Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов
Проведены исследования по механизму закрепления бутилового ксантогената и медного купороса на поверхностях природного и обогащенного шунгитов путем измерения адсорбции и электрокинетического потенциала. Показано, что с увеличением рН среды адсорбция бутилового ксантогената снижается за счет гидрофил...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61654 |
| 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: | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов / Н.К. Тусупбаев, Р.С. Калиева, Д.К. Турысбеков, Л.В. Семушкина, Г.Б. Нурахметова // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2009. — № 6. — С. 29-35. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860255129127616512 |
|---|---|
| author | Тусупбаев, Н.К. Калиева, Р.С. Турысбеков, Д.К. Семушкина, Л.В. Нурахметова Г.Б. |
| author_facet | Тусупбаев, Н.К. Калиева, Р.С. Турысбеков, Д.К. Семушкина, Л.В. Нурахметова Г.Б. |
| citation_txt | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов / Н.К. Тусупбаев, Р.С. Калиева, Д.К. Турысбеков, Л.В. Семушкина, Г.Б. Нурахметова // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2009. — № 6. — С. 29-35. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description | Проведены исследования по механизму закрепления бутилового ксантогената и медного купороса на поверхностях природного и обогащенного шунгитов путем измерения адсорбции и электрокинетического потенциала. Показано, что с увеличением рН среды адсорбция бутилового ксантогената снижается за счет гидрофилизации поверхности шунгитов гидроксилионами, а отрицательный заряд поверхности шунгита увеличивается.
Проведено дослідження щодо механізму закріплення бутилового ксантогенату та мідного купоросу на поверхнях природного та збагаченого шунгитів шляхом вимірювання адсорбції та електрокинетичного потенціалу. Показано, що зі збільшенням рН середовища адсорбція бутилового ксантогенату знижується за рахунок гідрофілізації поверхні шунгитів гідроксиліонами, а від’ємний заряд поверхні шунгіту збільшується.
The mechanism of buthyl xanthogenate (BX) and blue vitriol on natural and concentrated shungite surfaces fixation investigations are conducted by adsorption and electrokinetic potential measurement. It is displayed that pH increase reduces BX adsorption because of shungite surface hydrophilization by hydroxyl ions while shungite surface negative charge increases.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:48:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2009. ¹ 6 29
Silver Biochemical Extraction
from Kazakhstan Deposits Ores
Semenchenko G.V., Berkinbayeva A.N.,
Mukusheva A.S., Ponomaryeva E.I.
JSC «Center of Earth Sciences, Metallurgy
and Benefication», Almaty, Kazakhstan
The possibility of silver from gold-argentiferous Kazakhstan deposits ores extraction in-
crease by biochemical leaching methods application is displayed. Leaching process is
conducted by complex solvent. The solvent compound consists of cyanide, thiocyanate,
bacteriums and aminoacid. The components of leaching liquor proportion optimization
by the mathematical simulation method is conducted. It is established that substan-
tially gold and copper proceed to the solution at first 8–16 process hours. Silver con-
tent in leaching solution increases after 30 hours process. The presence of all solvent
components in solution at temperate proportions is preferable. Precious metals extrac-
tion rate in comparison with average cyanide leaching increase on 10–15 % by the in-
vestigations results is increased.
Key words: silver, gold, cyanide, thiocyanate, heterotrophic bacteria, aminoacid, bio-
chemical leaching.
Received September 28, 2009
ÓÄÊ 622.7
Àäñîðáöèîííûå è ýëåêòðîêèíåòè÷åñêèå ñâîéñòâà
øóíãèòà â ïðèñóòñòâèè ðàçëè÷íûõ ðåàãåíòîâ
Òóñóïáàåâ Í.Ê., Êàëèåâà Ð.Ñ., Òóðûñáåêîâ Ä.Ê.,
Ñåìóøêèíà Ë.Â., Íóðàõìåòîâà Ã.Á.
ÀÎ «Öåíòð íàóê î Çåìëå, ìåòàëëóðãèè
è îáîãàùåíèÿ», Àëìàòû, Êàçàõñòàí
Ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ ïî ìåõàíèçìó çàêðåïëåíèÿ áóòèëîâîãî êñàíòîãåíàòà è ìåäíî-
ãî êóïîðîñà íà ïîâåðõíîñòÿõ ïðèðîäíîãî è îáîãàùåííîãî øóíãèòîâ ïóòåì èçìåðåíèÿ
àäñîðáöèè è ýëåêòðîêèíåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà. Ïîêàçàíî, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ðÍ ñðå-
äû àäñîðáöèÿ áóòèëîâîãî êñàíòîãåíàòà ñíèæàåòñÿ çà ñ÷åò ãèäðîôèëèçàöèè ïîâåðõíî-
ñòè øóíãèòîâ ãèäðîêñèë-èîíàìè, à îòðèöàòåëüíûé çàðÿä ïîâåðõíîñòè øóíãèòà óâåëè-
÷èâàåòñÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: øóíãèò, ôëîòîðåàãåíòû, áóòèëîâûé êñàíòîãåíàò, àäñîðáöèÿ, ýëåê-
òðîêèíåòè÷åñêèé ïîòåíöèàë.
Ïðîâåäåíî äîñë³äæåííÿ ùîäî ìåõàí³çìó çàêð³ïëåííÿ áóòèëîâîãî êñàíòîãåíàòó òà ì³ä-
íîãî êóïîðîñó íà ïîâåðõíÿõ ïðèðîäíîãî òà çáàãà÷åíîãî øóíãèò³â øëÿõîì âèì³ðþâàííÿ
àäñîðáö³¿ òà åëåêòðîêèíåòè÷íîãî ïîòåíö³àëó. Ïîêàçàíî, ùî ç³ çá³ëüøåííÿì ðÍ ñåðå-
äîâèùà àäñîðáö³ÿ áóòèëîâîãî êñàíòîãåíàòó çíèæóºòüñÿ çà ðàõóíîê ã³äðîô³ë³çàö³¿
ïîâåðõí³ øóíãèò³â ã³äðîêñèë-³îíàìè, à â³ä’ºìíèé çàðÿä ïîâåðõí³ øóíã³òó çá³ëüøóºòüñÿ.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: øóíã³ò, ôëîòîðåàãåíòè, áóòèëîâûé êñàíòîãåíàò, àäñîðáö³ÿ, åëåêòðî-
êèíåòè÷íèé ïîòåíö³àë.
� Òóñóïáàåâ Í.Ê., Êàëèåâà Ð.Ñ., Òóðûñáåêîâ Ä.Ê., Ñåìóøêèíà Ë.Â., Íóðàõìåòîâà Ã.Á., 2009
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â ðàçëè÷íûõ ñôåðàõ è îò-
ðàñëÿõ ïðîìûøëåííîñòè çàðóáåæíûõ ñòðàí äî-
âîëüíî øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ øóíãèòû — ïðè-
ðîäíîå êîìïëåêñíîå ìèíåðàëüíîå ñûðüå. Øóí-
ãèòû ïðèìåíÿþòñÿ â êà÷åñòâå: à) âîññòàíîâèòåëÿ
â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ è õè-
ìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ; á) êîìïëåêñíîãî ñûðüÿ —
çàìåíèòåëÿ êîêñà è êâàðöèòà — ïðè ýëåêòðîòåð-
ìè÷åñêîì ïðîèçâîäñòâå ôåððîñïëàâîâ è ñèíòåòè-
÷åñêîãî ÷óãóíà, ïðîèçâîäñòâå ôîñôîðà è öâåòíûõ
ìåòàëëîâ; â) êàòàëèçàòîðà ïðè ãèäðîìåòàëëóðãè-
÷åñêèõ ñïîñîáàõ ïåðåðàáîòêè òðóäíîîáîãàòèìûõ
ðóä; ã) ïðèðîäíîãî î÷èñòèòåëÿ è ìèíåðàëèçàòîðà
áèîàêòèâíûõ ïðèðîäíûõ âîä, âîä õîçÿéñòâåííîãî
è ïèòüåâîãî íàçíà÷åíèÿ.
