Санитарно-гигиеническое состояние питьевой воды является строго контролируемым параметром, с учетом важности этого фактора для здоровья населения По оценкам экспертов ВОЗ до 80 % всех болезней в мировом масштабе связано с низким качеством потребляемой питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водопотребления. Несмотря на принимаемые меры во всем мире, распространенность инфекционных заболеваний, передающихся через воду, чрезвычайно велика [3]. Более двух третей населения России использует в питьевых целях воды забираемые из поверхностных источников. Отметим, что во всем мире нарастает дефицит питьевой воды, что станет серьезной экономической угрозой в ближайшем будущем. Россия обладает наибольшими запасами пресной воды на планете, однако качество поверхностных источников оставляет желать лучшего, основными загрязнителями являются нефтепродукты, тяжелые металлы, органические соединения, удобрения (нитратные и аммонийные) и микроорганизмы. Поэтому разработка эффективных способов и материалов для очистки воды является важной задачей для ученых и практических специалистов [1].
В настоящее время существуют множество способов очистки воды от микробиологических загрязнений (химическая обработка, мембранная очистка, сорбционный метод), однако применимость многих ограничена по экономическим причинам [4]. Использование адсорбционных фильтров на основе природных минералов, в настоящее время, является перспективным и дешевым методом очистки воды от микробиологических загрязнений [5]. Однако применение фильтров с наполнением из природных компонентов не всегда позволяет достигнуть требуемой эффективности водоочистки. Разрабатываются новые способы модификации сорбентов [2,6] и придания сорбентам антибактериальных свойств, в том числе с использованием наночастиц металлов [7].
Целью данной работы стало исследование свойств фильтрованных материалов на основе природного цеолита и глауконита с модифицированной поверхностью для очистки водных сред от микробиологических загрязнений.
Материалы и методы исследования
Для получения сорбентов использовались природные минералы, в том числе цеолит Холинского месторождения и глауконит Байгузинского месторождения (Бурятия, Россия). Различные фракции в диапазоне 0,1 – 1,0 мм получены механическим путем.
Модификация минерала проведена следующим способом. Навеска минерала массой 20 грамм заливалась раствором соляной кислоты 10 % в объеме 1000 см3. Носитель выдерживался в растворе в течение 2-х часов. Затем производилась промывка разных фракций дистиллированной водой до нейтральной pH. После чего, сушили в лабораторной муфельной печи СНОЛ 23/10 при различных температурах.
Для определения характеристик поверхности сорбента испытания проводились на анализаторе «СОРБТОМЕТР-М» методом тепловой десорбции азота (БЭТ). В ходе испытаний были определены значения удельного объема пор, удельная поверхность и средний размер пор. Определение параметров образцов производили в соответствии с ГОСТом 13525.19–91.
Микробиологические загрязнения в водной среде моделировались в эксперименте суспензией бактерий Escherichia Coli (штамм ATCC 25922), в концентрации 2,5/107 КОЕ/мл. Бактерии Escherichia Coli были выбраны, как основной показатель бактериальной загрязненности воды используемый в практике.
В работе использовались фильтровальные модули с размером фракций загрузки от 0,1 до 1,0 мм. для испытаний были подобраны три фильтрованных модуля с различными фракциями, а также их смесями. Тестовый фильтрованный модуль представляет собой стеклянную трубку (d=8 мм; L=150 мм), плотно заполненную адсорбентом, масса загрузки фильтра варьируется в пределах 6–10 грамм в зависимости от фракции.
Система фильтрации состояла из перистальтического насоса, емкости с бактериальной суспензией, а также стерильной пробирки с фильтратом и соединяющим силиконовым шлангом. Суспензия прокачивалась через фильтровальный модуль с помощью перистальтического насоса, после чего стерильно отбиралась проба, и определялось количество жизнеспособных бактерий. Исходный фильтрат и серийные десятикратные разведения фильтрата проводили на твердые питательные среды (мясо-пептонный агар) в двух повторах, после чего инкубировали в течение 24 часов при 37°С и проводили визуальный подсчет колоний.
Результаты исследования и их обсуждение
Поверхностные характеристики исследуемых материалов показали, что при минимальном размере фракций, менее 0,1 мм, достигаются максимальные значения удельных поверхностей и удельного объема пор (табл. 1). Средний размер пор во всех фракциях изменяется не значительно.
Изучение сорбционных характеристик модифицированных материалов показало удовлетворительную эффективность при удалении микробиологических загрязнений из водных суспензий. В табл. 2 показана эффективность извлечения бактерий в динамических условиях.
