Застосування діятимуть

Вступ

На сьогоднішній день такі природні мінеральні утворення як діатоміти знаходять широке практичне застосування в різних галузях промисловості завдяки високій поглинаючої здібності, пористості, термостійкості і кислотоустойчивости. Що стосується сільського господарства, то У. Г. Дістановим [25, 304] було запропоновано два можливі напрями використання цих природних матеріалів:

як носії і наповнювачів пестицидів і для одержання пролонгованих добрив,

як маси, яка запобігає злежування тих самих добрив і отрутохімікатів.

Крім того, у ряді публікацій згадується про інсектицидну дію дустом кремнезему [3, 44]. Проведені за останні десятиліття дослідження, присвячені ролі кремнію і його сполук у грунтових процесах, різко розширили коло можливих областей застосування природних кремнеземів в цій галузі. Мінерали кремнію розглядають як джерело розчинної кремнезему, який грає важливу роль у формуванні родючості грунтів, підвищення продуктивності рослин та їх стійкості до хвороб і шкідників [3, 16, 19]. В. М. Дьяков і його колеги посилаються на досвід використання в якості добрив діятимуть, внесення яких в грунт збільшує її буферність і адсорбційні властивості, а також "сприяє зниженню залізниці і алюмінієвої інтоксикації рослин "[19, 5], що особливо актуально для кислих грунтів. Однак механізм дії діятимуть і їх участі у грунтових процесах ще недостатньо вивчений.

На території Ульяновської області розвідані та експлуатуються в промислових масштабах великі родовища цих крем'янистих порід. У цьому світлі стає особливо цікавою перспектива використання для меліорації грунтів місцевих діятимуть, за запасами яких наш регіон займає одне з перших місць в СНД і Росії.

діатоміт являє собою не чистий силіцій: крім опалового кремнезему в ньому міститься глинистий і уламковий матеріал. Глинисті мінерали, вміст яких у породі може досягати 20% і більше, в певному діапазоні значень рН середовища можуть стати додатковим джерелом рухомих форм алюмінію і заліза і таким чином посилити негативні явища, пов'язані з виснаженням буферної ємності грунтів. За змістом в породі кисень, кремній, алюміній і залізо займають ті ж місця, що й у грунті. Загальновідомо, що реакція середовища є одним з основних факторів, що визначає поведінку алюмінію і заліза в грунтах. Тому виникла ідея створення найпростішої модельної системи, що дозволяє спрогнозувати поведінку діятимуть в цілому, його окремих компонентів в реальних грунтах з різною кислотністю. Метою нашого дослідження було обрано вивчення особливостей поведінки алюмінію і заліза, що входять до складу діятимуть, у системі тверда фаза-розчин. Для її досягнення були поставлені наступні завдання:

встановити мінералогічний і хімічний склад досліджуваного діятимуть;

експериментально визначити можливий вихід алюмінію і заліза з діятимуть при різних значеннях pH розчину витягу,

досліджувати здатність до адсорбції катіонів з розчину і пов'язану з нею кислотно-основну буферність породи в умовах модельної системи.

Для вирішення цих завдань у Як об'єкт дослідження було обрано діатоміт Інзенської родовища Ульяновської області - найбільшого і найбільш інтенсивно експлуатується. Дослідження проводилися з використанням загальновизнаних методів: потенціометрії, фотоколориметр, рентгеноспектрального аналізу.

Соколовою Т.А. та її колегами [36] проводилися модельні експерименти з метою з'ясувати вплив глинистих мінералів на поведінку алюмінію в системі тверда фаза - розчин. Дослідження Ульріха і Швертмана були присвячені ролі окремих мінералів грунту у створенні її кислотно-основний буферність [39, 48]. Але у відомій нам літературі механізм дії діятимуть як суміші мінералів в грунті не висвітлювався.

Практична значимість роботи визначається серйозною загрозою, яку представляє закислення грунтів інтенсивно експлуатованих орних угідь, втрата ними родючості, і непродумане використання мінеральних добрив.