Âïåðâûå îáîãàùåííûé øóíãèò ïîêàçàë ñâîþ
ýôôåêòèâíîñòü â ïðîöåññå ôëîòàöèè â âèäå ìîäè-
ôèêàòîðà. Â ðåçóëüòàòå ïðèìåíåíèÿ äàííîãî ìî-
äèôèêàòîðà ïðè ïåðåðàáîòêå ñâèíöîâî-öèíêîâîé
ðóäû ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå ðàñõîäà ðåàãåíòîâ
áåç ñíèæåíèÿ êà÷åñòâà è èçâëå÷åíèÿ ñâèíöîâîãî è
öèíêîâîãî êîíöåíòðàòîâ [1–3]. Øóíãèò ñ÷èòà-
åòñÿ ýêîëîãè÷åñêè áåçîïàñíûì ðåàãåíòîì åñòåñò-
âåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, êîòîðûé, ÿâëÿÿñü ìî-
äèôèêàòîðîì ôëîòàöèè, ïîëîæèòåëüíî âëèÿåò
íà äåïðåññèþ óãëèñòûõ ïîðîä. Èññëåäîâàíèÿ
ïîêàçàëè, ÷òî îáîãàùåííûé øóíãèò è óãîëüíûå
ñëàíöû èìåþò ñõîæóþ ñòðóêòóðó, â èõ ñîñòàâå
ïðèñóòñòâóþò àëèôàòè÷åñêèå ãðóïïû. Ñ óâåëè-
÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà â øóíãèòå óëó÷-
øàåòñÿ åãî äåïðåññèðóþùåå äåéñòâèå. Ýòî ìî-
æåò áûòü îáúÿñíåíî òåì, ÷òî ñëîè àëèôàòè÷å-
ñêèõ ãðóïï øóíãèòà çàêðåïëÿþòñÿ ñëîÿìè àëè-
ôàòè÷åñêèõ ãðóïï óãîëüíûõ ñëàíöåâ çà ñ÷åò
ãèäðîôîáíûõ âçàèìîäåéñòâèé. Ïðè ýòîì ïî-
âåðõíîñòü óãîëüíûõ ñëàíöåâ ãèäðîôèëèçèðóåò-
ñÿ è ïîäàâëÿåòñÿ èõ ôëîòàöèîííàÿ àêòèâíîñòü.
 ðàáîòå â êà÷åñòâå îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ
áûëè èñïîëüçîâàíû ïðèðîäíûå è îáîãàùåííûå
øóíãèòû ×àðñêîãî ìåñòîðîæäåíèÿ Âîñòî÷-
íî-Êàçàõñòàíñêîé îáëàñòè. Áûëî ðàññìîòðåíî,
êàêèì îáðàçîì ôëîòîðåàãåíòû è ýëåêòðîëèòû
(àêòèâàòîð èëè äåïðåññîð) àäñîðáèðóþòñÿ íà
ïîâåðõíîñòè øóíãèòîâ ðàçëè÷íîé ìîäèôèêàöèè
â çàâèñèìîñòè îò ðÍ ñðåäû. Ïðîâåäåíû èññëå-
äîâàíèÿ ïî ìåõàíèçìó çàêðåïëåíèÿ áóòèëîâîãî
êñàíòîãåíàòà (ÁÊñ) íà ïîâåðõíîñòè ïðèðîäíîãî
è îáîãàùåííîãî øóíãèòîâ, àäñîðáöèîííûå äàí-
íûå êîòîðûõ ïðèâåäåíû íà ðèñ.1. Âèäíî, ÷òî ñ
óâåëè÷åíèåì ðÍ ñðåäû àäñîðáöèÿ ÁÊñ ñíèæàåò-
ñÿ, ÷òî ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ ãèäðîôèëèçàöèåé
ïîâåðõíîñòè øóíãèòîâ ãèäðîêñèë-èîíàìè.
 ïîëüçó òàêîãî ïðåäïîëîæåíèÿ ñâèäåòåëü-
ñòâóþò ýëåêòðîêèíåòè÷åñêèå äàííûå, êîòîðûå
ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ.2, 3. Ïîêàçàíî, ÷òî ñ óâå-
ëè÷åíèåì ðÍ ñðåäû îòðèöàòåëüíûé çàðÿä øóí-
ãèòîâ óâåëè÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò ïðåèìóùåñòâåííîé
àäñîðáöèè ãèäðîêñèë-èîíîâ. Ïðè óâåëè÷åíèè
êîíöåíòðàöèè ÁÊñ îòðèöàòåëüíûé çàðÿä ïî-
âåðõíîñòè øóíãèòîâ òàêæå óâåëè÷èâàåòñÿ. Ýòî
ìîæåò áûòü îáúÿñíåíî òåì, ÷òî ÁÊñ àäñîðáèðó-
åòñÿ íà ïîâåðõíîñòè øóíãèòîâ çà ñ÷åò ãèäðî-
ôîáíûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó åãî óãëåâîäî-
ðîäíûìè ðàäèêàëàìè è àëèôàòè÷åñêèìè ìåòè-
ëåíîâûìè ãðóïïàìè öèêëè÷åñêèõ íàôòåíîâûõ
ôàç øóíãèòîâ. Â ðåçóëüòàòå ýòîãî ïîëÿðíûå
ãðóïïû ÁÊñ áóäóò îáðàùåíû â âîäíóþ ôàçó,
÷òî ïðèäàåò øóíãèòàì îòðèöàòåëüíûé äîïîëíè-
òåëüíûé çàðÿä. Èç-çà áîëüøåé äîñòóïíîñòè
ãèäðîôîáíûõ ó÷àñòêîâ íà ïîâåðõíîñòè îáîãà-
ùåííîãî øóíãèòà ê ìîëåêóëàì ÁÊñ ñîçäàþòñÿ
áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ ñîðáöèè åãî ìîëå-
êóë. Ïîâåðõíîñòü øóíãèòà íåîäíîðîäíà èç-çà
ñîäåðæàíèÿ ðàçëè÷íûõ ôàç, ïîýòîìó íåëüçÿ
èñêëþ÷àòü ïðè àäñîðáöèè èîíîãåííûõ ÏÀÂ, ê
êîòîðûì îòíîñèòñÿ ÁÊñ, ýëåêòðè÷åñêèå âçàè-
ìîäåéñòâèÿ ìåæäó ïîëÿðíûìè ãðóïïàìè ÁÊñ è
ãèäðîôèëüíûìè ïîëÿðèçîâàííûìè ó÷àñòêàìè
øóíãèòîâ.
30 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2009. ¹ 6
Ðèñ.1. Çàâèñèìîñòü àäñîðáöèè ÁÊñ íà ïîâåðõíîñòè ïðèðîä-
íîãî (à) è îáîãàùåííîãî (á) øóíãèòà (45 % óãëåðîäà) ïðè
ðàçíûõ ðÍ ñðåäû: 1 — 6; 2 — 8; 3 — 10.
