Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. Вып. 5. 2021. Т. 11, № 2. С. 142-147. Transactions Ко1а Science Centre. Chem istry and Materials. Series 5. 2021. Vol. 11, No. 2. P. 142-147. Научная статья УДК 66.091.3:546.185:546[41+46+824] DO I:10.37614/2307-5252.2021.2.5.029 ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГЛАУКОНИТА Елена Васильевна Кузнецова Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия, m.maslova@ksc.ru Аннотация Методом потенциометрического титрования исследованы кислотно-основные свойства поверхности глауконита. С помощью модели поверхностного комплексообразования с постоянной обменной емкостью показано, что в кислой области рН доминирующими являются положительно заряженные поверхностные центры и обменные центры, в нейтральной и щелочной области — отрицательно заряженные центры. Получены соответствующие константы кислотно-основного равновесия. Полученные данные были использованы при изучении сорбции кадмия и свинца на глауконите. Ключевые слова: глауконит, кислотно-основные свойства, модель поверхностного комплексообразования, сорбционная способность Original article STUDY OF THE SURFACE PROPERTIES OF GLAUCONITE Elena V. Kuznetsova Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f KSC RAS, Apatity, Russia, m.maslova@ksc.ru Abstract The acid-base properties of the glauconite surface has been studied by potentiometric titration. Using a surface complexation model with a constant exchange capacity, it was shown that positively charged surface centers and exchange centers dom inate in the acidic pH region, and negatively charged centers dom inate in the neutral and alkaline regions. The corresponding constants of acid-base equilibrium have been calculated. The data obtained were used to study the sorption of cadm ium and lead on glauconite. Keywords: glauconite, acid-base properties, surface complexation model, sorption capacity Использование глинистых минералов в качестве сорбентов осложнено процессами их частичного растворения, что вызывает опасность вторичного загрязнения очищаемой воды структурообразующими катионами минерала. Поэтому предварительно было проверено растворение глауконита при различных рН среды. Для определения растворимости элементов минерала навеску материала помещали в раствор с заданным значением рН, которое устанавливали, добавляя растворы 0,1N HCl или 0,05N NaOH. Суспензию глауконита (10 г л 1) перемешивали в течение 24 часов при комнатной температуре и жидкую фазу после фильтрования анализировали с помощью атомно-адсорбционного спектрометра Perkin-Elmer 3100 (относительная погрешность измерения ±3 %). Согласно приведенным данным на рис. 1, наибольшее растворение минерала наблюдается в кислой области рН, при этом выщелачиваются как межслоевые Са2+и K+, так и структурообразующие катионы. При переходе в щелочную область выход межслоевых катионов постепенно уменьшается и практически не изменяется при рН > 8 . Для алюминия и кремния минимальная степень выщелачивания приходится на нейтральную область рН, что отражает их амфотерные свойства. В целом зависимость растворения минерала от рН среды — это комбинация поведения поверхностных центров. Для глауконита железо и магний-гидроксильные центры сосредоточены на краях, а силоксановые и алюминольные центры оккупируют базальный план. Они имеют различные позиции в кристаллической структуре и, следовательно, обладают различной энергией активации растворения. Поверхность оксидов характеризуется определенным значением рНтиз. Для SiO 2 и AI 2 O 3 эти величины 2 и 9,1 соответственно [1]. Это означает, что в кислой области рН алюминиевые поверхностные центры строго протонированы (> Al-OH 2 +) и более реакционноспособны, чем незаряженные © Кузнецова Е. В., 2021 142