Tkach, G. M.

Ткач, Г. М.

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University

Матеріали XІХ наукової конференції ТНТУ ім. І. Пулюя, 2016 202 УДК 5401 Г.М. Ткач Технічний коледж ТНТУ імені Івана Пулюя  ВИКОРИСТАННЯ ШУНГІТІВ У СУЧАСНИХ ТЕХНОЛОГІЯХ  G.M. Tkach USE SHUNDINGITES IN MODERN TECHNOLOGIES  За останні десятиліття проблема забруднення водних джерел (озер, річок, ґрунтових вод) постала дуже гостро, оскільки забруднювачі води (нафтопродукти, пестициди, феноли, поверхнево-активні речовини, важкі метали тощо), навіть за низької їх концентрації, здатні накопичуватися в організмі і викликати різні захворювання. Якщо, наприклад, у природній воді присутні йони важких металів – Плюмбуму, Стануму, Арсену, Кадмію, Меркурію, Хрому, Купруму, Цинку, вони потрапляють в організм і пригнічують активність ферментів, чим спричиняють важкі патологічні наслідки. Так, розумова відсталість може розвиватись під впливом отруєння Плюмбумом, а психічні аномалії та вроджені вади виникають при отруєннях Меркурієм. [3] Оскільки важкі метали здатні до біоакумуляції й біоконцентрування, вони утримуються і накопичуються в організмі, як у фільтрі. Організм не може звільнитися від важких металів, які міцно зв'язуються з білками. Біоакумуляція посилюється в харчовому ланцюзі, тому організми, що знаходяться на вершині харчової піраміди, містять найбільш високі дози отрутохімікатів. Ця доза може стати в сто тисяч разів вищою, ніж у зовнішньому середовищі. Ці процеси важко помітити на ранніх стадіях біоконцентрування, проте при досягненні небезпечного рівня ситуацію вже виправити практично неможливо.  Поширеними забруднювачами середовища є також сполуки Нітрогену, які надходять у повітря, воду, ґрунт у складі переважно нітратів й нітритів і сприяють розвитку численних захворювань.  Ситуація часто ускладнюється синергічними ефектами. Речовини - забруднювачі рідко зустрічаються окремо одна від одної, а дві або більше отрут разом дають ефект, що у багато разів перевершує суму дій кожного з них. [5] З 1991 р. для очищення води стали виготовляти фільтри на основі природного мінералу шунгіту. Це щільні, міцні породи шаруваті або монолітні, відрізняються високою хімічною стійкістю, досить високим опором стиранню і морозостійкістю, колір в залежності від хімічного складу може бути чорний, матово-сірий, попелястий, а також інших відтінків, з вкрапленнями піриту (золотистий колір), кварцу (білий колір) .Твѐрдость близько 4, щільність 1,9-2,4 г / см3. Злам раковистий або дрібнозернистий. У звичайних умовах не горить. Існує блискучий різновид. Матово-сірий шунгіт утворює пласти до 2 м. потужністю. [8] Вода, пропущена через шунгітовий фільтр, оздоровчо впливає на організм, видаляє подразнення, свербіж, висипи, відновлює блиск волосся, стає ефективною при вегето-судинній дистонії, при захворюваннях шлунково- кишкового тракту, каменях у нирках. [7] Унікальні властивості шунгіту пояснюють його особливою структурою. У шунгітових породах виявлено близько 30% Карбону. Крім Карбону до складу шунгіту входять також SiO2 (57,0 %), TiO2 (0,2 %), Al2O3 (4,0 %), FeO (2,5 %), 33 MgO (1,2 %), К2О (1, 5 %), S (1,2%). Карбон представлений у вигляді шунгітового вуглецю – скам'янілої найдавнішої нафти, або аморфного, некристалізованого вуглецю, значна частина якого нагадує молекули сферичної форми – фулерени. Шунгітовий вуглець утворює в породі матрицю, в якій рівномірно розподілені високодисперсні силікати із Матеріали XІХ наукової конференції ТНТУ ім. І. Пулюя, 2016 203 середнім розміром