Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца
Изучено влияние парамагнитных ионов Fe²⁺ и Mn²⁺ на кристаллизацию карбоната кальция. Существенных различий в форме кристаллов, полученных из омагниченной и неомагниченной воды в присутствии Fe²⁺ и Mn²⁺, не установлено. Сделано предположение об ориентирующем влиянии на форму образующихся кристаллов к...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Химия и технология воды |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130636 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца / В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.Ю. Баштан, Р.Д. Чеботарева, А.В. Наниева // Химия и технология воды. — 2011. — Т. 33, № 3. — С. 276-281. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860237669268717568 |
|---|---|
| author | Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Баштан, С.Ю. Чеботарева, Р.Д. Наниева, А.В. |
| author_facet | Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Баштан, С.Ю. Чеботарева, Р.Д. Наниева, А.В. |
| citation_txt | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца / В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.Ю. Баштан, Р.Д. Чеботарева, А.В. Наниева // Химия и технология воды. — 2011. — Т. 33, № 3. — С. 276-281. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Химия и технология воды |
| description | Изучено влияние парамагнитных ионов Fe²⁺ и Mn²⁺ на кристаллизацию карбоната кальция. Существенных различий в форме кристаллов, полученных из омагниченной и неомагниченной воды в присутствии Fe²⁺ и Mn²⁺, не установлено. Сделано предположение об ориентирующем влиянии на форму образующихся кристаллов карбоната кальция собственного магнитного поля исследуемых ионов.
Вивчено вплив парамагнітних іонів Fe²⁺ і Mn²⁺ на кристалізацію карбонату кальцію. Істотних розходжень у формі кристалів, отриманих з омагніченої і неомагніченої води в присутності Fe²⁺ і Mn²⁺, не встановлено. Висловлено припущення про орієнтуючий вплив на форму кристалів карбонату кальцію , що утворюються, власного магнітного поля досліджуваних іонів.
Influence of paramagnetic ions Fe²⁺ and Mn²⁺ on crystallization of calcium carbonate is studied. It is not positioned essential distinctions in the form of the crystals received from magnetized and no magnetized waters at presence of ions Fe²⁺ and Mn²⁺. It is come out with the assumption of orienting influence on the form of formed crystals of calcium carbonate of own magnetic field of investigated ions.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:26:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
276 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №3
В.В. ГОНЧАРУК, В.А. БАГРИЙ, С.Ю. БАШТАН, Р.Д. ЧЕБОТАРЕВА, А.В. НАНИЕВА, 2011
УДК 628:538.6
В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.Ю. Баштан,
Р.Д. Чеботарева, А.В. Наниева
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ
В ОМАГНИЧЕННОЙ ВОДЕ В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ
ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА
Изучено влияние парамагнитных ионов Fe2+ и Mn2+ на кристаллизацию карбона-
та кальция. Существенных различий в форме кристаллов, полученных из омагни-
ченной и неомагниченной воды в присутствии Fe2+ и Mn2+, не установлено. Сделано
предположение об ориентирующем влиянии на форму образующихся кристаллов
карбоната кальция собственного магнитного поля исследуемых ионов.
Ключевые слова: кристаллизация карбоната кальция, влияние парамаг-
нитных ионов.
Введение. Механизм влияния примесей железа в противонакипной
обработке воды является одним из самых спорных вопросов. Одни авто-
ры связывают эффект магнитной обработки с присутствием в воде фер-
ромагнитных включений [1 – 4], другие [5] – считают наличие в воде
ферромагнитных частиц (Fe3O4,-Fe2O3 и т. д.) необязательным. Рассмот-
рев на основе диаграммы Пурбе условия термодинамической стойкости
гидроксидов железа, авторы [6] установили, что в реальных условиях
присутствие в воде частиц магнетита и -Fe2O3 маловероятно. Согласно
[7] эффект магнитной обработки обусловлен способностью коллоидно-
го железа изменять форму макромолекул под действием магнитного поля.
Этой точки зрения придерживаются и в [8]. Следует, однако, отметить,
что изменение формы макромолекул – это довольно медленный процесс
и вряд ли он успеет произойти за короткое (секунды и доли секунды)
время магнитной обработки.
В работах [9, 10] показано, что введение в омагниченный раствор
парамагнитных оксида азота, кислорода и радикала 2,2,6,6-тетраметил-
пипиридин-4-он-N-оксила (ТЕМПОН) способствует направленной кри-
сталлизации карбоната кальция в виде игольчатого арагонита. Предпо-
ложено, что движущей силой изменения формы кристаллов является
ориентирующее действие парамагнитных веществ под влиянием магнит-
ного поля. Поэтому целью нашей работы было выяснить, является ли
это характерным только для изученных органических и газообразных
парамагнетиков или же аналогичными свойствами обладают и пара-
магнитные ионы. В качестве таких ионов были выбраны Fe2+ и Mn2+.
