Типы глин, используемых в качестве отбеливающих земель

17.06.2018
Для обесцвечивания применяются самые разнообразные глинистые породы — от мелкозернистых алевритов до глин, почти нацело сложенных глинистыми минералами. Глины для очистки применяются или в сыром виде, или после химической и механической обработки. В прежнее время сырые глины, использовавшиеся для этих целей, назывались фуллеровыми землями (сукновальными глинами). Это название происходит из применения таких глин при валянии шерсти с водной суспензией глины, что приводит к удалению частиц жира и грязи из шерсти. Это очень древнее практическое использование земель упоминается в Библии.

В настоящее время это название применяется к любой глине, обладающей обесцвечивающими и очищающими свойствами, которые обусловливают ее промышленное использование без предварительной химической обработки; при этом ни состав, ни условия образования земли не рассматриваются. В Англии термин «фуллерова земля» имеет определенное стратиграфическое значение для меловых отложений юго-востока страны; эти толщи веками разрабатывались как обесцвечивающие земли. Желающие ознакомиться с историей применения фуллеровых земель могут обратиться к работам Портера, Уэссона, Парсонса и Робертсона.

В некоторой степени обесцвечивающими и адсорбционными свойствами обладают различные алевриты, что обусловило их практическое использование в прежнее время. В свое время было обнаружено, что многие аттапульгитовые и некоторые монтмориллонитовые глины обладают лучшими отбеливающими свойствами, и эти глины вытеснили алевриты. Для получения промышленной продукции глины прокаливаются при 400—600° С и дробятся до различного размера зерна. Активность аттапульгитовой глины повышается при ее замешивании под высоким давлением при низкой влажности. Эти исследователи показали, что обесцвечивающая способность глины после замешивания возрастает на 25—40%. Насколько известно, такая же обработка монтмориллонитовых глин не улучшает их отбеливающие свойства.

Наттинг показал, что лишь некоторые монт-мориллонитовые глины обладают хорошей обесцвечивающей способностью и что эта способность связана не только с чистотой глин. По данным многих исследователей, галлуазит может обладать отбеливающими свойствами. Пирсол и др. показали, что каолинитовой глине из южной части Иллинойса также присущи очень хорошие отбеливающие свойства. Как обнаружили Грим и Брэдли, уникальная иллитовая глина из северной части Иллинойса характеризуется очень хорошими отбеливающими свойствами. Согласно Чеймберсу, сепиолитовые глины из Испании — превосходный отбеливающий материал. Этот исследователь отмечает также, что добавка сепиолита (примерно 10—20%) к обычным отбеливающим и активированным землям во многих случаях приводит к увеличению скорости фильтрации обрабатываемого продукта. Насколько известно, в настоящее время промышленное применение находят только монтмориллонитовые, сепиолитовые и аттапульгитовые глины. Как будет показано ниже, практическая ценность отбеливающих глин определяется не только их обесцвечивающей способностью.

Активация кислотой часто приводит к повышению обесцвечивающей способности монтмориллонитовых глин. Наттинг показал, что только некоторые монтмориллонитовые глины улучшают свои свойства при обработке кислотой, а для других глин того же состава такая обработка может быть вредна. Бентониты из месторождений в Аризоне и Миссисипи активируются кислотой. За пределами США кислотная активация применяется для бентонитов из месторождений Алжира, Марокко, Германии, России и Японии. Высокая обесцвечивающая способность глин, активированных кислотой, обеспечила в некоторых случаях их более широкое применение для очистки масел, чем применение фуллеровых земель.

Насколько известно, кислотная обработка не практикуется для глин иного состава, чем монтмориллонит. Несомненно, в этом направлении следует провести дальнейшие исследования.

При кислотной активации монтмориллонитовые глины смешиваются с серной или соляной кислотой в течение некоторого времени при умеренной температуре. При этом строго соблюдают дозировку кислоты, ее концентрацию, время обработки и температуру, поскольку от этих параметров зависят свойства получаемого продукта. После кислотной обработки глина промывается, высушивается, обжигается и перерабатывается в продукт необходимого гранулярного состава. Свойства этого конечного продукта также во многом зависят от процесса отмывки. Изменяя метод обработки глин, видимо, можно получать целый ряд активированных материалов, которые будут иметь особую ценность для какого-либо данного процесса или для очистки некоторых масел. Точные условия обработки глин для получения обесцвечивающих глин, обладающих специфическими свойствами, — нераскрытые секреты производства.

По мере увеличения интенсивности кислотной обработки обесцвечивающая способность глин возрастает до некоторой оптимальной величины. Дальнейшая обработка приводит к уменьшению активности глин. Процесс кислотной обработки очень похож на производство катализаторов из монтмориллонитовых глин. Оптимальные условия производства катализаторов и процесса получения обесцвечивающих глин, видимо, различны. Кислотная активация приводит к удалению щелочей и кальция и к уменьшению содержания магния, железа и алюминия (элементы расположены здесь в порядке уменьшения интенсивности их удаления). Кислотное активирование глин увеличивает их удельную поверхность и изменение структуры порового пространства точно так же, как это имеет место в производстве катализаторов с помощью кислотной обработки монтмориллонитовых глин.

Пока нет простых методов, с помощью которых можно было бы предсказать изменение свойств монтмориллонитовых глин при их кислотной активации. Для изучения монтмориллонитовых глин они должны быть обработаны кислотой при самых различных параметрах; кроме того, при этом должна быть определена их способность к обесцвечиванию. Поскольку отбеливающая способность глин изменяется в зависимости от метода активации, по результатам единичного испытания данного образца нельзя никоим образом судить о действительной практической ценности глин для производства продуктов, активированных кислотой. Интересно отметить, что широко известные вайомингские бентониты не активируются кислотой, а в естественном виде обладают очень плохой отбеливающей способностью. Исследования Грима и Кульбицкого заставляют предполагать, что монтмориллонит типа Чето, в котором имеет место значительное замещение алюминия магнием в октаэдрических позициях, видимо, хорошо подвергается кислотной активации. Это только предположение, и необходимы дальнейшие исследования в этом направлении, чтобы определить, насколько справедливо данное заключение.

Имеются такие «кислые глины», например японские кислые земли и глины из района Пембина, Манитоба, Канада, которые подверглись природному выщелачиванию водами с низким pH в такой степени, что естественным путем они превратились в «кислотноактивированные» глины.