Поверхностные характеристики модифицированных минеральных сорбентов
Минерал глауконит стал известен минералогам с 1828 года, однако данные о его происхождении появились значительно позднее. Образуется он на дне морей, на границе между окислительной и восстановительной зоной, как нормальный химический осадок, выпадающий в виде геля. О положительном эффекте при использовании глауконитов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в конце XIX века писали А.Н Энгельгардт, В.А. Азимов, А.В. Ключарев и академики П.А. Григорьев и Д.Н. Прянишников. Впервые химический состав и условия образования глауконита осадочного происхождения был подробно изучен известным русским почвоведом К.Д. Глинкой в 1896 году.
Глауконит широко распространенный в природе минерал, общие ресурсы которого оцениваются в 35,7 млрд.тонн. Россия обладает значительными ресурсами глауконитсодержаицих пород, наиболее крупные скопления приурочены к отложениям третичного периода и мезозойской эры. Наиболее перспективными считают запасы глауконитов в Центрально-европейской части, Калининградской области, Приазовье, Поволжье, на Южном Урале и Зауралье. Крупные месторождения глауконита обнаружены в Челябинской области.
Глауконит по природной структуре представляет собой минерал зеленоватого цвета, имеет следующий состав:
SiO 2
А1 2 Оз
Ре 2 Оз
MgO
CaO
K 2 O
Na 2 O
MnO
Р 2 О 5
52.9
11.8
16.7
4.31
0.82
8.52
0.14
0.03
0.04-0.26
Глауконит обладает высокими абсорбционными и катионообменными свойствами. Ионообменная способность 0,1-0,4 моль/кг, пористость 20-25%, твердость 1,3-2,0, плотность 1,8-3,0, размер частиц от 0,03 до 0,65мм.
Емкость катионного обмена концентрата глауконита изменяется от 390 до 550 мг/экв на 1 грамм навески. Минерал обладает способностью избирательного поглощения катионов и долгоживущих радиоизотопов.
Способность глауконита извлекать тяжелые металлы из растворов составляет (в % от исходного содержания) Pb-99, Hg-64, Co-97,Cu-96,Cd-96, Mn-95, Cr-92, Ni-90 Zn-90, Fe-99.
Результаты исследований, проведенные Центром военно-технических проблем биологической защиты НИИМ МО РФ показали, способность глауконита сорбировать нефтепродукты и тяжелые металлы. Полученные результаты позволяют делать вывод, что максимальная сорбционная емкость глауконита, в зависимости от сорбируемых нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов и их состава, лежит в пределах от 13 до 60 %.
В настоящее время завершены работы по производству гранулированного глауконита, представляющего собой гранулы коричневого цвета, цилиндрической формы, диаметром 2 мм и длиной до 4 мм. Сорбент негорюч, нетоксичен, нелетуч, не растворяется в воде, кислотах и разбавленных щелочах. Область химической устойчивости PH = 1-10. Данный сорбент используется для концентрирования микроэлементов из водной среды, в процессах очистки и дезактивации жидких радиоактивных отходов, водоподготовки и водоочистки.Механическая прочность на раздавливание при испытании под давлением, соответствующим 1-метрового слою сорбента на 1кв. сантиметр площади составляет 92-97 процента.Исследования глауконита проводились аккредитованными в Госстандарте России центрами и лабораториями.
Сферы применения глауконита
Глаукониты, благодаря своим специфическим свойствам (наличию красящих окислов, активных катионов, слоистой структуре), представляют ценное промышленное сырье различного назначения. К настоящему времени определилось несколько основных направлений их использования :
Назначение глауконита в сельском хозяйстве:
Возникает закономерный вопрос: « За счет чего, получена столь высокая эффективность глауконитовых песков? ». Это возможно только при наличии приведенных ниже механизмов воздействия глауконита на почву и растения.
Во-первых, мы считаем, что глауконит — не только и не столько источник макроэлементов для питания растений, сколько средство улучшения структуры почвы и сохранения почвенной влаги.
Во-вторых, высокая удельная поверхность глауконита, по всей видимости, позволяет ему сорбировать ионы и равномерно их распределять в период вегетации, повышая тем самым эффективность минеральных удобрений.
В-третьих, не стоит сбрасывать со счетов и присутствующие в глауконите микроэлементы, которые могут оказывать стимулирующее действие на рост и развитие растений.
В-четвертых, высокая поглощающая и ионообменная способность глауконита повышают водоудерживающие свойства, что способствует более эффективному использованию питательных элементов, содержащихся в самой почве. Благодаря улучшению адсорбционных свойств почвы повышается коэффициент полезного действия удобрений.