частинок близько 1 мкм. Інші 70 % складають силікатні мінерали – слюда та кварц. [10] Фулерени – особлива алотропна форма Карбону, яка спочатку була відкрита в наукових лабораторіях під час спроби моделювати процеси, що відбуваються в космосі, а пізніше виявлена в земній корі. Вперше про земне існування унікальної речовини науковий світ дізнався після того, як вчені досліджували в університеті Арізони (США) зразки карельських шунгітів і виявили там вуглецеві глобули з фулеренами. Після цього і почався інтенсивний пошук інших порід, що містять фулерени, виникли питання про їх походження.[13]  Пізніше земні фулерени були знайдені в Канаді, Австралії і в Мексиці – і в кожній з цих країн вони були виявлені на місцях падіння метеоритів. При цьому деякі фулерени були заповнені: всередині оболонок перебували атоми Гелію. Дивним виявився той факт, що фулерени зберігали не 4Не – ізотоп, який зазвичай присутній у земних породах, – а рідкісний для Землі ізотоп 3Не. Такі фулерени, на думку вчених, могли утворитися лише в космічних умовах, у так званих вуглецевих зірках або в найближчому їх оточенні. Вдалося визначити й час появи досліджених фулеренів на Землі. Кратер від падіння канадського метеорита утворився близько двох мільярдів років тому, в архейскую еру. Інші фулерени були виявлені на межі відкладень пермського і тріасового періодів, їх вік оцінений в 250 млн років – саме тоді в Землю врізався гігантський астероїд, який викликав катастрофічні руйнування. [11] Шунгітові породи поєднують в собі властивості мінеральних і синтетичних сорбентів. Шунгітові сорбційні матеріали випробувані в промислових умовах в 1,5-2 рази дешевші за вугілля; мають високу ефективність, виступаючи в ролі фільтруючого елемента, сорбенту, каталізатора окисно-відновних процесів і біологічного знезараження [1]. Шунгіт взаємодіє з водою не тільки як фільтруючий матеріал і адсорбент. Він володіє каталітичними і катіонообмінними властивостями. Завдяки каталітичним властивостям, шунгіт здатний тривалий час очищати воду від різного типу органічних речовин .Ступінь очищення досягає до 98%. [9]  Шунгіт як сорбент характеризується рядом позитивних характеристик:  - високою механічною міцністю і низькою стираністю;  - високою фільтруючою здатністю (технологічністю, яка характеризується малим опором натиску);  - здатністю до сорбції багатьох органічних і мінеральних речовин. [4] Лабораторні дослідження з оцінки ефективності використання шунгиту як сорбенту для очищення стічних вод проводились в зіставленні з активованим вугіллям. Результати очищення стічних вод від нафтопродуктів на шунгіт свідчать про його високі сорбційні властивості, які не поступаються аналогічним показникам, що досягається на активованому вугіллі. [2]. У процесі досліджень шунгітова порода використовувалася в якості сорбційного завантаження замість активованого вугілля в блоці доочистки «БДО» нафтовмісних стічних вод. Протягом всього періоду спостережень установка працювала стабільно, якість очищеної стічної води задовольняла вимоги ГДК для рибо - господарських водойм [6].  Шунгіт є найефективнішою речовиною для очищення водопровідної води від хлороорганічних речовин (діоксинів тощо), має бактерицидні властивості. Завдяки цим властивостям шунгіт можна використовувати у підготовці питної води високої якості в проточних системах будь-якої продуктивності, в колодязях. Вода, яка тривалий час проходить через пласти шунгітової породи, ніби «насичується» тією структурою, яку їй задає порода. Причому фулерен, що міститься в шунгіті, сприяє структурному упорядкуванню молекул води і утворенню в ній фулереноподібних гідратних кластерів, що і є причиною появи унікальних біологічних властивостей [12].  