Цель проекта: получение опытных образцов и проведение пилотных испытаний материалов на основе химически модифицированного каменного угля и химически модифицированной бентонитовой глины с высокой сорбционной способностью по отношению к веществам различной химической природы; разработка технологии полученных сорбентов в процессах очистки воздушной среды от загрязнений различной химической природы.

Ключевые результаты:

• Получены экспериментальные данные по химической модификации образцов бентонитовых глин месторождений Республики Хакасия («10-й Хутор», «Кайбальское-2») минеральными кислотами и их солями. Доказано, что добавление минеральной кислоты в систему водной суспензии бентонита существенно изменяет технологические параметры минерального сырья, однако, данные  изменения обратимы. Появление в модельных системах катионов натрия восстанавливает характерные свойства бентонитовой глины. Разработанная технология обработки природного минерального сырья, включающая последовательное воздействие на алюмосиликат серной кислоты и кальцинированной соды может быть предложена как альтернативный вариант процесса обогащения щелочноземельного бентонита.
• Получены аналитические данные по исследованию физико-химических характеристик образцов модифицированного каменного угля. Изменение исследуемых свойств модельных систем (смачиваемость поверхности, адсорбционная способность по отношению к катионам щелочноземельных металлов), доказывают, что применяемая технология может использоваться для модификации объекта.
• Получены экспериментальные данные по взаимодействию бентонитового сырья с высокомолекулярными соединениями – полипептидами (альбумин, желатин), полисахариды (производные целлюлозы). Изменение исследуемых свойств модельных систем (дисперсный состав, коллоидальность, ионообменная ёмкость) подтверждают эффективность взаимодействия минеральной матрицы алюмосиликата с большими органическими молекулами.
• Получены экспериментальные данные по взаимодействию органической массы каменного угля, природных и активированных форм бентонита с ПАВ различной химической природы. Обнаружены модельные системы, в которых дисперсность материала изменяется как в сторону увеличения удельной поверхности, так и в сторону её уменьшения.
• Получены экспериментальные данные по взаимодействию органической массы каменного угля с минеральными кислотами, солями металлов в высших степенях окисления в качестве окислителей. Получены 4 модельные системы, в которых выявлена адсорбция указанных реагентов на поверхности угля. Показано, что химическое воздействие на органическую массу угля изменяет физико-химические свойства материалов, за счет дополнительной функционализации углеводородной основы и формирования новых реакционных центров на её поверхности.
• Получены аналитические данные химического эксперимента по исследованию барьерных функций полученных материалов на основе модифицированного бентонита по отношению к тяжелым металлам и газообразным продуктам – загрязнителям воздуха. Обнаружено, что на поверхности исследуемых образцов глины эффективно адсорбируются ионы Cu (II). Содержание подвижных форм металла в глине после её контакта с медной солью увеличивается в условиях эксперимента в 40-60 раз, что связано с большой адсорбционной способностью исследуемых модельных систем. Моделирование системы по поглощению газообразных продуктов (СО2, NO2, NH3) показало возможность использования исследуемых систем в качестве сорбентов для данных адсорбтивов. В условиях эксперимента обнаружено снижение содержания СО2, NO2 и NH3 в воздушной среде модельной системы в 1,3; в 4 и 1,5 раза соответственно.

Исполнители: ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Ответственный исполнитель по направлению: Барышев Р.А., проректор по научной работе Сибирского федерального университета

Партнеры:  ООО «Бентонит Хакасии»