Университет XXI века: научное измерение

Естественные науки 217 Л. В. Переломов, Ю. М. Атрощенко Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ ДЛЯ РЕМЕДИАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД * Аннотация. В статье рассмотрены основные механизмы поглощения тяжелых метал- лов и органических загрязнителей природными и модифицированными глинистыми минера- лами. Приведены примеры использования слоистых силикатов, а также пиллар-глин и орга- ноглин на их основе для ремедиации загрязненных почв и очистки сточных вод. Ключевые слова: глинистые минералы, тяжёлые металлы, органические загрязнители, адсорбция. Глинистые минералы – одни из важнейших компонентов почв, контроли- рующих подвижность и биологическую доступность химических соединений в наземных экосистемах. Их состав, свойства и взаимодействия определяют формирование структуры почв, развитие эрозионных процессов, влияют на по- глощение и перенос питательных веществ и загрязнителей. Слоистые силикаты являются смешано-пористыми образованиями, в структуре которых имеются микро-, мезо- и макропоры. В силу различных условий формирования отдель- ные представители глинистых минералов существенно различаются по форме пор всех трех типов и по соотношению их объемов. В классификации глини- стых минералов по их пористости выделены три группы минералов: слоистые силикаты с жесткой структурной ячейкой (каолинит, гидрослюда и др.), слоис- тые силикаты с расширяющейся структурной ячейкой (монтмориллонит, вер- микулит и др.) и слоисто-ленточные силикаты (палыгорскит и сепиолит). В основе поглощения глинистыми минералами загрязняющих веществ ле- жит как ионный обмен, так и ряд других процессов, которым обычно уделяется значительно меньше внимания. Катионы металлов могут адсорбироваться как на краевых, так и на межслоевых участках. Для каждого из ионов металла предпочтительный сайт может зависеть от таких факторов, как ионная сила, pH и анионы, присутствующие в растворе. Причинами, обуславливающими спо- собность глинистых минералов к ионному обмену, могут являться [1]: плоские дефекты кристаллических структур – нарушение связей на краях алюмокрем- ниевых групп, вызывающее увеличение числа нескомпенсированных зарядов, которые уравновешиваются адсорбированными катионами; точечные и линей- ные дефекты кристаллов (дислокации). Примером точечного дефекта являются замещения внутри структуры четырехвалентного кремния в тетраэдрических слоях алюминием и трехвалентного алюминия в октаэдрических слоях катио- нами низшей валентности, вызывающие появление нескомпенсированных от- * Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, грант № 18-04-00274.