Тематический рубрикатор статей

Георесурсы Т.22.№3.2020
Стр.
Скачать статью

Количественные методы определения содержания монтмориллонита в бентонитовых глинах

П.Е. Белоусов, Б.В. Покидько, С.В. Закусин, В.В. Крупская

Оригинальная статья

DOI https://doi.org/10.18599/grs.2020.3.38-47

38-47
rus.
eng.

open access

Under a Creative Commons license
Данная статья посвящена сравнению различных методов количественного определения содержания монтмориллонита в бентонитовых глинах. Исследования проводились на образцах природных бентонитовых глин крупных промышленных месторождений России и стран СНГ: 10й Хутор (Республика Хакасия), Зырянское (Курганская область), Даш-Салахлинское (Республика Азербайджан), Динозавровое (Республика Казахстан). Все образцы, отобранные для исследования, характеризуются высоким содержанием монтмориллонита (более 70%). В качестве эталонных значений содержаний монтмориллонита использовались данные рентгенодифракционного анализа по методу Ритвельда. В качестве тестируемых методик применялись наиболее распространенные как в научно-исследовательском, так и промышленном секторе России подходы, основанные на адсорбции смеси красителей родамина 6ж и хризоидина (ГОСТ 28177-89), адсорбции красителя метиленового голубого и адсорбции комплекса меди (II) с триэтилентетрамином (Cu-trien), а также термических характеристик после насыщения органическими соединениями.
 
Наилучшую сходимость значений содержания монтмориллонита показали модифицированные методики, основанные на адсорбции красителя метиленового голубого и адсорбции комплекса Cu-trien. Для остальных методик характерна большая ошибка измерений. Общей проблемой данных методик является сверхэквивалентная адсорбция на высокозарядных щелочных бентонитах и пониженная адсорбция на щелочноземельных бентонитах, а также влияние примесных кристаллических и аморфных минеральных фаз, способных к сорбции в составе бентонита. Результаты исследований могут применяться для сопоставления результатов содержания монтмориллонита, приводимых различными авторами в научных публикациях и используемых на производстве.
 

бентонит, монтмориллонит, рентгеновская дифракция, термический анализ, адсорбция, органические красители

 

