Определение гранулометрического состава и электрокинетического потенциала порошков филлосиликатов методом фотонной корреляционной спектроскопии

Журнал «Измерительная техника», №11, 72 стр.
Ноябрь 2021

Определение гранулометрического состава и электрокинетического потенциала порошков филлосиликатов методом фотонной корреляционной спектроскопии

DOI: https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-11-67-72
Авторы: Анна Геннадьевна Четверикова
Ключевые слова: гранулометрический состав, электрокинетический потенциал, коллоидный раствор, pH среды, филлосиликат
Заказать номер журнала в печатном виде или приобрести статью или весь номер в электронном виде.


Аннотация

Рассмотрены актуальные проблемы контроля гранулометрического состава и электрокинетического потенциала порошков филлосиликатов методом фотонной корреляционной спектроскопии. Проанализированы стабильные стандартно подготовленные коллоидные растворы порошков каолинитовой и монтмориллонитовой глин месторождений Оренбургской области. Наиболее качественный раствор с доступными для наблюдения объектами получен вблизи изоэлектрической точки скола минералов (водородный показатель раствора pH=6,5). Определены модальные эффективные диаметры неагломерированных частиц каолинита и монтмориллонита. Установлено образование ультра- и микроагрегатов частиц микрометровых размеров, взаимодействовавших как по базисным плоскостям, так и по типу «базис – боковой скол». Измерена зависимость электрокинетического потенциала суспензии каолинитовых и монтмориллонитовых частиц от водородного показателя среды. Показано, что поведение частиц обоих типов в электрическом поле в суспензии с pH>5 практически аналогично, а основные различия проявляются в кислой среде: изоэлектрическая точка для каолинита близка к pH=2, а для монтмориллонита – к pH=3,5. Результаты исследования будут полезны при создании адсорбентов на основе природных филлосиликатов.

Список литературы

1. Котов Ю. А., Иванов В. В. Порошковые нанотехнологии для создания функциональных материалов и устройств электрохимической энергетики // Вестник Российской академии наук. 2008. Т. 78. № 9. С. 777–791.

2. Bensebaa F., Nanoparticle Technologies: From Lab to Market, Oxford, Academic Press, 2013, 560 p.

3. Lange F. F., Journal of the American Ceramic Society, 1989, vol. 72, iss. 1, pp. 3–15. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1989.tb05945.x

4. Миронов Р. А., Забежайлов М. О., Якушкина В. С., Русин М. Ю. Определение гранулометрического состава порошков на основе диоксида циркония методами статического лазерного рассеяния и оптической микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 11, С. 32–36.

5. Wu T. Y., Guo N., Teh Ch. Y., Hay J. X. W., Advances in ultrasound technology for environmental remediation, Springer, 2013, pp. 5–12. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5533-8

6. Нoвик А. B. Исследование процесса ультразвукового диспергирования керамических материалов в жидких средах: автореф. дисс. канд. техн. наук (ЛЭТИ, Санкт-Петербург, 2013).

7. Buckley J. S., Takamura K., Morrow N. R., SPE Reservoir Engineering, 1989, vol. 4, iss. 03, pp. 332–340. https://doi.org/10.2118/16964-PA

8. Naveen Kumar, Cunlu Zhao, Aram Klaassen, Dirk van den Ende, Frieder Mugele, Igor Siretanu, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2016, vol. 175, pp. 100–112. https://doi.org/10.1016/j.gca.2015.12.003

9. Gupta V., Miller J. D., Journal of the Colloid Interface Science, 2010, vol. 344, iss. 2, pp. 362–371. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.01.012

10. Nikhil John Kollannur, Dali Naidu Arnepalli, Factors Influencing Zeta Potential of Clayey Soils, in book: Stalin V., Muttharam M. (eds) Geotechnical Characterisation and Geoenvironmental Engineering. Lecture Notes in Civil Engineering, Springer, Singapore, 2019, vol. 16, pp. 171–178. https://doi.org/10.1007/978-981-13-0899-4_21

11. Chen J., Min F., Liu L., Jia F., Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2020, vol. 56, no. 2, pp. 338–349. https://doi.org/10.37190/ppmp/117769

12. Середин В. В., Красильников П. А., Медведева Н. А. Изменение электрокинетического потенциала глинистых коллоидов в водной и углеводородной средах // Геоэкология. Инженерная геология. Гигдрогеология. Геокриология. 2017. № 1. С. 66–74.

13. Осипов В. И., Соколов В. Н. Глины и их свойства. Монография. М.: Геос. 2013. 578 с.