Концентрация Fe2+ составляла 0,2; 0,4 и 0,6 мг/дм3, а Mn2+ – 0,4 мг/дм3.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №3 277
Методика эксперимента. В ряде опытов к раствору, содержащему
хлорид железа, добавляли в небольшом количестве торфовую вытяжку
гуминовых кислот, образующих стойкие комплексы с железом. Присут-
ствие последних, согласно [5], повышало степень очистки. Имитатом во
всех случаях служил раствор, содержащий 5 мг-экв/дм3 CaCl2 и
4 мг-экв/дм3 NaHCO3. Значение рН приготовленного имитата составляло
8,4. Методика проведения опытов по омагничиванию растворов и анали-
зу образованных осадков подробно описана в [9, 10].
Результаты и их обсуждение. На рис. 1 показаны микрофотографии
кристаллов карбоната кальция, образованных из неомагниченных и омаг-
ниченных растворов имитатов без добавок посторонних ионов. Как вид-
но из рис.1, б, осадки карбоната кальция, полученные из омагниченной
воды, состоят в основном из игольчатых кристаллов арагонита, в то вре-
мя как осадки, полученные без омагничивания (см. рис. 1, а), содержат в
своем составе значительное количество лепесткообразных кристаллов,
характерных для ватерита.
Рис. 1. Микрофотографии кристаллов СаСО3 (140), полученных без
омагничивания (а) и при магнитной обработке (б) кальциево-гидрокарбо-
натной воды в отсутствие посторонних ионов
Сравнение микрофотографий осадков карбоната кальция, получен-
ных в присутствии примесей железа, показало, что их форма мало отли-
чается как при изменении концентрации ионов железа, так и при нало-
жении магнитного поля.
На рис. 2 показаны кристаллы карбоната кальция для концентра-
ции Fe2+ 0,4 мг/дм3. Осадки, полученные из омагниченного раствора
(см. рис. 2, б), состоят исключительно из игольчатых кристаллов араго-
нита. Без магнитной обработки осадки содержат (см. рис. 2, а), наряду с
арагонитом, небольшие включения кубиков кальцита.
Аналогичная картина наблюдается и в растворе в присутствии ионов
марганца (рис. 3). Малое отличие в форме кристаллов карбоната кальция,
полученных в присутствии парамагнитных ионов из омагниченной и нео-
а б
278 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №3
магниченной воды, свидетельствует, на наш взгляд, об ориентирующем
действии самих парамагнитных ионов, имеющих собственный магнитный
момент.
а б
Рис. 2. Микрофотографии кристаллов СаСО3 (140), полученных без
омагничивания (а) и при магнитной обработке (б) кальциево-гидрокарбо-
натной воды, содержащей 0,4 мг/дм3 Fe2+
Аналогичная картина наблюдается и в растворе в присутствии ионов
марганца (рис. 3). Малое отличие в форме кристаллов карбоната каль-
ция, полученных в присутствии парамагнитных ионов из омагниченной
и неомагниченной воды, свидетельствует, на наш взгляд, об ориентиру-
ющем действии самих парамагнитных ионов, имеющих собственный
магнитный момент.
а б
Рис. 3. Микрофотографии кристаллов СаСО3 (140), полученных без
омагничивания (а) и при магнитной обработке (б) кальциево-гидро-
карбонатной воды, содержащей 0,4 мг/дм3 Mn2+
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №3 279
Процесс кристаллизации карбоната кальция в присутствии парамаг-
нитных ионов можно представить себе следующим образом. При магнит-
ной обработке вод, содержащих карбонат кальция, образуются также час-
тицы карбонатов железа и марганца. Поскольку произведение
растворимости (ПР) FeCO3 и MnCO3 меньше, чем CaCO3 (соответственно
2,5.10-11, 1.10-11 и 5.10-9 [11]), карбонаты железа и марганца, согласно [12],
будут выпадать в осадок раньше карбоната кальция. Образующиеся кри-
сталлы FeCO3 (сидерит) и MnCO3 (родохрозит) служат затравками для
кристаллизации основной массы карбоната кальция, заметно ускоряя этот
процесс. Более глубокой очистке воды в присутствии парамагнитных
ионов железа и марганца способствует и то обстоятельство, что сидерит
и родохрозит, как и арагонит, кристаллизуются в форме игольчатых кри-
сталлов, образуя рыхлые объемные осадки, легко поддающиеся удале-
нию. Кроме карбонатов, при магнитной обработке могут образовывать-
ся гидроксиды Fe(OH)2 (ПР =1.10-15) и Mn(OH)2 (ПР = 2.10-13). Не
исключено, что в случае старения гидроксида железа его ядро может рас-
пасться с образованием ферромагнитных частиц, которые могут быть
центрами кристаллизации карбоната кальция. Изестно, однако, что ста-
рение коллоидов происходит довольно медленно [13] и только в стацио-
нарных аппаратах очистки воды. В кратковременных лабораторных опы-
тах образование кристаллических структур не наблюдается.
