Navbaxor koni bentonitini sulfat kislota bilan faollanishi

Введение. Бентонитовые глины представляют собой хорошие недорогие сорбенты для различных веществ, таких как ионы тяжелых металлов [1], органические красители. Сорбция происходит благодаря наличию в составе глин слоистых силикатов (филлосиликатов, смектитов), таких как монтмориллонит, палыгорскит, иллит [3]. В нашей республике достигнуты научно-практические результаты по созданию и применению технологии получения бентонитов с улучшенными коллоиднохиммотологическими свойствами на основе местного сырья. В стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан определены задачи «дальнейшей модернизации и диверсификации промышленности путем перевода высокотехнологичных перерабатывающих отраслей, прежде всего, производства готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на основе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов на качественно новый уровень, направленный на ускоренное развитие [2]. Основным породообразующим минералом бентонитовых глин является монтмориллонит, структура которого включает в себя слои кремнекислородных тетраэдров, между которыми заключены алюминий кислородные октаэдры. Частичное изоморфное замещение ионов Al3+ ионами Mg2+, а также ионами Fe2+ /Fe3+ и в меньшей мере ионов Si4+ Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 81 Kimyo va kimyoviy texnologiyalar ионами Al3+ приводит к возникновению структурного отрицательного заряда, который компенсируется межслоевыми(обменными) катионами. Как правило, обменными катионами являются Ca2+и Na+. Монтмориллонит является наиболее изученным минералом [4]. Особенностью структуры монтмориллонита является расширяющаяся кристаллическая решетка, благодаря которой минерал может быть модифицирован крупными органическими молекулами [5], в результате чего область практических приложений бентонитовых глин резко расширяется. Месторождение бентонитовых и карбонатных глин Навбахор было открыто А.У. Мирзаевым и Х. Чинникуловимы в 1998 году. Оно находится на Юго-западных предгорьях хребта Южного Нуратау Тяншаньской горной системы. Месторождение имеет выгодные географо-экономическое положение, находится в 35 км от железнодорожной станции г. Навоий и влизи него проходит шоссейная автодорога Навоий-Нурата. Вещественный состав и физико-химические свойства бентонитовых и карбонатопалыгорскитовых глин изучены комплексом современных методов лабораторных исследований (химический, термический, электронно-микрозондовый, ренгено-структурный, электронно-микроскопический и масс-спектрометрический анализи), определены также дисперсность, набухаемость, обменная емкость, состав поглощенного комплекса глин и их водная вытяжка. Бентонитовые глины серые, светло-серые иногда коричневые. Все они тонкодисперсные, во влажном состоянии пластичные, воскоподобные, жирные на ощупь. При царапании ногтем образуется тонкие полупрозрачные мылоподобные стружки. Структура глин пелитовая, текстура массивно-однородная или слоистая. Присутсвие тонкихлинзовидных прослоев гидроксидов железа буровато-красной или красновато-желтой окраски подчеркивают слоистую текстуру породы. При высыхании образцы образцы бентонитовых глин становятся более светлыми, легко расщепляются на твердые чещуйчатые или пдластинчатые обломки с гладкой поверхностью. В минеральном составе бентонитовых глин резко преобладает монтмориллонит. Содержание его доходит до 80%. Втростепенным является иллит (10-25%). В качестве примесей отмечаются кварц, кристобалит, гидроксиди железа, калцить, палигорскит, галлуазит, анулит, ярозит и др. Среды бентонитовых глин выделяются щелочные и щелочноземельные разности. Щелочные бентониты приурочены к средней части разреза нуринской свиты. Сухие образцы их в воде медленно разбухают с образованием пушистой бархатистой каемки на поверхности. Набухщая масса напоминает раскрившуюся розу. Щелочноземельные бентонитовые глины приурочены к нижней и верхней частям разреза нуринской свиты. В отличие от щелочных, они имеют монотонную