Имеются данные о том, что глауконит является активным поглотителем различных фосфорорганических, хлорорганических, серосодержащих пестицидов. Пестициды, как известно, являются мощным средством борьбы с вредителями и болезнями растений, но имеют крайне нежелательную тенденцию к накоплению в почвах. Глауконитовый концентрат обладает высокой емкостью к пиридину, фенолу и нафтеновым кислотам и не уступает таким известным природным сорбентам, как Азкамарский бентонит, глина Кермине, бентонит Огланлы. Это позволяет рекомендовать его как селективный сорбент при очистке нефтепродуктов и других веществ от вредных примесей. Эти примеси, с одной стороны, корродируют аппаратуру, с другой — сами (нафтеновые кислоты) являются ценнейшим сырьем для многих отраслей народного хозяйства.
Глауконит предназначается для ликвидации техногенных загрязнений почв и водных обьектов (нефтепродуктами, тяжелыми металлами, радионуклидами) с помощью площадного внесения и создания геохимических барьеров. Кроме того, если детоксикация проводилась на с/х угодьях, она получает многолетний запас медленно действующего калийно-фосфорного удобрения.
Проводимые работы по детоксикации почв, загрязненных радионуклидами, тяжелыми металлами и нефтепродуктами, почвы подсобного хозяйства ЧМК показали высокую эффективность сорбента. Площади, имеющие значительное загрязнение тяжелыми металлами и нефтепродуктами после обработки сорбентом имеют загрязненность на уровне и меньше ПДК.
Для глауконитов характерна высокая ионообменную способность (до 15. 20 мг-экв на 100г породы) и удельную поверхность (до 100. 115 м/г), а как следствие — весьма значительную поглотительную способность. Являясь сильными сорбентами, глаукониты поглощают, и переводят в недоступное для растений состояние соли тяжелых металлов и радионуклиды (цезий-137 и стронций-90), содержащиеся в почве.
Все камни проверяются штатными специалистами-геологами на натуральность и соответствие названий. Вы можете быть уверены, что покупаете именно то, что вам нужно.
При необходимости мы можем заказать геммологическую экспертизу и сертификат соответствия.
Сертификат предоставляет независимая экспертиза Научного геммологического центра при Минералогическом музее им. А.Е. Ферсмана Российской академии наук.
Экспертизу проводят сотрудники Российской академии наук, аккредитованные специалисты в области геологии, геммологии, минералогии и палеонтологии.
Стоимость изготовления одного индивидуального сертификата — 950 руб. Срок изготовления сертификата — 10 дней с момента поступления предоплаты.
Посмотрите пример сертификата
Сертификат M-631198 Российской академии наук
Авторизация
Чтобы войти на сайт введите Вашу почту и пароль.
Также можете получить письмо со ссылкой для входа на сайт.
Авторизация по почте
Чтобы войти на сайт введите Вашу почту, дождитесь письма и перейдите по ссылке в письме
Или воспользуйтесь авторизацией по паролю
Сбросить пароль
Чтобы сбросить пароль введите Вашу почту, в письме будет ссылка на форму сброса пароля.
Регистрация
Сразу после регистрации вы получите накопительную скидку 3-10% на все товары
Оформим заказ по телефону
Напишите, как с вами связаться: менеджер позвонит в ближайшее время, проконсультирует и примет заказ
Оформим заказ по телефону
Этот товар можно купить только в нашем магазине с самовывозом в Москве. Наш менеджер позвонит Вам в ближайшее время, проконсультирует и примет заказ
Широко распространён в осадочных породах мелководно-морского происхождения и в современных морских осадках. Глауконит содержат: батиальный зеленый ил, глауконитовый песчаник, светло-зелёные глауконитовые меловые пески Подмосковья, зеленоватый глауконитовый ордовикский известняк и многие другие породы. Но не образует в природе крупных мономинеральных скоплений, а встречается исключительно в виде смеси с другими минералами глинистых или песчаных толщ; его содержание в породе редко превышает 50%. Селадонит в небольших количествах обычен в миндалинах и трещинах эффузивных пород.
