ПАн – монтморилонітні композити

1.4 ПАн – монтморилонітні композити

ПАн - нанокомпозити промислово важливі у зв'язку з додатковими термічною і механічною міцністю, а також технологічності пропонованих поліанілін - провідних форм. Серед провідних полімерів, ПАн популярний завдяки своїй стійкості до навколишнього середовища, простотою і низькою вартістю підготовки, унікальними відновлювальними властивостями і високою провідностю.

Широкий спектр потенційних додатків вивчений для ПАн. ПАн композитні системи можуть стати джерелом нових синергічних властивостей, які не можуть бути досягнуті для окремих матеріалів. Серед неорганічних матеріалів для гібридних композитів, малим розміром частинок і легкістю інтеркаляції приділяється увага монтморіллонітових глин.

Одновимірні наноструктури ПАн привернули велику увагу, завдяки своїм унікальним властивостям і застосуванням в електричних нано пристроях [50].

1.5 Глауконіт

Багато глинистих матеріалів можуть бути іонообмінними або мембраноподібними з позитивно зарядженими металевими катіонами, і деякі з цих катіонів, подібно до Fe3+ і Cu2+, можуть підтримувати хімічну полімеризацію, що приводить до покриття цих мінералів ЕПП.

Одним із яскравих представників глинистих матеріалів є глауконіт –(стара українська назва - зеленка) (рос. глауконит, англ. glauconite, англ. celadongreen; нім. Glaukonit m) − мінерал, класу силікатів групи гідрослюд, до складу якого входять кремній, алюміній, калій, залізо та ін., належить до групи слюд, загального складу (К,Na,Ca)×(Fe3+,Mg,Fe2+,Al)2[(Al,Si)Si3O10] (OH)2×H2O, і містить (%): SiO2 - 44-56; Аl2O3 - 3-22; Fe2O3 - 0-27; FeO - 0-8; MgO - 0-10; K2O до 10%, H2O - 4-10% [49]. Відомі також домішки Li і В.

Глауконіт вирізняється цілим комплексом унікальних властивостей і використовується як сорбент нафтопродуктів, радіонуклідів і важких металів.

Володіє значною схильністю до поглинання води і катіонному обміну, і тому є хорошим сорбентом, з великим простором не вивчених фізико-хімічних властивостей, та можливостей його використання.

1.5.1 Рентгенометричні дані

На дебаєграмах глауконіту найважливіше значення має положення рефлексу 060, яке залежить від ізоморфних заміщень в октаедричних позиціях. Найчастіше його значення в мінералі є в межах 0,1512 - 0,1517 нм. На цій підставі глауконіт зачислено до діоктаедричних утворень. Мінерал належить до політипної модифікації 1М чи 1Md, параметри елементарної комірки такі, нм: a = 0,523-0,525; b = 0,906-0,913; е = 1,003-1,020.

За даними рентгенівського аналізу, глауконіту різних регіонів притаманний різний ступінь досконалості структури. Зокрема, різновіковий глауконіт Донбасу з погляду структури відрізняється за кількістю шарів, що розбухають. Перший базальний рефлекс на дифрактограмах палеогенового глауконіту розпливчастий, асиметричний, його фіксують за d = 1,080-1,125 нм. Таке положення цього рефлексу на порошкових рентгенограмах характерне для мінералу, який містить 10-15 % фази, що розбухає (1,4 нм). У такому глауконіті ця фаза представлена нонтронітовою складовою. Ще одним доказом недосконалості структури мінералу є неоднаковий прояв, тобто зміна інтенсивності рефлексів з d = 0,366; 0,332; 0,309 нм, а також повне зникнення рефлексів з d = 0,412 та 0,285 нм, які вважають визначальними для структури глауконіту [51].

1.5.2 Фізичні властивості глауконіту

Колір зернистого глауконіту яскраво-, ясно-, темно-, оливково-, жовто-зелений, зеленкувато-бурий, досить частим є трав'янисто-, синювато-, брудно-зелене з коричневим відтінком та майже чорне забарвлення. Зелений колір глауконіту зумовлений спільною дією хромофорів Fe3+ і Fe2+, тоді як інтенсивність забарвлення та його відтінки залежать від наявності гідроксилу й води, а також елементів-нехромофорів, особливо К+ (посилює роль Fe3+ і послаблює роль Fe2+) і Na+ (діє навпаки).

