Особенности кристаллической структуры монтмориллонита состоят в том, что в воде он распадается на мелкие частицы (анизотропные вытянутые пластинки-чешуйки размером в несколько мм), несущие отрицательный заряд. Устойчивость водной суспензии глины обеспечена силами расталкивания, действующими на чешуйки и не позволяющими им сблизиться и слипнуться в крупные, не способные удерживаться во взвешенном состоянии.
Количество воды, связанное единицей поверхности глины, характеризует гидрофильность поверхности глины. Удельная поверхность глин изменяется от 76 м2/г для каолина и 760 м2/г для бентонита и соответственно количество связанной воды для этих глин составляет 123 и 2018 %.Таким образом, диспергирование
28
бентонита, содержащего монтморилломит, в воде сопровождается очень сильным увеличением общей поверхности частиц (за счет уменьшения их размера, измельчения) [33].
В связи с этим для диспергированных бентонитов весьма характерны адсорбционные взаимодействия. Вводимые в бентонитовые суспензии органические молекулы, в том числе полиакрил-амида, прочно закрепляются на поверхности глинистых частиц. Происходит необратимая адсорбция с образованием мелких глино-органических частиц, называемых флокулами.
Кроме адсорбционных взаимодействий, большую роль в формировании суспензий играет обменная емкость бентонитовых глин по отношению к полимерам и неорганическим соединениям. Наибольшей емкостью катионного обмена обладают набухающие в воде глины, монтмориллонит и вермикулит, у которых этот показатель достигает 100-150 мг-экв на 100 г глины.
Структура бентонито-полимерных суспензий - адсорбцион-но-коллоидная по своей природе. Структура микрогетерогенная, в которой частицы глины разделены молекулярными прослойками полимера. Чередование частиц глины и молекул полимера происходит строго регулярно. Определена область стабилизации глинистых суспензий при добавке ПАА: при соотношении полимера и глины, равном 0,003. Избыток полимера остается не связанным с глиной и не участвует в образовании структуры [33, 34].
Качество глинисто-полимерных растворов (набухаемость, вязкость, пластичность, стабильность и др.) зависит от содержания в бентонитовых глинах минерала монтмориллонита, от его типа по характеру поверхностных катионов (щелочных или щелочноземельных), а также от наличия в глине песка и других примесей. Наличие гидрослюды и кальцитов ухудшает качество бентонитов, так как они не способны к гидратируемости и набухаемости, не образуют прочных необратимых взаимодействий с полимерами, приводят к расслоению суспензии. Тем не менее добавка полимеров, неорганических солей, ПАВов к глинам, содержащим гидрослюду, кальцит, песок и др., приводит к временной стабилизации глинисто-полимерного раствора. Такой способ часто используют при приготовлении глинистых буровых растворов в случае отсутствия высококачественного бентонита.
29
Многочисленные исследования показывают, что только монтмориллонит способен необратимо связываться с полимерами и органическими соединениями вследствие адсорбционных и ионообменных взаимодействий и образовывать новые, прочные соединения, не вымываемые ни водой, ни растворами электролитов. Добавление неорганических солей (например, NaCL, CaCL2 до 5 %) или кислот (например, H2SO4 до 0,1Н) не приводит к разложению бентонито-полимерных продуктов, так как они легко вымываются из буровых растворов обычной водой.
Применение глинисто-полимерных составов в земледелии
Изучение состава глинистых растворов, применяемых при бурении, показывает, что к глинам добавляются такие полимеры, как ПАА, КМЦ, препараты серии "К": ССБ, УШР и др., т.е. те же самые, что и при приготовлении глинистых рецептур, применяемых при мелиорации песков, рекультивации земель. Основной компонент - бентонитовая глина широко известна в земледелии.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.