светло-серую окраску, более массивную текстуру. В воде распадаются на мелкие пластинки, при этом мало набухают. Карбонато-палыгорскитовые глины слагают весь разрез сургалилинской свиты. Они во влажном состоянии серые, светло-серые. При высихании становятся белыми, расщепляются на овальные и овально-плоские куски со своеобразными концентрическими текстурами с гладкой поверхностью. Сухие образцы плотные, относительно легкие, сильно прилипают к языку, что свидетельствует о большой эффективной пористости породы. Карбонато-палыгорскитовые глины состоят из палыгорскита, кальцита и монтморилонита, которые являются породообразующими. В качестве примесей отмечаются иллит и кварц. Химический состав щелочных и щелочноземельных бентонитовых глин Навбахорского месторождения сходен с химическим составом бентонитовых глин других месторождений (табл.1). Единственным отличием является то, что в этих глинах содержание “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 82 Chemistry and chemical technologies глинозема наиболее низкое, что связано, вероятно, с замещением Al3+ на Fe3+ в октаэдрических слоях монтмориллонита [15,16]. Таблица.1 Химический состав бентонитовых глин различных месторождений, вес % сумма, % Na2O Al2O3 Fe2O3 ППП MgO CaO TiO2 P2O5 Месторождение FeO SiO2 K2O SO3 Биклянское (Россия) 59,64 20,15 99,89 7,22 0,36 2,03 2,42 2,79 1,69 0,50 - - 7,59 Черкасское (Украина) 52,82 19,27 99,15 7,58 0,35 1,53 1,80 0,20 0,01 0,01 - - 16,78 Келесское (Казахстан) 66,67 14,34 99,61 6,74 1,32 1,66 2,27 1,35 - - - - 5,78 Азкамар (Узбекистан) 100,09 57,92 18,89 5,77 0,72 0,01 2,63 2,63 - - - - 11,52 Навбахор – щелочной (Узбекистан) 100,00 57,91 13,69 5,10 0,35 0,43 0,48 1,84 1,53 1,75 0,75 - 16,17 Навбахор – Щелочноземелный (Узбекистан) 100,00 56,23 13,56 6,50 0,61 0,92 0,69 3,76 0,98 2,20 0,49 14,06 - Навбахор – Карбонатнопалигорскитовый (Узбекистан) 46,79 10,08 99,94 8,63 3,44 1,99 2,74 1,60 24,33 - - - - Результаты химического анализа бентонитовых глин пересчитаны на структурную кристаллохимическую формулу. Для расчета принята теоретическая структурная формула монтмориллонита R3+ (Si4O10) (OH)2, где R3+ = Al3+ и Fe3+. Щелочные бентониты имеют кристаллохимическую формулу Na0,22 K0,17 Ca0,04 (Mg0,20 Fe30,280 Al1,17) [Si4,20O10] (OH)2 3.91H2O, a щелочноземельные бентониты-Na0,14 K0,20 Ca0,05 (Mg0,41 Fe30,36 Al1,15) [Si4,05O10] (OH)2 3.38H2O. Расчитаные кристаллохимические формулы глин подтверждают монтмориллонитовый их состав. Избыточный отрицательный заряд, возникающий при замещении Al3+ Mg2+ в октаэдрах, компенсируется обменными катионами Na+, K+ и Ca2+. Молекулярное отношение кремнезема к суммарному количеству полуторных окислов алюминия и железа в щелочных бентонитах Навбахорского месторождения -5.8, а щелочноземельных 5.5, что свидетельствует о значительном содержании кварца и кристобалита. Доминирующим минералом бентонитовых глин Навбахор является монтмориллонит. На рентгеновских дифрактограммах ориентированных препаратов щелочных бентонитов он устанавливается по основным базальным рефлексам с межплоскостными расстояниями 12.5 и 3.17-3.19 Ǻ, а щелочноземельных бентонитов 12.2 и 3.15-3.19 Ǻ (4.3-жадвал). При Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 83 Kimyo va kimyoviy texnologiyalar насыщении препарата этиленгликолем первый базальный рефлекс смещается в сторону малых углов отражения с межплоскостным расстоянием 16.8 Ǻ, четко отделяясь от рефлекса иллита с межплоскостным расстоянием 10 Ǻ. Кислотная активация бентонитовой глины является распространенным способом получения пористых сорбентов для органических и неорганических веществ [5, 6], кислотных катализаторов [5, 8]. Кроме того, кислотная активация с сохранением слоистой структуры необходима как начальный этап химического модифицирования филлосиликатов [9]. Следует отметить, что активация должна быть экономически эффективной. Предпочтение отдается, по возможности, разбавленным растворам кислот, сравнительно невысоким температурам и времени активации. Необходимо