5. Сорбуючі матеріали на силікатній основі.

Очищення води за допомогою перліту.

Перліт, особливо спучений, володіє унікальними сорбуючими властивостями. Це обумовлено значною поверхнею поглинання і високими адгезійними властивостями матеріалу. Досить сказати, що цей сорбент в змозі поглинути кількість матеріалу, що перевершує його за обсягом від 4 до 20 разів. При цьому високий показник пористості (від 70 до 80%) обумовлює рекордну швидкість поглинання, а відносно малий діаметр пір дозволяє затримувати найдрібніші частинки суспензій.

Саме ці властивості зумовили широке застосування спученого перліту як сорбуючого матеріалу при зборі різних рідин і як фільтра.

Як сорбент, перліт застосовується, в основному, при зборі з поверхні води різних плівок, таких як нафта, бензини, масла та інші. Слід зазначити, що застосування перлітових сорбентів володіє рядом незаперечних переваг, порівняно з іншими сорбуючими речовинами:

• простота і зручність використання та збору;

• низький коефіцієнт змочуваності водою і легкість охороняє сорбент від затоплення;

• простота регенерації використаного перлітового сорбенту;

• можливість використання відпрацьованого сорбенту в будівництві;

• унікальна екологічна безпека матеріалу (не виділяє в зовнішнє середовище шкідливих речовин);

• використання перліту у фільтрах очищення.

Ці ж властивості перліту широко використовуються при створенні на його основі портативних і стаціонарних фільтрів для очищення стічних вод від механічних домішок і олій, а також для попередньої очистки води перед вживанням.

Однак унікальні екологічні властивості матеріалу дозволяють застосовувати його не тільки в системах промислового очищення води. Не меншу популярність придбали фільтри на основі перліту у харчової, хімічної та фармацевтичної промисловості. За допомогою перлітових фільтрів проводиться очищення харчових продуктів - рослинних олій, пива, вина, соків, цукрових сиропів та ін., різних продуктів для фармацевтики - антибіотиків, масел, суспензій і розчинів від сторонніх домішок, продуктів для хімічної промисловості, що вимагають високого ступеня хімічного очищення і низького вмісту механічних домішок.

Задля чистоти води дедалі більше застосовують сорбенти природного і штучного походження (глинисті породи, цеоліти та інші матеріали).

Використання таких сорбентів зумовлено досить високою їх ємністю, вибірковістю, катіонообмінними властивостями декого з тих, порівняно низькою вартістю і доступністю (іноді як місцевого матеріалу).

Глинисті породи — найпоширеніші неорганічні сорбенти очищення води. Вони мають розвинену структуру з мікропорами, мають різні розміри залежно від виду мінералу. Більша частина з них має шарувату, жорстку чи розширену структуру.

Механізм сорбції забруднень на глинистих матеріалах досить складний і включає Ван-дер-вальсові взаємодії вуглеводневих ланцюжків з розвиненою поверхнею мікрокристалів, силікатів і кулонівську взаємодія заряджених і поляризованих молекул сорбата з позитивно зарядженими ділянками поверхні сорбенту, що містять іони М⁺ іAl³⁺.

Найбільшого поширення набули глинисті матеріали для знебарвлення води, видалення неорганічних домішок і особливо токсичних хлорорганічних сполук і гербіцидів, різних ПАР.

Природні сорбенти здобувають у безпосередній близькості до місця споживання, що постійно розширює масштаб їх застосування для очищення води.

Цеоліти — різновид алюмосилікатних каркасних матеріалів. Вони мають негативний тривимірний алюмосилікатний каркас із суворо регулярною тетраедричною структурою.

Відомо понад 34 видів природних цеолітів, та тільки частина їх утворює великі родовища (80% концентратів) зручні для промислової переробки.

Обробка поверхні цеолітів кремнійорганічними сполуками робить її гідрофобною, що покращує сорбцію нафти із води.

Природні цеоліти використовують у вигляді порошків і фільтруючих матеріалів очищення води від ПАР, ароматичних і канцерогенних органічних сполук, барвників, пестицидів, колоїдних і бактеріальних забруднень.

Також інтенсивно використовують іонний обмін, що дозволяє застосовувати широкий, спектр іонообмінних матеріалів, наприклад природні бентонітові глини. Зазвичай, глибина залягання бентонітових глин досить невеличка, що уможливлює цей показник відкритим способом, завдяки чого вони мають невисоку вартість. У складі бентоніту переважним мінералом є монтморилоніт із яскраво вираженими іонообмінними властивостями. Монтморилоніт містить катіони металів, які у ролі обмінних катіонів. Найпоширенішим обмінним катіоном в бентонітах є Са²⁺, але значно більшу активність має катіон Na⁺.

Відомі сорбційно-іонообмінні матеріали, створені з урахуванням бентонітових глин шляхом їх нанесення на поверхню базальтових волокон. Такі комплекси можна використовувати для очищення стоків, які містять важкі метали. Проте конкретні труднощі пов'язані і з самим процесом нанесення бентонітових глин на базальтові волокна, і з невисокою механічною міцністю отриманого сорбенту.

У багатьох підприємствах, у ролі відходів допоміжного виробництва утворюються деревна тирса, які можна використовувати як фільтрувальних завантажень, але найчастіше їх спалюють в котельнях. У зв'язку з цим економічно доцільно використовувати деревну тирсу як матеріал для очищення стічної води й отримання нових сорбційних матеріалів шляхом нанесення ними активного комплексу, наприклад бентонітів.