Під мікроскопом зерна глауконіту мають мікроагрегатну будову з такою ж мікроагрегатною поляризацією в зеленкувато-сірих і зеленкувато-жовтих кольорах інтерференції. Неоднорідне забарвлення глауконіту чіткіше виявляється під мікроскопом у шліфах, оскільки зерна по-різному реагують на поляризоване світло. Зокрема, зерна з однорідним забарвленням мають мікроагрегатну будову з такою ж поляризацією в жовтувато-сірих і сірувато-жовтих кольорах інтерференції, не плеохроюють. Зерна з плямистим забарвленням містять ділянки з суцільним загасанням і жовтими або зеленкувато-жовтими кольорами інтерференції. Без аналізатора такі ділянки плеохроюють з різною інтенсивністю, що і створює враження плямистого забарвлення. Загальна схема плеохроїзму зернистого глауконіту така: темно-зелений, зелений по Ng та ясно-зелений до безбарвного по Np; іноді мінерал не плеохроює.

Показники заломлення глауконіту змінюються залежно від вмісту в ньому заліза (див. таблицю 1.5.2.1). Візуально добре виявлена чітка залежність показників заломлення від інтенсивності забарвлення зерен. Наприклад, блідо- і жовто- зелені зерна мінералу з відкладів Придністер'я мають nсер в межах 1,572-1,582, зелені − 1,583−1,594, темно-зелені − 1,632-1,638. Для ясно-зеленого різновиду з конкрецій

Таблиця - 1.5.2.1 Хімічний склад, оптичні властивості та густина глауконіту

Примітка: 1 - з відкладів кембрію, ордовику, альб-сеноману та палеогену Волині; 2 — з відкладів чохла УЩ; 3 - зернистий глауконіт з відкладів крейди, палеогену й неогену Поділля; 4 — тонкодисперсний глауконіт з крейдових відкладів Поділля; 5 — з відкладів сеноману—маастрихту і палеогену Донбасу, 6 - з порід менілітової серії Передкарпатгя; 7 - сколіт з ямненських пісковиків; 8 - з олігоценових та верхньоміоценовнх (сарматських) відкладів Східного ПриЧорномор'я (HJM. Баранова, 1961); 9 — з альбських відкладів Кримського півострова перевідкладених фосфоритів середній показник заломлення становить 1,584−1,588, для голубувато-зеленого - 1,628-1,631, для жовто-зеленого з верхньобаденських пісків - 1,576, трав'янисто-зеленого - 1,588-1,594, ясно-зеле- ного з альбських відкладів Криму − 1,595, темно-зеленого - 1,607-1,610. Трав'яно-зелений з жовтуватим відтінком глауконіт з пісковиків нижньоменілі- тової світи має такі показники заломлення: n`g = 1,609; n`p = 1,590, а темно- зелений —дещо вищі: n`g = 1,617; n`p = 1,597 [51]. Твердість глауконіту Н становить 221,48-323,40 МПа. На кривих нагрівання глауконіту звичайно фіксують три ендотермічні ефекти, пов'язані, відповідно, з видаленням міжпакетної (адсорбційної) води в межах 50-180 °С, гідроксильних груп (констатуційної води) за 440−650 °С та з руйнуванням кристалічної ґратки мінералу (880-980 °С). Екзотермічний ефект за 250-300 °С зумовлений виділенням органічної речовини, а за 430-510 °С - з окисненням заліза, яке міститься у взірцях у вигляді сульфідів заліза − піриту, марказиту, мельниковіту. ІЧ-спектри поглинання глауконіту в ділянці деформаційних коливань Si-О наявні три смуги з максимумом за 440, 480, 550 та 440, 470, 500 см-1, відповідно. Чітко фіксують плече Si-O валентних коливань за 1000-1050 та 1000-1020 см-1. У ділянці валентних коливань ОН-груп простежують інтенсивну смугу з максимумом 3500-3520 см-1. На підставі вивчення поглинальної здатності різновікового глауконіту в ньому визначено обмінний комплекс катіонів, мг-екв/100г речовини: К+ (0,15- 2,24), Na+ (0,035-0,189), Са2+ (2,26-7,87), (0,58-3,47). Для деяких канонів виявлено залежність між їхнім вмістом i віком мінералу. Зокрема, чим давніший глауконіт, тим виший у ньому вміст обмінних К+, Na+, Mg2+. Катіонний обмін відбувається на поверхні частинок глауконіту, а порівняно висока поглинальна здатність мінералу зумовлена великим зарядом частинок, що, відповідно, пов'язане з дефектністю структури мінералу [51]. Новітні дослідження сорбційних властивостей глауконіту засвідчили, що він є вибірковим іонообмінним поглиначем довгоживучих радіоактивних ізотопів 137Cs та 90Sr, завдяки чому його можна використовувати для дезактивації стічних вод з підвищеною радіоактивністю. За високого показника сорбції 137Cs для глауконіту характерна незначна десорбція [51]. Глауконіт - мінерал, який вирізняється цілим комплексом унікальних властивостей. Природна суміш кремнезем-глауконіт при вмісті Гл до 15-20 % пропонується для використання в сільському господарстві як: кормова добавка, що підвищує масу і швидкість росту тварин; мінеральне добриво; а так само як сорбент нафтопродуктів, радіонуклідів і важких металів.