Шунгит Зажогинского месторождения в водоподготовке и водоочистке
Шунгит – это древняя порода необычного состава, структуры и свойств.
Входящий в ее состав шунгитовый углерод представляет собой окаменевшую нефть.
В нынешнем состоянии – это аморфный некристаллизующийся фуллереноподобный углерод.
Такой углерод обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных процессах, сорбционной, каталитической, биологическойактивностью и электропроводностью.
Основными минералами пород Зажогинского месторождения кроме углерода являются кварц и слюды.
Средний химический состав пород Зажогинского месторождения
(% масс.)
Макроэлементы
|
C |
SiO2 |
TiO2 |
Al2O3 |
FeO |
MgO |
CaO |
Na2O |
K2O |
S |
H2O кр. |
|
28.7 |
58.0 |
0.2 |
4.0 |
2.4 |
1.1 |
0.6 |
0.2 |
1.5 |
1.1 |
3.7 |
Микроэлементы
|
S |
Ba |
B |
V |
Co |
Cu |
Mo |
As |
Ni |
Pb |
Sr |
Cr |
Zn |
|
1.1 |
0.3 |
0.004 |
0.015 |
0.00024 |
0.0037 |
0.0011 |
0.00025 |
0.0085 |
0.0023 |
0.001 |
0.0078 |
0.0067 |
Необычность структуры пород заключается в том, что силикатные минералы пород – кварц и слюды находятся в высокой дисперсности (средний размер их около 1 мкм) и равномерно распределены в углеродной матрице. Благодаря этому порода сохраняет все свойства присущие шунгитовому углероду и, кроме того, приобретает способность смешиваться со всеми связующими. Благодаря такой структуре порода обладает достаточно высокой электропроводностью.
Физико-механические свойства пород
|
Показатель |
Величина |
Примечание |
|
Объемная плотность, т/м3 |
2.20 - 2.35 |
|
|
Объемная насыпная масса щебня, кг/м3 |
1040 - 1100 |
|
|
Прочность на сжатие в водонасыщенном состоянии, кг/см2 |
1000-1200 |
|
|
Истираемость по методикам оценки стройматериалов |
Марка И-1 |
|
|
Сопротивление удару |
Марка У-75 |
|
|
Межзерновая пустотность,% |
52 - 55 |
|
|
Потеря массы после оттаивания и замораживания, % 25 циклов 50 циклов |
0.2 – 3.0 0.2 – 5.0 |
|
|
Водопоглощение, % |
0.1 – 2.6 |
|
|
Механические показатели по методике оценки материалов для водоподготовки -истираемость, % -измельчаемость, % |
0.3 3.0 |
По механическим свойствам шунгит близок к традиционно используемому фильтрующему материалу кварцевому песку. Шунгитовый песок вследствие неправильной формы частиц имеет большую межзерновую пустотность и создает меньшие потери напора, чем кварцевый песок. |
Химические свойства пород
|
Химическая стойкость по окисляемости в средах, мг/л: -кислой -щелочной -нейтральной (NaCl) |
8.3 7.0 3.0 |
Сорбционные свойства
|
Показатель |
Значение |
|
Адсорбционная активность( мг/л) -по метиленовомуголубому -по иоду -по фенолу -термолизным смолам -олеиновая кислота -по нефтепродуктам -по гуминам |
19,2 4,2 14,0 14 35 более 40 2-3 |
Радиологические показатели
|
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов |
Менее 370 Бк/кг
|
Применение без ограничений |
Шунгит обладает сорбционной способностью к широкому ряду органических веществ: жирным высокомолекулярным кислотам, вещества млигноуглеводного комплекса древесных и торфяных гидролизатов, водорастворимых смол гидролиза, гуминовым веществам, пестицидам, ПАВ, спиртам, фенолам, нефтепродуктам, к ряду неорганических веществ (соединениям железа, марганца, шестивалентного хрома, фосфора и др.), а также к газообразным соединениям (хлор, оксиды серы).
По данным различных научно-исследовательских организаций результаты очистки воды шунгитом составляли:
|
№ п/п |
Вещество |
В исходной воде, мг/л |
В фильтрате мг/л |
|
1. |
Взвешенные вещества |
3,9 372 1106 |
0,02 1,2 4,0 |
|
2. |
Нефтепродукты |
6,72 |
0,06 |
|
3. |
Отработанное моторное масло |
0,9-1,2 12-20 |
0,18-0,25 0,60-0,12 |
|
4. |
Железо |
0,92 |
0,05 |
|
5. |
БПК, мг О2/л |
10-25 |
3,0 |
|
6. |
Перманганатная окисляемость, мг 02/л |
6,8 11,6 15,6 |
0,96 1,15 2,10 |
|
7. |
Фенол |
34,5 |
меньше 0,001 |
В воде, прошедшей бактерицидную обработку хлором, неизбежно образуются радикальные и полурадикальные частицы органической природы. Свободные радикалы оказывают негативное влияние на организм человека и являются причиной многих болезней, в т.ч. патологии старения и онкологических заболеваний.
Шунгит проявляет специфическую активность в устранении из воды частиц радикальной природы, превосходя в этом активированный уголь в 30 раз, практически полностью очищает воду от этих частиц, доводя до уровня бидистилята.
Шунгит проявляет способность обеззараживать и очищать воду от бактерий, спор, простейших микроорганизмов и сине-зеленых водорослей.
Шунгит обладает биологической активностью и способен передавать это свойство воде. Это находит подтверждение в лечебных свойствах воды, выходящей из шунгитовых толщ и воды, настоянной на шунгите.
Каталитические свойства шунгита проявляются в способности продуцировать активный атомарный кислород, являющийся сильнейшим окислителем. Сорбированные на поверхности шунгита органические молекулы подвергаются окислению атомарным кислородом до СО2 и H2О. Благодаря окислительной деструкции органических соединений поверхность шунгита освобождается от сорбированных соединений и становится подготовленной к новому циклу сорбции.
Наличием в системе шунгит – вода высокоактивного кислорода объясняется способность шунгита очищать воду от частиц радикальной природы, очищать воду от ряда металлов, окисляя их и переводя в нерастворимую форму.
Шунгитовый сорбент способен к многократной регенерации, восстанавливая полностью сорбционную активность.
Шунгит может быть использован:
-в подготовке питьевой воды через фильтры ( бытовые и промышленные различной производительности для пищевых предприятий и производств);
-очистки и обеззараживание воды в колодцах;
-очистки и кондиционирования воды скважин;
-подготовки воды бассейнов;
-подготовки воды ТЭЦ;
-подготовки воды косметических производств;
-очистки ливневых и промышленных стоков;
-очистки воды замкнутых оборотов;
-производство пористых минеральнополимерных композитов.
Шунгит во многих процессах не уступает по сорбционной способности активированному углю, а стоит многократно дешевле.