  • Белоусов П.Е., Крупская В.В. (2019). Бентонитовые глины России и стран ближнего зарубежья. Георесурсы, 21(3), c. 79-90. https://doi.org/10.18599/grs.2019.3.79-90
  • Дриц В.А., Коссовская А.Г. (1990). Глинистые минералы: смектиты, смешанослойные образования. М.: Наука, 214 с.
  • Крупская В.В., Бирюков Д.В., Белоусов П.Е., Лехов В.А., Романчук А.Ю., Калмыков С.Н. (2018). Применение природных глинистых материалов для повышения уровня ядерной и радиационной безопасности объектов ядерного наследия. Радиоактивные отходы, 2, с. 30–43.
  • Крупская В.В., Закусин С.В. (2019). Определение минерального состава грунтов методом рентгеновской дифрактометрии. В Кн.: Лабораторный практикум по грунтоведению. Под ред. В.А. Королёва, В.Н. Широкова и В.В. Шаниной. М.: КДУ, Добросвет, с. 14–46.
  • Крупская В.В., Закусин С.В., Лехов В.А., Доржиева О.В., Белоусов П.Е., Тюпина Е.А. (2020). Изоляционные свойства бентонитовых барьерных систем для захоронения радиоактивных отходов в Нижнеканском массиве. Радиоактивные отходы, 1, c. 35–55. DOI: 10.25283/2587-9707-2020-1-35-55
  • Ahonen L., Korkeakoski P., Tiljander M., Kivikoski H., Laaksonen R. (2008). Quality Assurance of the Bentonite Material. Posiva Working Report 2008-33. Eurajoki, Finland, 126 p.
  • Bujda´k, J., Komadel, P. (1997). Interaction of Methylene-blue with reduced charge montmorillonite. J. Phys. Chem., B 101, pp. 9065–9068. https://doi.org/10.1021/jp9718515
  • Dormann R., Kaufhold S. (2009). Three new, quick CEC methods for determining the amounts of exchangeable cations in calcareous clays. Clays and Clay Minerals, 57, pp. 338–352. https://doi.org/10.1346/CCMN.2009.0570306
  • Dohrmann R., Genske D., Karnland O., Kaufhold S.at al. (2012). Interlaboratory CEC and exchangeable cation study of bentonite buffer materials: I. Cu(II)-triethylenetetramine mthod. Clays and Clay Minerals, 60(2), pp. 162–175. https://doi.org/10.1346/CCMN.2012.0600206
  • Guggenheim S., Adams J.M., Bain D.C., Bergaya F., Brigatti M.F., Drits V.A., Formoso M.L.L., Galan E., Kogure T. and Stanjek H. (2006). Summary of recommendations of Nomenclature Committees relevant to clay mineralogy: Report of the Association Internationale Pour L’etude des Argiles (AIPEA) nomenclature committee for 2006. Clays and Clay Minerals, 54(6), pp. 761–772. https://doi.org/10.1346/CCMN.2006.0540610
  • Holtzer M., Grabowska B., Bobrowski A., Żymankowska-Kumon S. (2009). Methods of the montmorillonite content determination in foundry bentonites. Archives of foundry engineering, 9(4), pp. 69-72.
  • Holtzer M., Bobrowski A, Grabowska B. (2011). Montmorillonite: a comparison of methods for its determination in foundry bentonites. Metalurgija, 50(2), pp. 119-122.
  • Kahr G. (1998). Methoden zur Bestimmung des Smektitgehaltesvon Bentoniten. In: Henning, K.-H., Kasbohm, J. (Eds.), Be-richte der Deutschen Ton- und Tonmineralgruppe (DTTG), Greifswald, 6, pp. 163–172.
  • Kaufhold S., Dohrmann R., Ufer K., Meyer F.M. (2002). Comparison of methods for the quantification of montmorillonite in bentonites. Applied Clay Science, 22, pp. 145–151. https://doi.org/10.1016/S0169-1317(02)00131-X
  • Kaufhold S., Emmerich K., Dormann R., Steudel A., Ufer K. (2013). Comparison of methods for distinguishing sodium carbonate activated from natural sodium bentonites. Applied Clay Sci., 86, pp. 23–37. https://doi.org/10.1016/j.clay.2013.09.014
  • Kaufhold S., Dohrmann R. (2016). Distinguishing between more and less suitable bentonites for storage of high-level radioactive waste. еClay Minerals, 51, 289–302. https://doi.org/10.1180/claymin.2016.051.2.14
  • Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Dorzhieva O.V., Zhukhlistov A.P., Belousov P.E., Tyupina E.A., Timofeeva M.сN. (2017). Experimental study of montmorillonite structure and transformation of its properties under treatment with inorganic acid solutions. Minerals, 7(4), 49. https://doi.org/10.3390/min7040049
  • Lagaly G. (1993). Layer charge determination by alkylammonium ions. In: Mermut, A.R. (Ed.), CMS Workshop Lectures. Layer Charge Characteristics of 2:1 Silicate Clay Minerals, vol. 6. The Clay Mineral Society, Boulder, CO. https://doi.org/10.1346/CMS-WLS-6.1
  • Lorenz P., Meier L. and Kahr G. (1999). Determination of the cation exchange capacity (CEC) of clays minerals using the complexes of copper (II) ion with triethylenetetramine and tetraethylenepentamine. Clays and Clay Minerals, 47(3), pp. 386–388. https://doi.org/10.1346/CCMN.1999.0470315
  • Motoso Oladipo & McCarty, Douglas & Hillier, Stephen & Kleeberg, Reinhard. (2006). Some successful approaches to quantitative mineral analysis as revealed by the 3rd Reynolds Cup contest. Clays and Clay Minerals, 54. http://dx.doi.org/10.1346/CCMN.2006.0540609
  • Nieto F., Abad I., Azañón J.M. (2008). Smectite quantification in sediments and soils by thermogravimetric analyses. Applied Clay Science, 38(3–4), pp. 288–296. https://doi.org/10.1016/j.clay.2007.04.001
  • Omotoso O., McCarty D.K., Kleeberg R. and Hillier S. (2006). Some successful approaches to quantitative mineral analysis as revealed by the 3rd Reynolds cup contest. Clays and Clay Minerals, 54(6), 748–760. https://doi.org/10.1346/CCMN.2006.0540609
  • Paterson, E., Swaffield, R. (1987). Thermal analysis. In: Wilson, M.J. (Ed.), A Handbook of Determinative Methods in Clay Mineralogy. Blackie and Sons, Ltd., Glasgow, pp. 99–132.
  • Srodon J., Drits V., Mccarty D., Hsieh J., Eberl D. (2001). Quantitative X-ray diffraction analysis of clay-bearing rocks from random preparations. Clays and Clay Minerals, 49, pp. 514–528. https://doi.org/10.1346/CCMN.2001.0490604
  • Zhou X., Liu D. Bu H, Deng L., Liu H., Yuan P., Du P., Song H. (2018). XRD-based quantitative analysis of clay minerals using reference intensity ratios, mineral intensity factors, Rietveld, and full pattern summation methods: A critical review. Solid Earth Sciences, 3(1), pp. 16–29. https://doi.org/10.1016/j.sesci.2017.12.002
  •  
Петр Евгеньевич Белоусов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35

Борис Владимирович Покидько
Институт тонких химических технологий, МИРЭА - Российский технологический университет
Россия, 119571, Москва, проспект Вернадского, 86
 
Сергей Вячеславович Закусин
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
 
Виктория Валерьевна Крупская
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
 

Для цитирования:

Белоусов П.Е., Покидько Б.В., Закусин С.В., Крупская В.В. (2020). Количественные методы определения содержания монтмориллонита в бентонитовых глинах. Георесурсы, 22(3), c. 38–47. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2020.3.38-47

For citation:

Belousov P.E., Pokidko B.V., Zakusin S.V., Krupskaya V.V. (2020). Quantitative methods for quantification of montmorillonite content in bentonite clays. Georesursy = Georesources, 22(3), pp. 38–47. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2020.3.38-47

© 2024 Коллектив авторов