Îäíèì èç îñíîâíûõ ôàêòîðîâ, âëèÿþùèõ
íà àäñîðáöèþ èîíîâ ÏÀÂ íà ëþáîé ãðàíèöå
ðàçäåëà ôàç, ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå âçàèìî-
äåéñòâèÿ â îáëàñòè äâîéíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî
ñëîÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ îáúÿñíåíèÿ ïðîöåññà
àäñîðáöèè íåîáõîäèìî çíàòü, ÷åì îáóñëîâëåíî
âîçíèêíîâåíèå ïîâåðõíîñòíîãî çàðÿäà è êàêîâà
ñòðóêòóðà äâîéíîãî ñëîÿ, è ðàñïîëàãàòü äàííû-
ìè îá ýëåêòðîêèíåòè÷åñêèõ ïîòåíöèàëàõ.
Îáðàçîâàíèå ïîâåðõíîñòíîãî çàðÿäà ïðè
êîíòàêòå òâåðäîé ôàçû ñ âîäíûì ðàñòâîðîì õà-
ðàêòåðíî ïî÷òè äëÿ âñåõ ñèñòåì. Òîëüêî â îïðå-
äåëåííûõ óñëîâèÿõ, ñóùåñòâóþùèõ â ðàñòâîðå,
îáùèé ïîâåðõíîñòíûé çàðÿä ðàâåí íóëþ, ÷òî
ñîîòâåòñòâóåò òî÷êå íóëåâîãî çàðÿäà (ÒÍÇ).
×òîáû ñèñòåìà â öåëîì îñòàâàëàñü ýëåêòðîíåé-
òðàëüíîé, â ðàñòâîðå äîëæíî íàõîäèòüñÿ îäèíà-
êîâîå ÷èñëî èîíîâ ñ ðàâíûìè è ïðîòèâîïîëîæ-
íûìè ïî çíàêó çàðÿäàìè (èñêëþ÷àÿ èçáûòîê çà-
ðÿäà â òâåðäîé ôàçå); ýòà ñîâîêóïíîñòü ýëåê-
òðè÷åñêèõ çàðÿäîâ ïðîòèâîïîëîæíûõ çíàêîâ,
ðàñïðåäåëåííûõ âäîëü ãðàíèöû ðàçäåëà äâóõ
ôàç, îáðàçóåò äâîéíîé ýëåêòðè÷åñêèé ñëîé [4].
Äå Êàéçåð è Ëèêëåìà [5] â èññëåäîâàíèÿõ
òèïà êîíãðóýíòíîñòè èñïîëüçîâàëè èçîòåðìó
Ôðóìêèíà—Ôàóëåðà—Ãóããåíãåéìà (ÔÔÃ), êî-
òîðàÿ ëó÷øå âñåãî îïèñûâàåò àäñîðáöèþ èîíîâ
òåòðààëêèëàììîíèÿ íà èîäèäå ñåðåáðà:
�/(1–�). åõð(À �) =
= Ñ1/[55,51.exp(–�G0
àäñ/(k T))], (1)
ãäå ñòåïåíü çàïîëíåíèÿ ïîâåðõíîñòè � îïðåäåëÿåòñÿ
ñîîòíîøåíèåì Ã1/Nö, à Nö — îáùåå ÷èñëî àäñîðá-
öèîííûõ öåíòðîâ (â ìîëÿõ), ïðèõîäÿùèõñÿ íà åäè-
íèöó ïîâåðõíîñòè äëÿ ìîíîñëîéíîãî çàïîëíåíèÿ.
Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî àäñîðáöèÿ ÿâëÿåòñÿ îáðàòèìîé è
ëîêàëèçîâàííîé, à ïîâåðõíîñòü ýíåðãåòè÷åñêè
îäíîðîäíîé. Ëàòåðàëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿ ó÷èòû-
âàþòñÿ êîýôôèöèåíòîì À, âåëè÷èíó êîòîðîãî â
ñîîòâåòñòâèè ñ óðàâíåíèåì (1) ìîæíî îïðåäåëèòü
èç ìàêñèìàëüíîãî íàêëîíà èçîòåðìû (d�/d lnC1)
ïðè óñëîâèè � = 0,5. Ïîäñòàíîâêà À â óðàâíå-
íèå (1) ïðè � = 0,5 äàåò çíà÷åíèå �G0
àäñ.
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ïðèâåäåííîå âûøå ðàñ-
ñìîòðåíèå óêàçûâàåò íà ïðåèìóùåñòâà, êîòîðûå
äàåò ïðèìåíåíèå èçîòåðìû ÔÔÃ ïî ñðàâíåíèþ
ñ äðóãèìè òèïàìè èçîòåðì, îáû÷íî èñïîëüçóå-
ìûõ äëÿ îïèñàíèÿ àäñîðáöèè ÏÀÂ, ñëåäóåò îò-
ìåòèòü äâà ñóùåñòâåííûõ îãðàíè÷åíèÿ. Âî-ïåð-
âûõ, áåçîãîâîðî÷íî ïðèíèìàåòñÿ, ÷òî êîýôôè-
öèåíò À ÿâëÿåòñÿ ïîñòîÿííûì ïðè ëþáîé ñòåïå-
íè çàïîëíåíèÿ ïîâåðõíîñòè. Â äåéñòâèòåëüíî-
ñòè ýòî âûðàæåíèå ìîæåò èçìåíÿòü çíàê, à òàê-
æå àáñîëþòíóþ âåëè÷èíó ïðè óâåëè÷åíèè �.
Ïðè íèçêèõ ñòåïåíÿõ çàïîëíåíèÿ À äîëæåí îò-
ðàæàòü ýëåêòðîñòàòè÷åñêîå îòòàëêèâàíèå ìåæäó
àäñîðáèðîâàííûìè èîíàìè. Îäíàêî îáû÷íî
ñ÷èòàþò, ÷òî äëÿ èîíîâ ÏÀ ëàòåðàëüíîå ïðè-
òÿæåíèå öåïü — öåïü íà÷èíàåò èãðàòü çàìåòíóþ
ðîëü ïðè áîëåå âûñîêèõ ñòåïåíÿõ çàïîëíåíèÿ.
×àñòî ñîîáùàåòñÿ, ÷òî êàæóùàÿñÿ ýíåðãèÿ àä-
ñîðáöèè ñòàíîâèòñÿ áîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíîé ñ
óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè çàïîëíåíèÿ. Âî-âòîðûõ,
íà ýëåêòðîñòàòè÷åñêèå âçàèìîäåéñòâèÿ ñèëüíîå
âëèÿíèå îêàçûâàåò çàðÿä, ñîçäàâàåìûé ôîíî-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2009. ¹ 6 31
Ðèñ.2. Çàâèñèìîñòü ýëåêòðîêèíåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ÷àñ-
òèö ïðèðîäíîãî øóíãèòà (1) è îáîãàùåííûõ øóíãèòîâ îòíî-
ñèòåëüíî óãëåðîäà 45 % (2) è 51 % (3) îò ðÍ ñðåäû.
Ðèñ.3. Çàâèñèìîñòü ýëåêòðîêèíåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ÷àñ-
òèö ïðèðîäíîãî (à) è îáîãàùåííîãî (á) øóíãèòà (45 % óãëå-
ðîäà) îò êîíöåíòðàöèè ÁÊñ ïðè ðàçíûõ ðÍ ñðåäû: 1 — 6; 2
— 8; 3 — 10.
âûì ýëåêòðîëèòîì. Ñëåäîâàòåëüíî, êîíãðóýíò-
íîñòü èçîòåðì ìîæíî îæèäàòü òîëüêî â òîì ñëó-
÷àå, åñëè âñå èçìåðåíèÿ ïðîâåäåíû ïðè îäíîé è
òîé æå èîííîé ñèëå.