также учесть, что промывание глины от избытка кислоты является довольно трудоемким процессом, поэтому в большинстве случаев желательно заранее рассчитать оптимальную концентрацию кислоты, учитывая особенности химического состава природной глины, наличие примесей. Исследованию физико-химических параметров глин различных месторождений, активированных различными кислотами, посвящено достаточно работ [10–14]. Изучены особенности изменения химического состава и структуры глинистых минералов в результате воздействия растворов фосфорной, серной, соляной кислот в диапазоне концентраций от 0,5 М до 6 М при различных температурах (от 80 до 100 °С). Так, например, в работе [13] с помощью рентгенофазового анализа и инфракрасной спектроскопии изучены образцы бентонитовой глины месторождения Тулант (Монголия), подвергшиеся кислотной активации 2 М соляной кислотой при температуре 80 °С в течение 0,5–12 часов. Установлено, что в течение 2 часов кислотной активации происходит удаление ионов Ca2+ на 82,2 %, одновременно уменьшается количество ионов Mg2+ на 30,6 % и ионов Fe3+– на 30,1 %. Авторы работы заключают, что уже на ранних этапах активации удаляется значительное количество обменных ионов, а также начинается высвобождение структурных катионов из кристаллической решетки смектита. Следует отметить, что выбор кислоты зависит от химического состава нативной глины и дальнейшего применения активированных образцов. Азотная и серная кислоты легко окисляют органические компоненты, которые присутствуют в образцах глин. Эти кислоты часто применяют на стадии очистки бентонитовых глин. Условия кислотной обработки бентонитовых глин различных месторождений индивидуальны, поэтому актуальным является исследование кислотной активации глины каждого месторождения. Особенно актуальной является проблема поиска оптимальных условий кислотной активации глины с сохранением структуры глинистых минералов. В настоящей работе проведено исследование влияния воздействия разбавленных растворов соляной кислоты на химический состав и структуру бентонитовой глины Навбахорского месторождения Навоинской области. Результаты и их обсждения. Для работы использовали обогащенную фракцию глины, которую получали следующим образом: готовили суспензию 30 г нативной глины в 300 мл дистиллированной воды при тщательном перемешивании; при этом частицы всех минералов, входящих в состав глины, делились на фракции. Полученную суспензию оставляли на сутки. Далее обогащенную фракцию глины отделяли центрифугированием при 7000 об/мин в течение 5 мин. Полученную фракцию высушивали на воздухе в течение12 часов, затем при температуре 65 °С – в течение 12 часов. Активацию проводили соляной кислотой концентрации 0,3 М и 2 М при температуре 85 °С в течение двух часов. После активации суспензию глины немедленно остужали, приливая к 200 мл дистиллированной воды. Далее глину промывали несколько раз дистиллированной водой, центрифугировали и высушивали в течение 12 часов при комнатной температуре, затем в течение 12 часов – при температуре 65 °С, растирали в ступке и хранили в полиэтиленовых емкостях. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 84 Chemistry and chemical technologies Химический анализ образцов бентонитовой глины проведен на энергодисперсионном спектрометре «Oxford INCA X–max80», установленном на сканирующем электронном микроскопе «JEOL JSM 7001 F». Химический состав образцов глины приведен в таблице №2. Таблица.2 Химический состав образцов бентонитовой глины Образец Нативная глина Активированная 2 М HCl глина Вещественный состав Обогащенная глина Активированная 0,3 М HCl глина Содержание SiO2 45,73 42,05 42,65 43,23 Al2O3 7,24 8,04 9,04 8,24 Fe2O3 3,30 3,60 3,64 2,46 TiO2 0,36 0,23 0,13 0,08 Na2O 0,93 0,87 0,37 0,12 K2O 0,92 0,57 0,57 0,43 CaO 0,91 0,78 0,48 0,08 MgO 3,42 3,56 2,83 2,47 SO2 0,047 0,017 0,017 0,03 SO3 0,49 0,32 0,32 0,09 Из таблицы можно заключить, что обработка соляной кислотой концентрацией 0,3 М приводит к снижению содержания катионов кальция и натрия, причем