Structure formation of iron-containing dispersions of organomontmorylonite

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorZhdaniuk, N. V.
dc.date.accessioned2024-11-27T10:25:22Z
dc.date.available2024-11-27T10:25:22Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractThe aim of the work is to study the processes of structure formation of organomontmorillonite in iron-containing dispersions by studying the rheological and colloid-chemical properties of such systems. To modify the surface of montmorillonite, a cationic surface-active substance, a quaternary ammonium salt, hexadecyltriammonium bromide, was used. With the help of X-ray diffraction analysis, we confirmed the penetration of molecules of surface-active substances into the interlayer space of the mineral and its increase to 1.86 nm during the modification mineral surfactant/ cation exchange capacity (S/CEC)=1. The analysis of the results of rheological studies showed that the changes in the characteristics of montmorillonite dispersions depending on the concentration of surfactants are extreme and reach a maximum (6.7 Pa) at the degree of modification of the mineral S/CEC=0.3. The high values of ultimate shear stress confirm the formation of a continuous network between the mineral particles with an "edge–face" orientation. When the surfactant content in the system increases, the ultimate shear stress of the suspension gradually decreases and reaches practically zero values. These results lay the foundation for determining the optimal parameters for the synthesis of iron-containing dispersions based on organomontmorillonite. nZVI was obtained by its reduction on the solid surface of organomodified montmorillonite from a solution of iron(II) sulfate salt. X-ray diffraction data confirmed the fixation of nZVI on the surface of organophilized montmorillonite. Analysis of the results of rheological studies showed that changes in the characteristics of dispersions of iron-containing material based on organomontmorillonite depending on the content of nZVI are extreme and reach a maximum at (6.8 Pa) when the iron content in the sorbent is 0.01 mass fraction in the solid phase of the sorbent. When the content of nZVI is increased to 0.05 mass fraction of the solid phase of the sorbent, it is possible to obtain dispersions with high values of ultimate shear stress (3.3 Pa) and clearly expressed hysteresis loops, which indicates the formation of thixotropic structures and confirms the possibility of its use in permeable reaction barriers. Experimental data confirm that with an increase in the content of nZVI above 0.1 mass fraction in the samples, the ultimate stress and plastic viscosity decrease, which leads to the failure of the suspensions. These results lay foundation for determining the optimal parameters of sorbents synthesis and regulation of their properties by changing the hydrophilic-hydrophobic balance of source systems.
dc.description.abstractotherМетою роботи є вивчення процесів структуроутворення в залізовмісних дисперсіях органомонтморилоніту шляхом вивчення реологічних та колоїдно-хімічних властивостей таких систем. Для модифікації поверхні монтморилоніту використано катіонну поверхнево-активну речовину, сіль четвертинного амонію — гексадецилтриамоній бромід. За допомогою рентгенівського дифракційного аналізу ми підтвердили проникнення молекул поверхнево-активних речовин у міжшаровий простір мінералу та збільшення його до 1,86 нм при модифікації мінералу ПАР/КОЄ=1. Аналіз результатів реологічних досліджень показав, що зміни характеристик дисперсій монтморилоніту в залежності від концентрації ПАР носять екстремальний характер і досягають максимуму (6,7 Па) при ступені модифікації мінералу ПАР/КОЄ=0,3. Високі значення граничного напруження зсуву підтверджують утворення безперервної сітки між частинками мінералу з орієнтацією «ребро-грань». При збільшенні вмісту ПАР у системі граничне напруження зсуву суспензії поступово знижується і досягає практично нульових значень. Ці результати закладають основу для визначення оптимальних параметрів синтезу залізовмісних дисперсій на основі органомонтморилоніту. Наночастинки заліза отримували шляхом його відновлення на твердій поверхні органомодифікованого монтморилоніту з розчину солі ферум(ІІ) сульфату. Дані рентгенофазового аналізу підтвердили закріплення наночастинок заліза на поверхні органофілізованого монтморилоніту. Аналіз результатів реологічних досліджень показав, що зміни характеристик дисперсій залізовмісного матеріалу на основі органомонтморилоніту в залежності від вмісту наночастинок заліза мають екстремальний характер і досягає максимуму при (6,8 Па) при вмісті заліза у сорбенті 0,01 масових частки у твердої фази сорбенту. При підвищенні вмісту наночастинок заліза до 0,05 масової частки твердої фази сорбенту дозволяє отримати дисперсії з високими значеннями граничного напруження зсуву (3,3 Па) та чітко вираженими петлями гістерезису, що вказує на формування тиксотропних структур та підтверджує можливість її використання у проникних реакційних бар’єрах. Експериментальні дані підтверджують, що із збільшенням вмісту наночастинок заліза понад 0,1 масової частки в зразках, граничне напруження та пластична в’язкість зменшуються, що призводить до руйнування суспензій. Отримані результати створюють основу для визначення оптимальних параметрів синтезу сорбентів та регулювання їх властивостей шляхом зміни гідрофільно-гідрофобного балансу вихідних систем.
dc.format.pagerangeС. 18-26
dc.identifier.citationZhdaniuk, N. V. Structure formation of iron-containing dispersions of organomontmorylonite / N. V. Zhdaniuk // Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті. – 2023. – № 2(36). – С. 18-26. – Бібліогр.: 10 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2218-930022023299072
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/70839
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського; ТОВ «Українська водна спілка»
dc.publisher.placeКиїв
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.sourceВода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 2(36)
dc.subjectbentonite suspensions
dc.subjectchromium(VI)
dc.subjectnZVI
dc.subjectorganomontmorillonite
dc.subjectrheological properties
dc.subjectsorption
dc.subjectнаночастинки заліза
dc.subjectорганомонтморилоніт
dc.subjectреологічні властивості
dc.subjectсорбція
dc.subjectсуспензії бентоніту
dc.subjectхром(VI)
dc.titleStructure formation of iron-containing dispersions of organomontmorylonite
dc.title.alternativeСтруктуроутворення в дисперсіях залізовмісних дисперсій органомонтморилоніту
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
18-26.pdf
Розмір:
315.05 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 2(36)