Среди глауконитовых фаций преобладают пески и алевриты, иногда входящие в состав фосфоритовых конгломератов; более редки глауконитовы глины, хотя и они встречаются довольно часто. Иногда глауконитовые илы обогащаются кальцитом и в ископаемом виде представляют собой глауконитовый известняк, обычно более или менее глинистый. Глауконит образуется только в морских бассейнах, но зёрна его устойчивы к выветриванию и поэтому во вторичном залегании они встречаются в пресноводных и даже наземных отложениях. Вследствие этого по присутствию одних только зёрен глауконита в тех или других отложениях нельзя судить об их морском происхождении. В виде крупных зёрен входит в состав грубозернистых песков и мелкогалечниковых конгломератов, часто фосфоритовых. В современных морях глауконитовые осадки образуются в области шельфа и верхней части континентального склона. В абиссальной области они отсутствуют. Средние глубины образования современного глауконита от 20 до 150 м, в среднем около 70—80 м, но вероятно образование глауконита и на меньших глубинах порядка 10— 20 м. Установлено наличие глауконита также на глубинах 200-400 м.
Выделяясь в виде тончайшего осадка, иногда проникает в полости фораминифер и радиолярий, заполняя их и образуя глауконитовые ядра. Такие ядра встречались в современных батиальных илах. Л. Н. Формозова (1949) анализируя гипотезы образования глауконита распределила их на три группы: «. гипотезы органического, вернее, биохимического происхождения, гипотезы замещения детритных терригенных минералов и гипотезы химического осаждения из осадков». Глаукониты юрских и нижнемеловых отложений центральной части Русской платформы детально описаны Г.П. Горбуновой (1950).
Основное условие образования глауконита состоит в медленном накоплении осадков и в наличии некоторого количества органических веществ. Источником железа служат изверженные породы. Поэтому глауконит вдоль берегов, сложенных изверженными породами, образуется в больших количествах. Детали этого процесса до сих пор неясны, но сущность его состоит в продолжительном взаимодействии железосодержащего ила, разлагающихся органических веществ и кислорода, содержащегося в воде.
Практическое использование
Применяется для уменьшения жёсткости воды, удобрения почв (в связи со значительным содержанием окиси калия используется для производсва комплексных калийно-фосфорных удобрений), изготовления зелёной краски.
Глауконит является перспективным полезным ископаемым многопрофильного применения. Выявлены четыре формы нахождения его в палеогеновых отложениях пять типоморфных и три генетические разновидности (аллотигенный дальнеприносной, аллотигенный реликтовый и аутигенный). В аутигенном глауконите определено более 50 химических элементов, соотношения которых отражают палеогеографические условия глауконитизации.
Встречается в рыхлых осадочных породах. Примесь глауконита придает содержащим его породам зеленоватый оттенок. Разлагается только в концентрированной HCl. Обладает значительной способностью к поглощению воды и катионному обмену.
Нахождение минерала в природе
Широко распространён в осадочных породах мелководно-морского происхождения и в современных морских осадках. Глауконит содержат: батиальный зеленый ил, глауконитовый песчаник, светло-зелёные глауконитовые меловые пески Подмосковья, зеленоватый глауконитовый ордовикский известняк и многие другие породы. Но не образует в природе крупных мономинеральных скоплений, а встречается исключительно в виде смеси с другими минералами глинистых или песчаных толщ; его содержание в породе редко превышает 50%. Селадонит в небольших количествах обычен в миндалинах и трещинах эффузивных пород. Среди глауконитовых фаций преобладают пески и алевриты, иногда входящие в состав фосфоритовых конгломератов; более редки глауконитовы глины, хотя и они встречаются довольно часто. Иногда глауконитовые илы обогащаются кальцитом и в ископаемом виде представляют собой глауконитовый известняк, обычно более или менее глинистый. Глауконит образуется только в морских бассейнах, но зёрна его устойчивы к выветриванию и поэтому во вторичном залегании они встречаются в пресноводных и даже наземных отложениях. Вследствие этого по присутствию одних только зёрен глауконита в тех или других отложениях нельзя судить об их морском происхождении. В виде крупных зёрен входит в состав грубозернистых песков и мелкогалечниковых конгломератов, часто фосфоритовых.
В современных морях глауконитовые осадки образуются в области шельфа и верхней части континентального склона. В абиссальной области они отсутствуют. Средние глубины образования современного глауконита от 20 до 150 м, в среднем около 70—80 м, но вероятно образование глауконита и на меньших глубинах порядка 10— 20 м. Установлено наличие глауконита также на глубинах 200-400 м.
Выделяясь в виде тончайшего осадка, иногда проникает в полости фораминифер и радиолярий, заполняя их и образуя глауконитовые ядра. Такие ядра встречались в современных батиальных илах. Л. Н. Формозова (1949) анализируя гипотезы образования глауконита распределила их на три группы: «. гипотезы органического, вернее, биохимического происхождения, гипотезы замещения детритных терригенных минералов и гипотезы химического осаждения из осадков». Глаукониты юрских и нижнемеловых отложений центральной части Русской платформы детально описаны Г.П. Горбуновой (1950).