соотношение Са/Nа стабильно сохраняется как 2:1. Снижение ионов кальция и натрия происходить на 67,9 и 67,5% соответственно. Одновременно на 39,2% уменьшается количество ионов магния, что свидетельствует, возможно, о начале вымывания структурных катионов. Количество ионов калия остается неизменным, и можно предположить, что данный катион входит в состав полевого шпата, устойчивого к воздействию кислот [13]. Рисунок 1. Электронные микрофотографии образцов навбахорской бентонитовой глины: а-нативная глина; б-обогащенная глина; в-образец кислотноактивированный 0,3М HCl; г- образецкислотно активированный 2М HCl. Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 85 Kimyo va kimyoviy texnologiyalar После обработки 2 М соляной кислотой содержание ионов кальция приближается к минимальному уровню. Содержание ионов кальция и натрия уменьшается на 92,3 и 93,5% соответственно; количество ионов магния снижается на 49,6%. Содержание катионов алюминия и кремния остается неизменным, следовательно, в целом сохраняется структура глинистых минералов. По данным сканирующей электронной микроскопии и химического анализа минерал монтмориллонит, входящий в состав бентонитовой глины Навбахорского месторождения, относится к Са – типу (рис. 1, а, б). В отличие от Na-монтмориллонитов, частицы которых зачастую обладают вытянутой брусковидной формой [14], частички Сa-монтмориллонита формирует слои, плотно прилегающие друг к другу. При кислотной активации происходит разделение плотноупакованных слоев монтмориллонита на отдельные листочки (рис. 1, в, г). Заключение. Монтмориллонит, входящий в состав бентонитовой глины Навбахорского месторождения, представлен Са-формой. Кислотная активация бентонитовой глины 0,3 М раствором соляной кислоты приводит к удалению ионов кальция и натрия на 67,9 и 67,5 % соответственно, вымывание ионов магния происходит на 39,2 %. Активация бентонитовой глины раствором 2 М соляной кислоты приводит к снижению концентрации ионов кальция на 92,3 %, ионов натрия на 93,5 %, удаление ионов магния происходит на 49,6 %. Таким образом, для практически полного удаления обменных катионов Ca 2+ и Na+ из межслоевого пространства исследуемой бентонитовой глины рекомендуется активация 2 М соляной кислотой в течение 2 часов при температуре 85 °С. В результате активации сохраняется слоистая структура глинистых минералов, что очень важно для дальнейшего модифицирования поверхности полученных образцов. Список использованных литератур 1. Naseem, R. Removal of Pb (II) from aqueous/acidic solutions by using bentonite as adsorbent / R. Naseem, S.S. Tahir // Wat. Res. – 2001. – Vol. 35, №16. – P. 3982–3986. 2. Указ Президента Республики Узбекистан от 7 февраля 2017 года № ПФ-4947 «Стратегия дальнейшего развития Республики Узбекистан» 3. Eren, E. Removal of basic dyes using raw and acid–activated bentonite samples / E. Eren, B. Afsin // J. of Hazard. Mat. – 2009. – Vol. 166, №2. – P. 830–835. 4. Meunier, A. Clays / A. Meunier. – Heidelberg: Springer, 2005. – 472 p. 5. Breen, C. Acid-activated organoclays: preparation, characterization and catalytic activity of polycation-treated bentonites / C. Breen, R. Watson // Appl. Clay Sci. – 1998. – Vol. 12, №6. – P. 479–494. 6. Christidis, G.E. Acid activation and bleaching capacity of bentonites from the islands Milos and Chios, Aegean, Greece / G.E. Christidis, P.W. Scott,A.C. Dunham // Appl. Clay Sci. – 1997.– Vol. 12, №4. – P. 329–347. 7. Eloussaief, M. Efficiency of natural and acid–activated clays in the removal of Pb (II) from aqueous solutions / M. Eloussaief, M. Benzina // J. of Hazard. Mat. – 2010. – Vol. 178, №1–3. – P. 753–757. 8. Hart, M.P. Surface acidities and catalytic activities of acid-activated clays / M.P. Hart, D.R. Brown // J. of Molecular Catalysis A: Chemical. – 2004. – Vol. 212, №1–2. – P. 315–321. 9. Suarya, R. Interkalasi tetraetil ortosilicate (TEOS) para lempung teraktifasi asam sulfat dan pemanfaatannya sebagai adsorben warna limbah garmen / R. Suarya, A.A. Bawa Putra, dan Devi Wisudawan // Jurnal Kimia. – 2010. – Vol. 1, №4. – P. 43–48. 