Ïîëåçíî ñðàâíèâàòü óðàâíåíèå (1) ñ øèðî-
êî èñïîëüçóåìîé èçîòåðìîé Øòåðíà—Ëåíãìþ-
ðà, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü çàïèñàíà â âèäå âûðà-
æåíèÿ [6]:
� /(1 – � ) = Ñ1/[55,51 exp(–�Gàäñ/k T))]. (2)
 äàííîì ñëó÷àå ñâîáîäíàÿ ýíåðãèÿ àäñîðá-
öèè �Gàäñ çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ ïîòåíöèàëà �� â
ïëîñêîñòè àäñîðáöèè è îò äðóãèõ ôàêòîðîâ.
Âîçìîæíîñòü ðàçäåëåíèÿ ýòîé ýíåðãèè íà ñî-
ñòàâëÿþùèå îáñóæäàåòñÿ íèæå. Â òî æå âðåìÿ
â óðàâíåíèè (1) â ÷ëåí �G0
àäñ âõîäÿò òîëüêî
ýëåêòðîñòàòè÷åñêèå ñâîéñòâà, ïðèñóùèå ìåæ-
ôàçíîé ïîâåðõíîñòè â îòñóòñòâèå àäñîðáöèè, à
èçìåíåíèå ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ÷ëåíà â çàâèñè-
ìîñòè îò çàïîëíåíèÿ ó÷èòûâàåòñÿ â ñîìíîæèòå-
ëå åõð (À �).
Ïðè âûâîäå ïåðå÷èñëåííûõ âûøå óðàâíå-
íèé ïðèíèìàþòñÿ ñëåäóþùèå äîïóùåíèÿ.
1. Ñïåöèôè÷åñêè àäñîðáèðóþòñÿ èîíû
òîëüêî îäíîãî òèïà — èîíû ÏÀÂ, ïîýòîìó �� =
= z1eÃ1. Ýòî äîïóùåíèå îáû÷íî âûïîëíÿåòñÿ
ïðè íèçêîé ñòåïåíè çàïîëíåíèÿ ïîâåðõíîñòè â
ïðèñóòñòâèè ýëåêòðîëèòà, êîòîðûé, âåðîÿòíî,
ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê èíäèôôåðåíòíûé.
2. Îäèí èîí ÏÀÂ çàìåùàåò îäíó ìîëåêóëó
ðàñòâîðèòåëÿ, òî åñòü èîí è ìîëåêóëà ðàñòâîðè-
òåëÿ èìåþò îäèíàêîâûå ðàçìåðû, ÷òî îñîáåííî
íåîáõîäèìî äëÿ âûïîëíåíèÿ ïðèâåäåííîãî âû-
øå óðàâíåíèÿ (2). Õîòÿ â øèðîêîé îáëàñòè çà-
ïîëíåíèÿ ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî ëó÷øåå ñîîò-
íîøåíèå ñ ìîäèôèöèðîâàííûì óðàâíåíèåì,
ó÷èòûâàþùèì îòíîñèòåëüíûå ðàçìåðû ÷àñòèö,
èìååòñÿ íåêîòîðàÿ íåîïðåäåëåííîñòü â îòíîøå-
íèè ôîðìû èçîòåðìû àäñîðáöèè âíå îáëàñòè ñ
íèçêîé ñòåïåíüþ çàïîëíåíèÿ.
3. Ïîâåðõíîñòü ñ÷èòàåòñÿ îäíîðîäíîé, è ïðè
âûâîäå óðàâíåíèÿ Øòåðíà äåëàåòñÿ äîïóùåíèå î
âîçìîæíîñòè ó÷åòà ýëåêòðè÷åñêèõ âçàèìîäåéñò-
âèé ÷åðåç ñðåäíåå çíà÷åíèå ïîòåíöèàëà.
4. Ïðè âûâîäå óðàâíåíèÿ Øòåðíà íå ó÷è-
òûâàþòñÿ äèïîëüíûå ÷ëåíû è ïîòåíöèàëû ñîá-
ñòâåííîé èîííîé àòìîñôåðû ÷àñòèö, à òàêæå ëà-
òåðàëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿ öåïü — öåïü.
Âñëåäñòâèå ýòîãî èçîòåðìó Øòåðíà—Ëåí-
ãìþðà ñëåäóåò ïðèìåíÿòü ïðè î÷åíü íèçêèõ ñòå-
ïåíÿõ çàïîëíåíèÿ ïîâåðõíîñòè èîíàìè ÏÀÂ
èëè ïðè ñðàâíåíèè àäñîðáöèè ðàçíûõ ÏÀÂ ïðè
îäèíàêîâîé ñòåïåíè çàïîëíåíèÿ (òî åñòü äëÿ ïî-
ëó÷åíèÿ ñðàâíèòåëüíîé èíôîðìàöèè). Èçîòåðìû
òèïà îïèñûâàåìûõ óðàâíåíèåì (2) ÷àñòî èñïîëü-
çóþòñÿ äëÿ îáúÿñíåíèÿ àäñîðáöèîííûõ è ýëåê-
òðîêèíåòè÷åñêèõ äàííûõ è ðåçóëüòàòîâ îïðåäåëå-
íèé, ïîëó÷åííûõ êîñâåííûìè ìåòîäàìè, íàïðè-
ìåð, âñëåäñòâèå èçìåðåíèÿ êðàåâîãî óãëà, ïðè-
÷åì îãðàíè÷åííîñòüþ ïðåäïîëîæåíèé, èñïîëü-
çîâàííûõ ïðè èõ âûâîäå, êàê ïðàâèëî, ïðåíåá-
ðåãàþò. Íàïðèìåð, àâòîðû, èçó÷àþùèå àäñîðá-
öèþ ÏÀÂ íà ïîâåðõíîñòÿõ ðàçäåëà ìèíåðàë —
âîäà, èìåþò äåëî ñ òàêèìè óñëîâèÿìè çàïîëíåíèÿ
ïîâåðõíîñòè, ïðè êîòîðûõ âîçìîæíû ëàòåðàëü-
íûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó àäñîðáèðîâàííûìè
èîíàìè ÏÀÂ. Øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ èçîòåðìà
Ã1 = 2 r C1 exp (–�G0
àäñ/(k T)), (3)
ãäå r — ðàäèóñ àäñîðáèðîâàííîãî èîíà.
Ýòî âûðàæåíèå, ïðåäëîæåííîå Ãðýõåìîì
[4], ÿâëÿåòñÿ àíàëîãîì óðàâíåíèÿ (2) ïðè íèç-
êîì çàïîëíåíèè (� � 0). Ïðè èíòåðïðåòàöèè
ïðîöåññà àäñîðáöèè [7] ñ èñïîëüçîâàíèåì óðàâ-
íåíèÿ (3) äîïóñêàåòñÿ ñóùåñòâîâàíèå ëàòåðàëü-
íûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó ãèäðîôîáíûìè ÷àñ-
òÿìè àäñîðáèðîâàííûõ èîíîâ, ïðè÷åì ýòî îá-
ñòîÿòåëüñòâî ÿâëÿåòñÿ î÷åíü âàæíûì. Òàêèì îá-
ðàçîì, ïðè ñîõðàíåíèè îáùåãî âèäà èçîòåðìû
Øòåðíà â èñõîäíûå ïðåäïîëîæåíèÿ âíîñÿòñÿ
êîðåííûå èçìåíåíèÿ.