Основное условие образования глауконита состоит в медленном накоплении осадков и в наличии некоторого количества органических веществ. Источником железа служат изверженные породы. Поэтому глауконит вдоль берегов, сложенных изверженными породами, образуется в больших количествах. Детали этого процесса до сих пор неясны, но сущность его состоит в продолжительном взаимодействии железосодержащего ила, разлагающихся органических веществ и кислорода, содержащегося в воде.
Практическое использование глауконита
Применяется для уменьшения жёсткости воды, удобрения почв (в связи со значительным содержанием окиси калия используется для производсва комплексных калийно-фосфорных удобрений), изготовления зелёной краски. Глауконит является перспективным полезным ископаемым многопрофильного применения. Выявлены четыре формы нахождения его в палеогеновых отложениях пять типоморфных и три генетические разновидности (аллотигенный дальнеприносной, аллотигенный реликтовый и аутигенный). В аутигенном глауконите определено более 50 химических элементов, соотношения которых отражают палеогеографические условия глауконитизации.
Благодаря особенностям кристаллической структуры, которые предопределяют его способность к катионному обмену, глауконит издавна использовался для смягчения воды, а позднее и для ее очистки. Установлена высокая эффективность глауконита при очищении воды от солей тяжёлых металлов, ряда органических и неорганических составов, радионуклидов. Активированный глауконит при фильтрации через него загрязнённых вод практически полностью задерживает состав железа и аммиака, почти на порядок понижает содержимое в воде нефтепродуктов, в 25-50 раз понижает содержимое радиоактивных изотопов цезия-137 и стронция-90. Высокие адсорбционные и катионообменные свойства глауконита могут использоваться не только в качестве адсорбента тяжелых металлов, нефтешламов, загрязняющих водные объекты и почву, а также для ликвидации загрязнений, находящихся в осадках очистных сооружений и промышленных стоков, в грунтах и водных объектах, с помощью площадного внесения и создания геохимических барьеров (Дистанов У.Г., 1990). Глауконит применяется при реабилитации территорий, пораженных радионуклидами или имеющих высокую техногенную нагрузку в результате деятельности промышленных предприятий.
Благодаря достаточно высокому содержимому двуокиси калия (6-7% ), и пятиокиси фосфора (до 3% ), глауконит может использоваться для получения калийных удобрений, или как естественное удобрение без переработки. В частности, внесение в почву глауконитовой муки повышает урожайность ряда зерновых культур и картофеля на 10-20%, существенно повышает урожайность плодовых деревье. Ведутся роботы по созданию нового природного органо-калийно-фосфорного удобрения на основе глауконитов. Выявлено стимулирующее действие глауконита на развитие полезной микрофлоры почв, определяющих их плодородие (Андронов С.А., 2006). Предпосылкой этому прежде всего является высокое содержание в глауконитах оксида калия (от 5,0 до 9,5 %), способность его быстро разрушаться в почве с высвобождением калия в виде легко усвояемых соединений. Реакционную способность глауконитов можно существенно повысить с помощью термоактивации (нагрева до температуры 450°С и выше). Важным обстоятельством является то, что в глауконитах нередко в значительных количествах присутствуют микроэлементы (Mn, Cu, Co, Ni, B и др.), а многие залежи глауконитовых пород содержат высокую примесь P2O5 и даже включают горизонты фосфоритов. Все это дает основание рассматривать глаукониты как природное минеральное удобрение, позволяющее не только обогащать почву калием, но и улучшать её структуру, сохранять влагу, стимулировать рост и снижать заболеваемость растений.
Доказана высокая способность глауконита к поглощению (сорбции) стронция, цезия, плутония, тяжелых металлов при очистке почв и водоёмов (Канцельсон Ю.Я., 1981). Высокая поглотительная способность глауконита может быть использована для решения задач инженерной геоэкологии по защите окружающей среды от воздействия различных экотоксикантов, способных интенсивно мигрировать в гидро- и геосфере и тем самым нарушать нормальный ход биохимических процессов.
Благодаря насыщенной и стойкой зеленой окраске глауконит используется как естественный пигмент (в станковой и масляной живописи и для производства зелёных красок в промышленных целях). Разработана технология получения сухих фасадных красок из глауконитов.
Установлена эффективность использования глауконита в качестве минеральной подкормки в птицеводстве и животноводстве. При выращивании биомассы хлореллы, выращивании экологически чистой продукции на загрязнённых, в том числе радионуклидами, грунтах и для ряда иных целей.