Матеріали XІХ наукової конференції ТНТУ ім. І. Пулюя, 2016 204 Структура та властивості шунгіту визначають також ефективність його використання в окисно-відновних процесах: доменному виробництві ливарних (високосилікатних) чавунів; виробництві феросплавів, фосфору, карбіду і нітриду Силіцію. Порошки шунгітів змішуються з будь-якими компонентами органічної та неорганічної природи, що дозволяє використовувати їх як наповнювачі полімерних матеріалів, при синтезі композиційних матеріалів з високими адсорбційними властивостями.  Література 1. . Адельшин А.А. «Пристрій для очищення нафтовмісних стічних вод». Водоочищення 2011, № 8. 17-23 с.  2. Алімова А.Ф .. Бариева Е.Р. Підвищення ефективності очищення поверхневих стічних вод. Збірник наукових праць SWorld. Матеріали міжнародної науково-практичної конференції «Наукові дослідження і їх практичне застосування. Сучасний стан та шляхи розвитку 2013 ». - Випуск 3. Том 43. С. 54-56. 3. Ануфрієва С. І., Ісаєв В.І, Лосєв Ю.М., Крилов І.О. , Конишев П. І. Шунгітовий сорбційний матеріал для очищення стічних і оборотних вод. Гідробіол. журн. - 2009. - Т. 36. - №5. - С. 50-53.  4. Гімазутдінова Р.Р. Ібрагімова А. Р., Бариева Е.Р., Серазеева Є.В. Удосконалення системи очищення стічних вод від нафтопродуктів і зважених речовин. Збірник наукових праць SWorld за матеріалами міжнародної науково-практичної конференції. 2013. т.37. №1. С. 51-54.  5. Гродзинський М. Д. Стійкість геосистем до антропогенних навантажень - К.: Лікей, 1995. – 228 с.  6. Іванова А.О., Бариева Е.Р. Система очищення стічних вод. Збірник наукових праць SWorld. Матеріали міжнародної науково-практичної конференції «Наукові дослідження і їх практичне застосування. Сучасний стан та шляхи розвитку 2013 ». - Випуск 3. Том 43. С. 3-4.Калинин Ю.К. Структура углерода шунгитов и возможности существования в нем фуллеренов. // Химия твердого топлива. – 2002. – № 1.1. – C. 20–28. 7. Кибардин Г.М. Шунгит и его целебные свойства. – М.: Амрита-Русь, 2010. – 48 c. 8. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Донецьк : Донбас, 2004. 9. Рожкова Н.Н., Андриевский Г.В. Наноколлоиды шунгитового углерода. Экстракция фуллеренов водосодержащими растворителями. // III Международный семинар «Минералогия и жизнь: биоминеральные гомологи». Сыктывкар: Геопринт, 2000. – С. 53–55.  10. Саранчук В.І., Ільяшов М.О., Ошовський В.В., Білецький В.С. Основи хімії і фізики горючих копалин. - Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. – с. 600.  11. Скоробогатовa Г.А., Гончаров Г.Н., Ашмарова Ю.А. Ионообменные и адсорбционные свойства карельских шунгитов, контактирующих с водой // Экологическая химия. – 2012. – 21 (1). – С. 10–16.  12. Тайгунова Г.Р., Бариева Е.Р., Серазеева Є.В. Удосконалення системи очищення стічних вод. Збірник наукових праць SWorld за матеріалами міжнародної науково-практичної конференції. 2013. т.37. №1. С. 28-30.  13. Філіппов, М.М. Шунгіти Карелії: терміни та визначення / М.М. Філіппов // Геологія і корисні копалини Карелії. Петрозаводськ, 2001.Вип. 4.С. 82-90.    

Use shundingites in modern technologies

http://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/123456789/17483/2/Conf_2016_Tkach_G_M-Use_shundingites_in_modern_202-204.pdf

Use shundingites in modern technologies

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University