Ðàññìîòðèì âêëàäû ðàçëè÷íûõ ýíåðãåòè÷å-
ñêèõ ïàðàìåòðîâ ïðè àäñîðáöèè èîíîãåííûõ
ÏÀÂ íà ãðàíèöå ðàçäåëà òâåðäîå òåëî — ðàñ-
òâîð. Îáû÷íî ïðèíèìàåòñÿ, ÷òî �Gàäñ ïðåäñòàâ-
ëÿåò ñîáîé ñóììó íåñêîëüêèõ âêëàäîâ. Äëÿ íà-
÷àëà ìîæíî çàïèñàòü, ÷òî
�Gàäñ = �Gýëåê + �Gñïåö, (4)
ãäå �Gýëåê — ó÷èòûâàåò ýëåêòðè÷åñêèå âçàèìî-
äåéñòâèÿ, à �Gñïåö — ñïåöèôè÷åñêóþ àäñîðá-
öèþ è âêëþ÷àåò âñå äðóãèå âêëàäû â ñâîáîäíóþ
ýíåðãèþ, çàâèñÿùèå îò ñïåöèôè÷åñêîé (íåýëåê-
òðè÷åñêîé) ïðèðîäû ñèñòåìû. Õîòÿ ýòà çàïèñü
óäîáíà, òàêîå ðàçäåëåíèå �Gàäñ óñëîâíî, ïî-
ñêîëüêó ýëåêòðè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ñîñòîÿíèÿ
ìîëåêóëû íå îáÿçàòåëüíî âûðàæàþòñÿ íåçàâèñè-
ìûìè âåëè÷èíàìè.
Êðîìå òîãî, â òåðìèíîëîãèè ìíîãèõ àâòî-
ðîâ �Gñïåö îòíîñèòñÿ ê õèìè÷åñêîé ñâîáîäíîé
ýíåðãèè. Îáû÷íî ñ÷èòàþò, ÷òî �Gýëåê ïîëíî-
ñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ êóëîíîâñêèìè âçàèìîäåéñò-
âèÿìè. Îäíàêî, ñîãëàñíî äå Êàéçåðó è Ëèêëåìà
[5], ìîæíî âêëþ÷èòü â �Gýëåê è äèïîëüíûé
÷ëåí, ñëåäîâàòåëüíî, èìååì
�Gýëåê = �Gêóë + �Gäèï; (5)
�Gêóë = z1 e ��� (6)
32 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2009. ¹ 6
�Gäèï = �n Ej j s
j
. (7)
Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî �Gäèï îáóñëîâëåíà îáìåí-
íûìè ïðîöåññàìè ìåæäó èîíàìè ÏÀÂ â îáúåìå
ðàñòâîðà è â àäñîðáèðîâàííîì ñîñòîÿíèè, ñîïðî-
âîæäàþùèìèñÿ äåñîðáöèåé n ìîëåêóë âîäû. Â
óðàâíåíèè (7) �nj — èçìåíåíèå ÷èñëà àäñîðáè-
ðîâàííûõ äèïîëåé j ñ äèïîëüíûì ìîìåíòîì j;
Ås — íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â
ïëîñêîñòè àäñîðáèðîâàííûõ ÷àñòèö. Äèïîëè
ÏÀÂ, êàê è äèïîëè âîäû, ó÷èòûâàþòñÿ â óðàâ-
íåíèè (7), è n äîëæíî áûòü ñâÿçàíî ñ �nj â ñî-
îòâåòñòâèè ñ òèïîì àäñîðáöèè èîíîâ ÏÀ ñ ó÷å-
òîì âîçìîæíîñòè çàìåùåíèÿ îðèåíòèðîâàííûõ
äèïîëåé âîäû ñåãìåíòàìè óãëåâîäîðîäíîé öåïè.
 ïîðÿäêå êðèòèêè óðàâíåíèé (5–7) ìîæíî ñêà-
çàòü, ÷òî �Gêóë è �Gäèï íå ÿâëÿþòñÿ âçàèìíî
íåçàâèñèìûìè ïî òåì æå ïðè÷èíàì, êîòîðûå áû-
ëè âûäâèíóòû â êà÷åñòâå àðãóìåíòîâ ïðîòèâ ñó-
ùåñòâîâàíèÿ ÷èñòîãî çàðÿäà èëè êîíãðóýíòíîñòè
èçîòåðì àäñîðáöèè ïî îòíîøåíèþ ê ïîòåíöèàëó.
Îáúÿñíèòü, ÷òî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé �Gýëåê, çíà-
÷èòåëüíî ïðîùå, åñëè ïðåíåáðåãàåì �Gäèï.
Ìîæíî ðàññìàòðèâàòü òðè ñëåäóþùèõ ñëó÷àÿ.
1. Åñëè çàðÿä èîíîâ ÏÀÂ ïðîòèâîïîëîæåí
ïî çíàêó îáùåìó îáúåìíîìó çàðÿäó (�� � ��), òî
z1 è �� èìåþò ïðîòèâîïîëîæíûå çíàêè, ïîýòîìó
z1 e �� < 0 è ýëåêòðè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ñïî-
ñîáñòâóåò ïðîöåññó àäñîðáöèè. Â îòñóòñòâèè
äðóãèõ ñïåöèôè÷åñêè àäñîðáèðîâàííûõ èîíîâ
(åñëè âíà÷àëå �� = 0) ýòîò ñëó÷àé áóäåò èìåòü
ìåñòî ïðè î÷åíü íèçêèõ ñòåïåíÿõ çàïîëíåíèÿ
ïîâåðõíîñòè (
��
<
�o
�, ãäå �� è �î èìåþò
ïðîòèâîïîëîæíûå çíàêè) äëÿ êîìáèíàöèé êàòè-
îííîå ÏÀÂ — îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííàÿ ïî-
âåðõíîñòü è àíèîííîå ÏÀÂ — ïîëîæèòåëüíî
çàðÿæåííàÿ ïîâåðõíîñòü.
2. Åñëè (�� � ��) èìååò òîò æå çíàê, ÷òî è
çàðÿä èîíîâ ÏÀÂ, òî çíàêè z1 è �� îäèíàêîâû è
z1 e �� > 0, òî åñòü ýëåêòðè÷åñêèå âçàèìîäåéñò-
âèÿ ïðåïÿòñòâóþò àäñîðáöèè. Â îòñóòñòâèè ñïå-
öèôè÷åñêè àäñîðáèðîâàííûõ èîíîâ ýòîò ñëó÷àé
áóäåò èìåòü ìåñòî äëÿ êîìáèíàöèé àíèîííîå
ÏÀÂ — îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííàÿ ïîâåðõíîñòü
è êàòèîííîå ÏÀÂ — ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííàÿ
ïîâåðõíîñòü. Òî æå ñàìîå áóäåò èìåòü ìåñòî
ïðè áîëåå âûñîêèõ ñòåïåíÿõ çàïîëíåíèÿ ïî-
âåðõíîñòè äëÿ êîìáèíàöèé, ïåðå÷èñëåííûõ â
ïåðâîì ñëó÷àå, òî åñòü äîñòàòî÷íîå êîëè÷åñòâî
èîíîâ ÏÀ ïåðâîíà÷àëüíî àäñîðáèðóåòñÿ êàê
ïðîòèâîèîíû äî òåõ ïîð, ïîêà
��
�
�o
(ó÷èòûâàåòñÿ â âûðàæåíèè âêëàäà �Gñïåö).
Äðóãèìè ñëîâàìè, â èçîýëåêòðè÷åñêèé òî÷êå ��
ìåíÿåò çíàê, ïîýòîìó z1e�� ñòàíîâèòñÿ ïîëîæè-
òåëüíûì è ïðîòèâîïîëîæíûì ïî çíàêó ñîîòâåò-
ñòâóþùåìó ÷ëåíó �Gñïåö.