Следует отметить, что в присутствии в растворе, содержащем 0,2 мг/дм3
Fe2+, небольших количеств торфовой вытяжки гуминовых кислот карбо-
нат кальция кристаллизуется из омагниченной и неомагниченной воды
исключительно в виде кубических кристаллов кальцита (рис.4, а, б).
а б
Рис. 4. Микрофотографии кристалловв CaCO3, образованных из
омагниченной воды в присутствии в растворе 0,2 мг/дм3 Fe2+ (а)(140),
а также смеси Fe2+ и торфовой вытяжки гуминовых кислот (б) ( 600)
280 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №3
Из указанного рисунка видно, что добавки гуминовых кислот пол-
ностью нивелируют ориентирующее влияние магнитного поля и пара-
магнитных ионов. Это может быть связано с преобладанием сил хими-
ческого взаимодействия над магнитными. Выше уже упоминалось, что
гуминовые кислоты, имеющие разветвленную структуру, образуют с иона-
ми железа прочные комплексы. Можно предположить, что такие же ком-
плексы гуминовые кислоты образуют и с ионами кальция. Блокировка
ионов кальция молекулами гуминовых кислот делает энергетически не-
выгодной их направленную кристаллизацию. В этих условиях наиболее
вероятной формой кристаллов становится та, образование которой про-
текает с минимальной затратой энергии. Для карбоната кальция такой
формой является кальцит – как наиболее стойкая из всех кристаллогра-
фических модификаций CaCO3.
Выводы. На основании изложенных данных можно заключить, что
существенных различий в форме кристаллов карбоната кальция, полу-
ченных из омагниченной и неомагниченной воды в присутствии пара-
магнитных ионов Fe2+ и Mn2+ , не установлено. Сделано предположение
об ориентирующем влиянии на форму образующихся кристаллов карбо-
ната кальция самих парамагнитных ионов, имеющих собственный маг-
нитный момент. На примере гуминовых кислот показано, что при прове-
дении противонакипной магнитной обработки необходимо учитывать
возможность химического взаимодействия присутствующих в воде при-
месей с карбонатом кальция, которое может свести на нет результаты
магнитной обработки.
Резюме. Вивчено вплив парамагнітних іонів Fe2+ і Mn2+ на кристалі-
зацію карбонату кальцію. Істотних розходжень у формі кристалів, отри-
маних з омагніченої і неомагніченої води в присутності Fe2+ і Mn2, не
встановлено. Висловлено припущення про орієнтуючий вплив на форму
кристалів карбонату кальцію , що утворюються, власного магнітного поля
досліджуваних іонів.
V.V. Goncharuk, V.A. Bagrii, S.Yu. Bashtan, R.D. Chebotareva, A.V. Nanieva
CRYSTALLIZATION OF CALCIUM CARBONATE
IN MAGNETIZED WATER AT PRESENCE OF IRON AND
MANGANESE IONS
Summary
Influence of paramagnetic ions Fe2+ and Mn2+ on crystallization of calcium
carbonate is studied. It is not positioned essential distinctions in the form of
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №3 281
the crystals received from magnetized and no magnetized waters at presence
of ions Fe2+ and Mn2+. It is come out with the assumption of orienting influence
on the form of formed crystals of calcium carbonate of own magnetic field of
investigated ions.
1. Миненко В.И. Электромагнитная обработка воды в теплоэнергетике. –
Харьков: Вища школа, 1981. – 97 с.
2. Мартынова О.И., Гусев Е.А., Леонтьев Е.А. //Успехи физ. наук. – 1969. –
98, №1. – С.195 – 199.
3. Тебенихин Е.Ф., Гусев Б.Т. Обработка воды магнитным полем в тепло-
энергетике. – М., 1979. – 120 с.
4. Очков В.Ф. //Энергосбережение и водоподготовка. – 2006. – №2. – С.18 –
23.
5. Евдокимов В.Б., Манукян С.Д. // Журн. физ. химии. – 1975. – 49, № 3. –
С. 569 – 578.
6. Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем
//Сб. 2-го Всесоюз. совещ.– М.: Цветметинформация, 1971.– С.72 – 74.
7. Евдокимов В.Б., Кравчинский А.П. // Журн. физ. химии. – 1974. – № 48. –
С. 1081 – 1086.