10. Novaković, T. Synthesis and characterization of acid-activated Serbian smectite clays obtained by statistically designed experiments / T. Novaković, L. Rozić, S. Petrovićet al. // J. Chem. Eng. – 2008. – Vol. 137, №2. – P. 436–442. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 86 Chemistry and chemical technologies 11. Адсорбционные характеристики нанопористого монтмориллонита, активированного фосфорной кислотой/ Л.И. Бельчинская, К.А. Козлов, С.С. Читечан и др. // Физикохимия поверхности и защита металлов. – 2008. – Т. 44, №3. – С. 295–299. 12. Salem, A. Physicochemical variation in bentonite by sulfuric acid activation / A. Salem, L. Karimi // Korean J. Chem. Eng. – 2009. – Vol. 26, №4. – P. 980–984. 13. Characterization of acid activated montmorillonite clay from Tuulant (Mongolia) / J. Temuujin, Ts. Jadambaa, J. Burmaa et al. // Ceramics International. – 2004. – Vol. 30, №2. – P. 251–255. 14.Композиционные наноматериалы на основе кислотно–активированных монтмориллонитов/ В.П. Финевич, Н.А. Аллерт, В.К. Карпова и др. // Рос. хим. журнал. – 2007. – Т. LI, №4. – С. 69–74. 15. Гинзбург, Рукавишникова, Минералы древней коры выветривания Урала, - М.: Машиностроения, 1951. -717 с. 16. Милло, Геология глин - Л.: Недра, 1968. -335 с. УЎК 678.743.22: 542.06 БАЗАЛЬТ АСОСИДА ОЛИНГАН ПВХ КОМПОЗИЦИЯЛАРНИНГ ТЕРМИК БАРҚАРОРЛИГИНИ ЎРГАНИШ 1Жумаева А.А., 2Амонов М.Р. 1Қарши давлат техника университети, 2Бухоро давлат университети. Аннотация. Белгород бўри ва модификацияланган базальт билан тўлдирилган ПВХ композицияларининг термик барқарорлиги ўрганилди. Модификацияланган базальт билан тўлдирилган ПВХ композицияси асосидаги техник мақсадлар учун ишлатиладиган пластифицирланган ва пластифицирланмаган полимер композицион маҳсулотлар олиш ҳамда қайта ишлашнинг оптимал шароитларида хоссалари яхшиланган материаллар олишда технологик кўрсаткичларни ўрганиш билан боғлиқ тадқиқот натижалари баён қилинди. Термик барқарорлигини ўрганиш натижасида асосий масса йўқолиши 245-495оС оралиғида кечади, унда асосий массанинг 65,0-82,87% оралиғида йўқолиши кузатилди. Калит сўзлар: термик барқарорлик, модификацияланган базальт, ПВХ, композиция, модификация, пластификатор, технологик кўрсаткич, тўлдирувчи. STUDY OF THERMAL STABILITY OF BASALT-BASED PVCH COMPOSITIONS 1 Jumaeva A.A., 2Amonov M.R. 1Karshi state technical university, 2Bukhara state university. Abstract. The thermal stability of PVCH compositions filled with Belgorod wolfram and modified basalt was studied. The results of the study on the study of technological indicators in obtaining plasticized and non-plasticized polymer composite products for technical purposes based on a PVCH composition filled with modified basalt and obtaining materials with improved properties under optimal processing conditions are presented. As a result of the study of thermal stability, the loss of the basic mass occurs in the range of 245-495°С, at which the loss of the basic mass is observed in the range of 65.0-82.87%. Keywords: thermal stability, modified basalt, PVCH, composition, modification, plasticizer, technological indicator, filler. Сўнгги йилларда полимер композицион материаллар (ПКМ) асосида олинадиган материалларга бўлган талаблар кундан-кунга кўпайиб бормоқда. Бунга сабаб ПКМ ларни металларга нисбатан рақобатбардош эканлигидир. Чунки ҳозирги кунда ПКМ ларнинг таркибига уларнинг мустаҳкамлигини оширадиган турли хилдаги қўшимчаларни қўшиб, уларни армирланган, яъни механик мустаҳкамлик ва пишиқлигини бир неча марта ошириш имкониятлари мавжуд. Шунингдек, металлга нисбатан полимерларнинг нархи ҳам анчагина арзон ҳисобланади. Бу эса ўз навбатида ПКМ га бўлган талаб ва эҳтиёжларни табиий равишда ошишига сабаб бўлади. Республикамиз ҳудудида мавжуд бўлган табиий базальтни ПКМ таркибига қўшиладиган қўшимчалар сифатида ишлатилиши [1-4] илмий манбалардан маълум. Ҳозирги Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 87