3. Â ðàññìîòðåííûõ óñëîâèÿõ ÈÝÒ �Gñïåö=
= 0 (�Gäèï ïðåíåáðåãàåì) è àäñîðáöèÿ îïðåäå-
ëÿåòñÿ âûðàæåíèåì �Gñïåö. Òî îáñòîÿòåëüñòâî,
÷òî ÷ëåí �Gýëåê ìîæåò ñòàòü ïðåîáëàäàþùèì â
�Gàäñ ïî êðàéíåé ìåðå ïðè íèçêèõ ñòåïåíÿõ çà-
ïîëíåíèÿ ïîâåðõíîñòè, ñëåäóåò èç èìåþùèõñÿ â
ëèòåðàòóðå ïðèìåðîâ, â êîòîðûõ ïîêàçàíî, ÷òî
èîíîãåííûå ÏÀÂ íå àäñîðáèðóþòñÿ íà íåêîòî-
ðûõ îäíîèìåííî çàðÿæåííûõ ïîâåðõíîñòÿõ â
êîëè÷åñòâå, äîñòàòî÷íîì äëÿ èõ îïðåäåëåíèÿ.
 ïðèâåäåííîì âûøå îáúÿñíåíèè íå ó÷òåíû
âëèÿíèÿ ñîáñòâåííîé èîííîé àòìîñôåðû, èëè
âëèÿíèÿ «äèñêðåòíîñòè çàðÿäà» [4], è ó÷òåí
òîëüêî ñðåäíèé ïîòåíöèàë �� â ïëîñêîñòè àä-
ñîðáöèè. Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ïðåäïîëàãàåòñÿ,
÷òî ýòà âåëè÷èíà èçâåñòíà è ÷òî ðàññ÷èòàííûå
çíà÷åíèÿ �Gñïåö àâòîìàòè÷åñêè âêëþ÷àþò ïî-
ïðàâêó íà ñîáñòâåííóþ èîííóþ àòìîñôåðó. Ýòà
ïîïðàâêà, ÿâëÿþùàÿñÿ ýëåêòðè÷åñêîé âåëè÷è-
íîé, çàâèñèò îò ��� äåéñòâèòåëüíî, ýòî ïîçâîëÿ-
åò îáúÿñíèòü èçìåíåíèå ðàñ÷åòíûõ âåëè÷èí
�Gñïåö â çàâèñèìîñòè îò �� [4, 7]. Îäíàêî â óñ-
ëîâèÿõ î÷åíü íèçêîãî çàïîëíåíèÿ ïîâåðõíîñòè,
òî åñòü ïðè íèçêîì ��, âëèÿíèåì ñîáñòâåííîé
àòìîñôåðû ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
Ðàçäåëåíèå �Gñïåö íà îòäåëüíûå, ñ÷èòàþ-
ùèåñÿ íåçàâèñèìûìè âçàèìîäåéñòâèÿ, ìîæíî
âûïîëíèòü íåñêîëüêèìè íåçíà÷èòåëüíî ðàçëè-
÷àþùèìèñÿ ñïîñîáàìè â ñîîòâåòñòâèè ñ òåì,
âçàèìîäåéñòâèÿ êàêîãî òèïà îáúåäèíåíû â îäíó
ãðóïïó: âàí-äåð-âààëüñîâû âçàèìîäåéñòâèÿ ëèáî
âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó îïðåäåëåííûìè ñòðóê-
òóðíûìè ýëåìåíòàìè (íàïðèìåð, âçàèìîäåéñò-
âèÿ óãëåâîäîðîäíàÿ öåïü — ïîâåðõíîñòü). Íè
îäèí èç ñïîñîáîâ ðàçäåëåíèÿ íå ÿâëÿåòñÿ ñîâåð-
øåííûì, è âûáîð òèïà âçàèìîäåéñòâèÿ îïðåäå-
ëÿåòñÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü õàðàêòåðîì èçó÷àåìîé
ñèñòåìû è èñïîëüçóåìûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
ïåðåìåííûõ [1]. Èñïîëüçóåì ñëåäóþùèé ñïîñîá
äåëåíèÿ:
�Gñïåö = �Gö-ö + �Gö-à + �Gïã-à, (8)
ãäå �Gö-ö — õàðàêòåðèçóåò èçìåíåíèå ñâîáîä-
íîé ýíåðãèè ïðè ïðèòÿæåíèè öåïü — öåïü ìåæ-
äó ãèäðîôîáíûìè ôðàãìåíòàìè àäñîðáèðîâàí-
íûõ èîíîâ; �Gö-à è �Gïã-à îòíîñÿòñÿ ê âçàèìî-
äåéñòâèÿì öåïü — àäñîðáåíò è ïîëÿðíàÿ ãðóïïà
— àäñîðáåíò ñîîòâåòñòâåííî.
Íåêîòîðûå àâòîðû ðàáîòû [8] îïèñûâàþò
�Gö-à, èìåÿ â âèäó ãèäðîôîáíîå ñâÿçûâàíèå, à
äðóãèå àâòîðû [9] ïðèïèñûâàþò �Gö-à âàí-äåð-âà-
àëüñîâûì äèñïåðñèîííûì âçàèìîäåéñòâèÿì.
Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî â âîäíîì îêðóæåíèè
ãèäðîôîáíûå âçàèìîäåéñòâèÿ ñâÿçàíû ñ îáùåé
òåíäåíöèåé íåïîëÿðíûõ ãðóïïèðîâîê ìîëåêóë ê
àãðåãèðîâàíèþ, ïðèâîäÿùåìó ê ÷àñòè÷íîìó èëè
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2009. ¹ 6 33
ïîëíîìó ðàçðóøåíèþ èõ êîíòàêòîâ ñ ìîëåêóëà-
ìè âîäû. Ñâîáîäíàÿ ýíåðãèÿ ýòîãî ïðîöåññà
îïðåäåëÿåòñÿ â îñíîâíîì ýíòðîïèéíûìè ôàêòî-
ðàìè, êîòîðûå âîçíèêàþò â ðåçóëüòàòå ðàçðóøå-
íèÿ êîðîòêîæèâóùèõ ìîëåêóëÿðíûõ ñòðóêòóð
âîäû, îêðóæàþùèõ íåïîëÿðíûå ðàäèêàëû [4].
Âåðîÿòíî, èìååò ñìûñë ïðåäïîëîæèòü, ÷òî è
�Gö-ö è �Gö-à âêëþ÷àþò ãèäðîôîáíûå âçàèìî-
äåéñòâèÿ, ïðè÷åì �Gö-à ñèëüíî çàâèñèò îò ïðè-
ðîäû ïîâåðõíîñòè òâåðäîãî òåëà, àññîöèèðîâàí-
íîé ñòðóêòóðèðîâàííîé âîäû è îò òîãî, ðàçðó-
øàåòñÿ èëè íå ðàçðóøàåòñÿ ýòà ñòðóêòóðà ãèä-
ðîôîáíûìè öåïÿìè. Äèñïåðñèîííûå âçàèìîäåé-
ñòâèÿ, íåñîìíåííî, âíîñÿùèå âêëàä â ãèäðîôîá-
íûå âçàèìîäåéñòâèÿ [4], ñóùåñòâóþò âñåãäà,
âíå çàâèñèìîñòè îò òîãî, äîïóñêàåì èëè íå äî-
ïóñêàåì èõ ñóùåñòâîâàíèå.
Äðóãèå ôèçè÷åñêèå ñîñòàâëÿþùèå �Gö-à
òàêæå ìîãóò ðàññìàòðèâàòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò
îñîáåííîñòè ñòðóêòóð àäñîðáåíòà è àäñîðáàòà.