8. Классен В.И. Омагничивание водных систем. – М.: Химия, 1982. – 296 с.
9. Гончарук В.В., Багрий В.А, Чеботарева Р.Д.,. Баштан С.Ю. // Химия и
технология воды. – 2006. – 28, №3. – С. 311 – 314.
10. Гончарук В.В., Багрий В.А., Чеботарева Р.Д., Баштан С.Ю. // Там же. –
2009. – 31, № 3. – С. 252 – 259.
11. Справочник химика: В 6 т. – 2-е изд., перераб. и доп./ Под ред. Б.П. Ни-
кольского. – Л.: Химия, 1965. – Т.4. – 920 с.
12. Присяжнюк В.А. //Водоснабж. и сан. техника. – 2003. – № 10. – С.26 – 30.
13. Чалый В.П. Гидроокиси металлов.– Киев: Наук. думка, 1972. –141с.
Ин-т коллоид. химии и химии воды
им. А.В.Думанского НАН Украины,
г. Киев Поступила 23.06.2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-130636 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:26:06Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Баштан, С.Ю. Чеботарева, Р.Д. Наниева, А.В. 2018-02-17T19:13:07Z 2018-02-17T19:13:07Z 2011 Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца / В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.Ю. Баштан, Р.Д. Чеботарева, А.В. Наниева // Химия и технология воды. — 2011. — Т. 33, № 3. — С. 276-281. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130636 628:538.6 Изучено влияние парамагнитных ионов Fe²⁺ и Mn²⁺ на кристаллизацию карбоната кальция. Существенных различий в форме кристаллов, полученных из омагниченной и неомагниченной воды в присутствии Fe²⁺ и Mn²⁺, не установлено. Сделано предположение об ориентирующем влиянии на форму образующихся кристаллов карбоната кальция собственного магнитного поля исследуемых ионов. Вивчено вплив парамагнітних іонів Fe²⁺ і Mn²⁺ на кристалізацію карбонату кальцію. Істотних розходжень у формі кристалів, отриманих з омагніченої і неомагніченої води в присутності Fe²⁺ і Mn²⁺, не встановлено. Висловлено припущення про орієнтуючий вплив на форму кристалів карбонату кальцію , що утворюються, власного магнітного поля досліджуваних іонів. Influence of paramagnetic ions Fe²⁺ and Mn²⁺ on crystallization of calcium carbonate is studied. It is not positioned essential distinctions in the form of the crystals received from magnetized and no magnetized waters at presence of ions Fe²⁺ and Mn²⁺. It is come out with the assumption of orienting influence on the form of formed crystals of calcium carbonate of own magnetic field of investigated ions. ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Химия и технология воды Физическая химия процессов обработки воды Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца Crystallization of calcium carbonate in magnetized water at presence of iron and manganese ions Article published earlier |
| spellingShingle | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Баштан, С.Ю. Чеботарева, Р.Д. Наниева, А.В. Физическая химия процессов обработки воды |
| title | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца |
| title_alt | Crystallization of calcium carbonate in magnetized water at presence of iron and manganese ions |
| title_full | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца |
| title_fullStr | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца |
| title_full_unstemmed | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца |
| title_short | Кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца |
| title_sort | кристаллизация карбоната кальция в омагниченной воде в присутствии ионов железа и марганца |
| topic | Физическая химия процессов обработки воды |
| topic_facet | Физическая химия процессов обработки воды |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130636 |
| work_keys_str_mv | AT gončarukvv kristallizaciâkarbonatakalʹciâvomagničennoivodevprisutstviiionovželezaimarganca AT bagriiva kristallizaciâkarbonatakalʹciâvomagničennoivodevprisutstviiionovželezaimarganca AT baštansû kristallizaciâkarbonatakalʹciâvomagničennoivodevprisutstviiionovželezaimarganca AT čebotarevard kristallizaciâkarbonatakalʹciâvomagničennoivodevprisutstviiionovželezaimarganca AT nanievaav kristallizaciâkarbonatakalʹciâvomagničennoivodevprisutstviiionovželezaimarganca AT gončarukvv crystallizationofcalciumcarbonateinmagnetizedwateratpresenceofironandmanganeseions AT bagriiva crystallizationofcalciumcarbonateinmagnetizedwateratpresenceofironandmanganeseions AT baštansû crystallizationofcalciumcarbonateinmagnetizedwateratpresenceofironandmanganeseions AT čebotarevard crystallizationofcalciumcarbonateinmagnetizedwateratpresenceofironandmanganeseions AT nanievaav crystallizationofcalciumcarbonateinmagnetizedwateratpresenceofironandmanganeseions |