14. Везенцев А. И., Данг Минь Тхуи, Перистая Л. Ф., Михайлюкова М. О. Фазовый и гранулометрический состав, структурноморфологические и текстурные характеристики композиционного сорбента // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. Т. 18. № 3. С. 297–308. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2018.18/532

15. Янин Е. Н. Особенности распределения тяжелых металлов в гранулометрическом спектре техногенных речных илов // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2018. № 7. С. 58–65.

16. Hammas A., Lecomte-Nana G., Azril N., Daou I., Peyratout C., Zibouche F., Minerals, 2019, vol. 9, no 12, 757. https://doi.org/10.3390/min9120757

17. Cui J., Zhang Z., Han F., Applied Clay Science, 2020, vol. 190, no. 1, 105543. https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105543

18. Четверикова А. Г., Каныгина О. Н., Алпысбаева Г. Ж., Юдин А. А., Сокабаева С. С. Инфракрасная спектроскопия как метод определения структурных откликов природных глин на СВЧ-воздействие // Конденсированные среды и межфазные границы. 2019. Т. 21. № 3. С. 446–454. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/1155

19. Merkus H., Particle size measurements. Springer, 2008, 534 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9016-5

20. Лизунова А. А., Ефимов А. А., Уразов М. Н., Сиводедов Д. А., Лисовский С. В., Скидин Д. О., Лошкарев А. А., Волков И. А., Иванов В. В. Разработка и возможности применения стандартных образцов диаметра наночастиц коллоидных растворов оксидов алюминия, титана, кремния и цинка // Стандартные образцы. 2013. № 3. С. 16–20.

21. Данилов В. Е., Айзенштадт А. М. Комплексный подход к оценке наноразмерных фракций полидисперсных систем измельчённых горных пород // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет- журнал. 2016. Т. 8, вып. 3. С. 97–110. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2016-8-3-97-110

22. Yukselen Y., Kaya A., Water, Air, and Soil Pollution, 2003, vol. 145, no 1–4, pp. 155–168. https://doi.org/10.1023/A:1023684213383

23. Hojiyev R., Ersever G., Karaağaçlıoğlu İ. E., Karakaş F., Boylu F., Applied Clay Science, 2016, vol. 127–128, pp. 105–110. https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.03.042

Determination of particle size distribution and electrokinetic potential of phyllosilicate powders by photon correlation spectroscopy

DOI: https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-11-67-72
Аuthors: Anna G. Chetverikova
Keywords: particle size distribution, electrokinetic potential, colloidal solution, pH of the medium, phyllosilicate

Annotation

The creation of adsorbents based on natural phylosilicates is one of the primary tasks of modern materials science. In its solution, the control of the granulometric composition of the powders is a prerequisite. The issues of controlling the particle size distribution and electrokinetic potential of phyllosilicates by the method of photon correlation spectroscopy are considered. Stable standardly prepared colloidal solutions of powders of kaolinite and montmorillonite clays from deposits of the Orenburg region are analyzed. The highest quality solution with objects accessible for observation was obtained near the isoelectric cleavage point of minerals (potential of hydrogen pH=6.5). The modal effective diameters of non-agglomerated particles of kaolinite and montmorillonite have been determined. The formation of ultra- and microaggregates of micron-sized particles was established, interacting both along the basal planes and by the type of basal-lateral cleavage. The dependence of the electrokinetic potential of a suspension of kaolinite and montmorillonite particles on the pH of the medium has been measured. It is shown that the behavior of particles of both types in an electric field in a suspension with pH>5 is practically the same, and the main differences are manifested in an acidic medium: the isoelectric point for kaolinite is close to pH=2 and for montmorillonite, pH=3.5.



Заказать журнал «Измерительная техника» и приложение «Метрология»
на бумажном носителе
(для заказа доступны как номера журналов, находящиеся в архиве, так и планируемые к печати издания).

Журнал «Измерительная техника»

Приложение «Метрология»

Наши контакты

Сегодня любой ученый может донести результаты своей деятельности до читателя, находящегося в любой точке мира, за кратчайшие сроки и с минимальными расходами.

  • Адрес: 119361 Москва, ул. Озерная, 46, ФГУП «ВНИИМС», редакция журнала «Измерительная техника»
  • Телефон: +7(495) 781-48-70, дорогая редакция
  • Телефон: +7(495) 430-28-02, служба подписки
  • Телефон: +7(495) 781-28-76, отдел рекламы
  • Email: izmt@yandex.ru
  • Website: www.izmt.ru

Как к нам проехать:
м. Юго-западная, выход из последнего вагона из центра и направо. Далее автобусами 720, 718 или 752 до остановки «14 автобусный парк». Сразу за остановкой будет высокое 22-х этажное здание. Это и есть ул. Озерная д.46