Íàïðèìåð, àäñîðáöèÿ ÏÀÂ, èìåþùåãî àëêèë-
àðèëüíóþ ãèäðîôîáíóþ ãðóïïèðîâêó, ìîæåò
âêëþ÷àòü âçàèìîäåéñòâèÿ èîí (èëè äèïîëü) —
èíäóöèðîâàííûé äèïîëü, âîçíèêàþùèå â ðå-
çóëüòàòå ïîëÿðèçàöèè �-ýëåêòðîíîâ àðîìàòè÷å-
ñêèõ êîëåö íà áëèçêîì ðàññòîÿíèè îò ïîâåðõíî-
ñòè [4]. Ïîêàçàòåëüíî, ÷òî ÏÀÂ ñ ôòîðóãëåðîä-
íûìè öåïÿìè àäñîðáèðóþòñÿ íà ôòîðóãëåðîä-
íûõ ïîëèìåðàõ ñóùåñòâåííî ñèëüíåå, ÷åì èõ
óãëåâîäîðîäíûå àíàëîãè, õîòÿ èç ðàññìîòðåíèÿ
âàí-äåð-âààëüñîâûõ âçàèìîäåéñòâèé ìîæíî áû-
ëî áû ïðåäïîëîæèòü îáðàòíîå. Òàêàÿ áîëåå
ñèëüíàÿ àäñîðáöèÿ ìîæåò áûòü ñëåäñòâèåì
êîíôèãóðàöèîííîé ñîâìåñòèìîñòè ôòîðóãëå-
ðîäíîãî îñòàòêà è ñêðó÷åííîé öåïè ïîëèòåò-
ðàôòîðýòèëåíà [4].
Îäíîé èç îñíîâíûõ ïðè÷èí, îáúÿñíÿþùèõ
àäñîðáöèþ ÏÀÂ íà ñèëüíî ãèäðàòèðîâàííûõ
ïîâåðõíîñòÿõ ìèíåðàëîâ, îáû÷íî îêñèäîâ, ÿâ-
ëÿåòñÿ ïîñòóëèðîâàííîå Ãîäèíîì è Ôþðñòåíàó
[10], ïîëóìèöåëëîîáðàçîâàíèå. Ýòà òî÷êà çðå-
íèÿ áûëà ðàçâèòà è èñïîëüçîâàíà Ôþðñòåíàó
[7] è äðóãèìè àâòîðàìè [4]. Åñëè àäñîðáöèÿ
ïðîâîäèòñÿ íà ïîâåðõíîñòÿõ ñèëüíî ãèäðàòèðî-
âàííûõ ìèíåðàëîâ, îñíîâíîé âêëàä â �Gñïåö
âíîñèò �Gö-ö. Ýòà ñîñòàâëÿþùàÿ, ñìûñë êîòî-
ðîé îáúÿñíÿëñÿ âûøå, âîçíèêàåò â ðåçóëüòàòå
ñòðåìëåíèÿ ãèäðîôîáíûõ ãðóïï àäñîðáèðóþùå-
ãîñÿ ÏÀÂ îñâîáîæäàòüñÿ îò âîäíîãî îêðóæåíèÿ
ïîñðåäñòâîì îáðàçîâàíèÿ íà ïîâåðõíîñòè àäñîð-
áåíòà äâóìåðíûõ àãðåãàòîâ. Ïðåäïîëàãàåìîå
ñõîäñòâî ìåæäó ýòèìè ñòðóêòóðàìè è ìèöåëëà-
ìè â îáúåìå è ñâîáîäíîé ýíåðãèè èõ îáðàçîâà-
íèÿ â êàæäîì ñëó÷àå îáúÿñíÿþò, èñõîäÿ èç âîç-
ìîæíîñòè îáðàçîâàíèÿ ïîëóìèöåëë.
34 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2009. ¹ 6
Ðèñ.4. Çàâèñèìîñòü àäñîðáöèè ìåäíîãî êóïîðîñà íà ïîâåðõ-
íîñòè ïðèðîäíîãî (à) è îáîãàùåííîãî (á) øóíãèòà (35 % óã-
ëåðîäà) ïðè ðàçíûõ ðÍ ñðåäû: 1 — 6; 2 — 8; 3 — 10.
Ðèñ.5. Çàâèñèìîñòü ýëåêòðîêèíåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ÷àñ-
òèö ïðèðîäíîãî (à) è îáîãàùåííîãî (á) øóíãèòà (35 % óãëå-
ðîäà) îò êîíöåíòðàöèè ìåäíîãî êóïîðîñà ïðè ðàçíûõ ðÍ
ñðåäû: 1 — 6; 2 — 8; 3 — 10 .
1
2
3
Òèïè÷íûì ïðèìåðîì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ, íà êîòîðûõ îñíîâàíî ýòî óòâåðæäåíèå,
ñëóæàò ïîëó÷åííûå Âàêàìàöó è Ôþðñòåíàó
[11] êðèâûå çàâèñèìîñòè àäñîðáöèè è �-ïîòåí-
öèàë îò êîíöåíòðàöèè ÏÀÂ äëÿ ìíîãîêðàòíî
óïîìèíàâøåéñÿ ñèñòåìû ÄÄÑÍ — îêñèä àëþ-
ìèíèÿ. Ñîãëàñíî äàííûì ýòèõ àâòîðîâ, ïåðâî-
íà÷àëüíîå óâåëè÷åíèå àäñîðáöèè, êîòîðîå íå
ñîïðîâîæäàåòñÿ èçìåíåíèåì �-ïîòåíöèàëà, óêà-
çûâàåò íà ïðîñòîé îáìåí èîíîâ ÏÀÂ ñ èíäèô-
ôåðåíòíûìè ïðîòèâîèîíàìè ôîíîâîãî ýëåêòðî-
ëèòà â äâîéíîì ñëîå. Ïðè íåêîòîðîé êîíöåíòðà-
öèè, èçâåñòíîé êàê êðèòè÷åñêàÿ êîíöåíòðàöèÿ
îáðàçîâàíèÿ ïîëóìèöåëë (ÊÊÏ), àäñîðáöèÿ
ðåçêî óâåëè÷èâàåòñÿ âñëåäñòâèå îáðàçîâàíèÿ íà
àäñîðáåíòå ïîëóìèöåëë è èìååò ìåñòî ñîïóòñò-
âóþùåå èçìåíåíèå �-ïîòåíöèàëà, à òàêæå íà-
áëþäàþòñÿ ðåçêèå èçìåíåíèÿ äðóãèõ ñâîéñòâ
ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà, íàïðèìåð, êðàåâîãî óãëà
[12] è ñêîðîñòè ñåäèìåíòàöèè ÷àñòèö îêñèäà
àëþìèíèÿ [4].
Ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ ïî àäñîðáöèè ìåä-
íîãî êóïîðîñà íà ïîâåðõíîñòè øóíãèòîâ ðàçëè÷-
íîé ìîäèôèêàöèè (ðèñ.4) è èçìåðåíèþ ýëåêòðî-
êèíåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ïîâåðõíîñòè ïðèðîä-
íîãî è îáîãàùåííîãî øóíãèòà â ðàçëè÷íûõ óñëî-
âèÿõ (ðèñ.5). Êàê âèäíî èç ðèñ.4, ñ óâåëè÷åíèåì
ðÍ ñðåäû àäñîðáöèÿ, êàê è îæèäàëîñü, òàêæå
óìåíüøàåòñÿ, âñëåäñòâèå îáðàçîâàíèÿ ìàëîðàñ-
òâîðèìîãî ãèäðîêñèäà ìåäè (II) â ùåëî÷íîé ñðå-
äå.  îòëè÷èå îò áóòèëîâîãî êñàíòîãåíàòà íàòðèÿ
ïðè àäñîðáöèè ìåäíîãî êóïîðîñà îòðèöàòåëüíûé
çàðÿä ïîâåðõíîñòè øóíãèòà ñíà÷àëà óìåíüøàåò-
ñÿ ñ ïîñëåäóþùåé ïåðåçàðÿäêîé âåëè÷èíû ýëåê-
òðîêèíåòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà (ðèñ.5).
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Áåêòóðãàíîâ Í.Ñ., Òóðûñáåêîâ Ä.Ê., Òóñóïáàåâ
Í.Ê. è äð. Î íîâîì äåïðåññîðå óãëèñòûõ âåùåñòâ
ïðè ôëîòàöèè òðóäíîîáîãàòèìûõ ïîëèìåòàëëè÷å-
ñêèõ ðóä // Ñá. ìàòåðèàëîâ VI Êîíãð. îáîãàòèòå-
ëåé ñòðàí ÑÍÃ. — Ìîñêâà, 2007. — Ò. 2. —
Ñ. 167.
2. Òóðûñáåêîâ Ä.Ê., Òóñóïáàåâ Í.Ê., Øàóòåíîâ
Ì.Ð., Àìèðîâà Ì.Ä. Ïåðñïåêòèâíîå èñïîëüçîâà-
íèå øóíãèòà â îáîãàùåíèè òðóäíîîáîãàòèìûõ ïî-
ëèìåòàëëè÷åñêèõ ðóä // Âåñò. ÊàçÍÒÓ. — 2008.
— ¹ 5. — Ñ. 156–159.
3. Áåêòóðãàíîâ Í.Ñ., Áàéìàõàíîâ Ì.Ò., Òóðûñáåêîâ
Ä.Ê. è äð. Ðîëü øóíãèòà ïðè îáîãàùåíèè Øàë-
êèíñêîé ðóäû // Ãîðí. æóðí. Êàçàõñòàíà. —
2009. — ¹ 1. — Ñ. 17–20.
4. Ïàðôèò Ã., Ðî÷åñòåð Ê. Àäñîðáöèÿ èç ðàñòâîðîâ íà ïî-
âåðõíîñòÿõ òâåðäûõ òåë. — Ì. : Ìèð, 1986. — 488 ñ.
5. De Keizer A., Lyklema J.J. // Coll. Interface Sci.
— 1980. — Vol. 75. — P. 171–183.
6. Rendall H.M., Smith A.L., Williams L.A. // J.
Chem. Soc. Faraday Trans. — 1977. — Vol. 73,
¹ 2. — Ð. 321–327.
7. Fuerstenau D.W., Healy T.W. In Adsorptive Bubble
Separation Techniques. — New York, London :
Acad. Press, 1972. — Ð. 91–99.
8. Healy T.W. // J. Macromol. Sci. Chem. — 1974.
— Vol. A8. — Ð. 603–612.
9. Fuerstenau D.W. In the Chemistry of biosurfaces. —
New York : Marcel Dekker, 1971. — Vol. 1. —
Ð. 143–149.
10. Gaudin A.M., Fuerstenay D.W. // Trans. AIME.
— 1955. — Vol. 202. — Ð. 958–973.
11. Wakamatsu T., Fuerstenay D.W. // Trans. AIME.
— 1973. — Vol. 254. — Ð. 123–129.
12. Wakamatsu T., Fuerstenay D.W. // Adv. Chem.
Ser. — 1968. — Vol. 79. — Ð. 161–172.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28.09.09
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2009. ¹ 6 35
Shugite Adsorption and Electrokinetic Properties
in Various Reagents Presence
Tusupbaev N.K., Kalieva R.S.,
Turysbekov D.K., Semushkina L.V., Nurahmetova G.B.
JSC «The Center of Earth Sciences, Metallurgy
and Ore Concentration», Almaty, Kazakhstan
The mechanism of buthyl xanthogenate (BX) and blue vitriol on natural and concentrated
shungite surfaces fixation investigations are conducted by adsorption and electrokinetic po-
tential measurement. It is displayed that pH increase reduces BX adsorption because of
shungite surface hydrophilization by hydroxyl ions while shungite surface negative charge
increases.
Key words: shungite, flotation agents, buthyl xanthogenate, adsorption, electrokinetic
potential.
Received September 28, 2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61654 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3482 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:48:20Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут газу НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Тусупбаев, Н.К. Калиева, Р.С. Турысбеков, Д.К. Семушкина, Л.В. Нурахметова Г.Б. 2014-05-10T09:04:41Z 2014-05-10T09:04:41Z 2009 Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов / Н.К. Тусупбаев, Р.С. Калиева, Д.К. Турысбеков, Л.В. Семушкина, Г.Б. Нурахметова // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2009. — № 6. — С. 29-35. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61654 622.7 Проведены исследования по механизму закрепления бутилового ксантогената и медного купороса на поверхностях природного и обогащенного шунгитов путем измерения адсорбции и электрокинетического потенциала. Показано, что с увеличением рН среды адсорбция бутилового ксантогената снижается за счет гидрофилизации поверхности шунгитов гидроксилионами, а отрицательный заряд поверхности шунгита увеличивается. Проведено дослідження щодо механізму закріплення бутилового ксантогенату та мідного купоросу на поверхнях природного та збагаченого шунгитів шляхом вимірювання адсорбції та електрокинетичного потенціалу. Показано, що зі збільшенням рН середовища адсорбція бутилового ксантогенату знижується за рахунок гідрофілізації поверхні шунгитів гідроксиліонами, а від’ємний заряд поверхні шунгіту збільшується. The mechanism of buthyl xanthogenate (BX) and blue vitriol on natural and concentrated shungite surfaces fixation investigations are conducted by adsorption and electrokinetic potential measurement. It is displayed that pH increase reduces BX adsorption because of shungite surface hydrophilization by hydroxyl ions while shungite surface negative charge increases. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов Shugite Adsorption and Electrokinetic Properties in Various Reagents Presence Article published earlier |
| spellingShingle | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов Тусупбаев, Н.К. Калиева, Р.С. Турысбеков, Д.К. Семушкина, Л.В. Нурахметова Г.Б. |
| title | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов |
| title_alt | Shugite Adsorption and Electrokinetic Properties in Various Reagents Presence |
| title_full | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов |
| title_fullStr | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов |
| title_full_unstemmed | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов |
| title_short | Адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов |
| title_sort | адсорбционные и электрокинетические свойства шунгита в присутствии различных реагентов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61654 |
| work_keys_str_mv | AT tusupbaevnk adsorbcionnyeiélektrokinetičeskiesvoistvašungitavprisutstviirazličnyhreagentov AT kalievars adsorbcionnyeiélektrokinetičeskiesvoistvašungitavprisutstviirazličnyhreagentov AT turysbekovdk adsorbcionnyeiélektrokinetičeskiesvoistvašungitavprisutstviirazličnyhreagentov AT semuškinalv adsorbcionnyeiélektrokinetičeskiesvoistvašungitavprisutstviirazličnyhreagentov AT nurahmetovagb adsorbcionnyeiélektrokinetičeskiesvoistvašungitavprisutstviirazličnyhreagentov AT tusupbaevnk shugiteadsorptionandelectrokineticpropertiesinvariousreagentspresence AT kalievars shugiteadsorptionandelectrokineticpropertiesinvariousreagentspresence AT turysbekovdk shugiteadsorptionandelectrokineticpropertiesinvariousreagentspresence AT semuškinalv shugiteadsorptionandelectrokineticpropertiesinvariousreagentspresence AT nurahmetovagb shugiteadsorptionandelectrokineticpropertiesinvariousreagentspresence |