Експериментальна частина

2.1 Введення в експеримент

Розглядаючи можливість застосування діятимуть для меліорації та реанімації антропогенно порушених грунтів, необхідно брати до уваги, що глинисті мінерали є постійним компонентом породи. За даними численних досліджень алюмосилікатні складова грунтового поглинаючої комплексу (ВПК) і мінерали гідроксиди заліза при кислої реакції середовища стають джерелом рухомих форм алюмінію та заліза, які здійснюють прямий токсичну дію на рослини і сприяють подальшому зниженню pH грунтового розчину.

Висока пористість діятимуть і хороші адсорбційні характеристики припускають його участь у процесах поглинання катіонів з розчину, а значить і створення кислотно-основний буферність грунтів. Саме тому ми поставили перед собою завдання:

експериментально визначити можливий вихід алюмінію і заліза з діятимуть при різних значеннях pH розчину витягу,

досліджувати здатність до адсорбції катіонів з розчину і пов'язане з нею буферна дія породи.

Для розрахунку відносного виходу досліджуваних елементів у розчин необхідні дані про їх валовому вмісті в породі, і на початку був визначений хімічний склад досліджуваних зразків діятимуть.

У ході експериментів були отримані дані, що відображають взаємодію різних компонентів діятимуть (твердої фази) з катіонами розчину витягу. Відстежувалися наступні параметри: pH розчину витяги, pH соляної витяжки (фільтрату), концентрації іонів Al3 + і Fe3 +. На основі отриманих експериментальних даних розраховувалися показники відносного виходу алюмінію і заліза в розчин.

2.2. Матеріал і методи дослідження

Матеріалом для дослідження послужив діатоміт, що добувається на першій ділянці Інзенської родовища Ульяновської області (його світла різниця).

Хімічний склад досліджуваного діятимуть був визначений методом рентгеноспектрального аналізу, що використовується для визначення макрокомпонентів. Він заснований на вимірюванні флуоресцентного випромінювання визначаються елементів у пробі, приготовленої сплавом з тетраборат літію при t = 1150 °.

У ході експериментів проводилося фотоколориметричним визначення іонів Al3 + і Fe3 + в досліджуваних розчинах. В основі методу лежить утворення забарвлених комплексних сполук солями алюмінію і тривалентного заліза з речовинами-барвниками. Інтенсивність фарбування вимірюється оптичною щільністю D, яка в свою чергу визначається змістом досліджуваних речовин у розчинах. Для вимірювання оптичної щільності був задіяний фотоелектроколориметр КФК-2. Визначення концентрацій алюмінію і заліза здійснювалося методом побудови градуювальних графіків. Він припускає приготування розчинів шкали порівняння з відомими концентраціями цих елементів, визначення їх оптичної щільності і побудова на основі отриманих даних калібрувальних кривих. Вони дають можливість, знаючи величину D, встановити значення CAl3 + або CFe3 +.

Фотоколориметри є одним з найбільш чутливих і широко використовуваних методів визначення металів у природних водах і грунтових розчинах. Зміст Al3 + визначалося за стандартною методикою з ксіленоловим помаранчевим [32, 231], Fe3 + -- сульфосаліціловим методом. [34, 96].

Вимірювання рН досліджуваних розчинів проводилося потенціометричним методом. Для цього використовували лабораторний рН-метр ЛПУ-01 з хлорсеребряного і скляним електродами відповідно в якості електрода порівняння та вимірювального електрода.

Обладнання та реактиви

Експерименти проводилися з використанням наступного лабораторного обладнання:

Аква дистилятори ДЕ-4-2;

Апарат для встряхівавнія АВУ-6с;

Ваги аналітичні;

Ваги лабораторні равноплечіе 2 класу ВЛР-200;

Ваги торсіонні ВТ-500;

колориметр фотоелектричний концентрований КФК-2;

Кювети з товщиною просвічує шару 1 см;

Лабораторний рН-метр ЛПУ-01;

Шафа витяжної;

Шафа сушильно-стерілізаціоннний ШСС-80п;

Штатив лабораторний ШЛ-02;

Електропечі опору, камерна лабораторна СНОЛ-1, 6.2,5 111ІЗ; та реактивів:

Алюміній металевий х.ч. (ГОСТ 13736-68)

Аміак водний ч.д.а.

железоаммонийні галун ч.

Калій фосфорнокислий однозаміщений ч.

Калій хлористий х.ч.

Калій щавелекіслий ч.

Кислота аскорбінова х.ч.

Кислота сірчана ч.д.а. (