Ю.Л. Забулонов, ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ПОВЕДІНКИ НАНОДИСПЕРСІЙ ГІДРОКСИДУ ЗАЛІЗА

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.02.074

УДК 550.41 : 549.521 : 544.774.4 : 537.8

ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ПОВЕДІНКИ НАНОДИСПЕРСІЙ ГІДРОКСИДУ ЗАЛІЗА ПІД ВПЛИВОМ СЛАБКИХ МАГНІТНИХ ПОЛІВ

Ю.Л. Забулонов, д-р техн. наук, чл.-кор. НАН України, проф., дир.

E-mail: Zabulonov@igns.gov.ua https://orcid.org/0000-0001-8239-8654

В.М. Кадошніков, наук. співроб.

E-mail: IGNS_Kadoshnikov@igns.gov.ua https://orcid.org/0000-0001-8707-873X

Т.І. Мельниченко, канд. біол. наук, старш. наук. співроб.

E-mail: tim--@ukr.net https://orcid.org/0000-0003-2349-5395

Г.П. Задвернюк, канд. геол. наук., старш. наук. співроб.

E-mail: zadvernyuk@ukr.net https://orcid.org/0000-0001-6425-9845

С.В. Кузенко, наук. співроб.

E-mail: IGNS_Kuzenko@nas.gov.ua https://orcid.org/0000-0003-2641-6699  

Ю.В. Литвиненко, канд. техн. наук, учений секретар

E-mail: Lytvynenko@igns.gov.ua https://orcid.org/0000-0003-1659-9831

Державна установа "Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України"

03142, м. Київ, пр-т Акад. Палладіна, 34-а

Мова: англійська

Мінералогічний журнал 2021, 43 (2): 74-79

Анотація: Досліджено зміни геохімічних властивостей наночастинок гідроксиду заліза під дією слабкого магнітного поля. Особливе значення для геохімічних процесів, передусім процесів ґрунтоутворення, седиментації і гіпергенезу, мають наночастинки гідроксиду заліза, які утворюються в результаті взаємодії залізовмісних мінералів з природними водними розчинами. У лабораторних умовах для отримання наночастинок гідроксиду заліза, диспергованих у воді, використовували реакцію гідролізу хлориду заліза у гарячій воді (t = 70—75 °С). Отриману нанодисперсію (колоїдний розчин) піддавали впливу імпульсного магнітного поля. Спектрофотометричні властивості колоїдного розчину гідроксиду заліза визначали за допомогою спектрофотометра СФ-46 в діапазоні довжин хвиль 320—610 нм. Розмір колоїдних частинок розраховували за методикою, що ґрунтується на теорії релеєвського розсіювання світла. Розмір колоїдних частинок залежав від тривалості впливу імпульсного магнітного поля на колоїдний розчин. Зміна розміру колоїдних частинок обумовлена зміною величини дифузної іонної атмосфери під впливом імпульсного магнітного поля. Кінетичну стійкість колоїдного розчину оцінювали за порогом коагуляції, який візуально визначали за появи помутніння колоїду гідроксиду заліза під час додавання до нього розчину хлориду натрію. Кінетичну стійкість розглянутої колоїдної системи визначено за розміром колоїдних частинок. Отримані дані можуть бути використані для кращого розуміння певних процесів гіпергенезу, осадконакопичення і ґрунтоутворення.

Ключові слова: наночастинки гідроксиду заліза, магнітне поле, кінетична стійкість, розмір колоїдної частинки.

Література:

  1. Arteaga-Cardona F., Martha-Aguilar N.G., Estevez J.O., Pal U., Méndez-Rojas M.A., Salazar-Kuri U. Variations in magnetic properties caused by size dispersion and particle aggregation on CoFe2O4. SN Appl. Sci. 2019. 1. Art. 412. https://doi.org/10.1007/s42452-019-0447-y
  2. Chibowski E., Hołysz L., Wójcik W. Changes in zeta potential and surface free energy of calcium carbonate due to exposure to radiofrequency electric field. Colloid Surf. A. 1994. 92, Iss. 1—2. P. 79—85. https://doi.org/10.1016/0927-775794.02949-0
  3. Gorlenko N.P., Safronov V.N., Abzaev Yu.A., Sarkisov Yu.S., Kugaevskaya S.N., Ermilova T.A. Magnetic field as factor of control for structure and properties of cement systems. Part 1. theoretical prerequisites for magnetic effect on physicochemical processes. Vestnik TSUAB. 2015. 50, № 3. