определено по методу DFT (Density functional theory) и Баррета-Джойнера-Халенды (BJH). Средний диаметр пор был вычислен по формуле БЭТ: Dср=4V/S. Полученные изотермы были охарактеризованы соответствующими уравнениями адсорбции, полученные данные приведены в табл.1 Таблица 1 Текстурные характеристики бентонита Навбахорского месторождения Образец S1, м2/г S2, м2/г Va, см3/г Vb, см3/г R, Å D**, Å D***, Å ШБ 55,4 66,3 0,086 0,103 41,56 16,31 6,49 ШЗБ 43,2 61,4 0,074 0,081 44,33 17,94 8,23 1 – удельная поверхность по БЭТ; 2 – удельная поверхность по Ленгмюру; ** - ширина средней поры; *** - средний размер микропор; R – средний размер пор. На основании данных, представленных в табл. 1, можно сделать выводы, что удельная поверхность материалов (S1 и S2) различается между образцами ШБ и ШЗБ. Образец ШБ имеет большую удельную поверхность по обоим методам измерения, что свидетельствует о более высокой активности его поверхности для адсорбции различных веществ. Объем микропор и средний размер микропор (Va и D**) также различаются между образцами. Образец ШЗБ имеет больший объем микропор и средний размер микропор по сравнению с образцом ШБ. Эти параметры могут быть важными для различных адсорбционных и каталитических процессов. Средний размер пор (R) также различается между образцами, причем образец ШЗБ имеет больший средний размер пор. Этот параметр может влиять на проходимость и диффузию веществ в пористой структуре материала. Образец ШБ обладает более высокой удельной поверхностью и более мелкими порами, что может сделать его более эффективным для определенных приложений, например, в области адсорбции и катализа. Образец ШЗБ, с другой стороны, имеет большие поры и, возможно, может быть предпочтителен для других задач, где требуется большая проходимость. Таким образом, данные текстурные характеристики указывают на различия в структуре и свойствах образцов ШБ и ШЗБ, что может быть ключевым при выборе материала для конкретных технологических и научных задач. Использованные литературы: 1. Fu, P., Wu, J., Qian, Y., Chen, J., Huang, J., Wu, J.,Xia, Q. (2022). Adsorption performance of activated bentonite, zeolite 13X, and activated carbon for aminophenazone in transformer oil. *Separation and Purification Technology, 280*, 119913. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119913 2. Панова, Е. Н., Абланова Е. X., Волкова О. Е. Модификация природных сорбентов унитилом с целью улучшения адсорбционных свойств.Сорбенты как фактор качества жизни и здоровья : материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участием, Белгород, 11-14 окт. 2004 г. – Белгород : Изд-во БелГУ, 2004. – С. 136-140. 3. Mamadoliyev I.I., Fayzullayev N.I.,Khalikov K.M. International journal of control and automation Vol 13. №2 (2020) pp.703-709. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 67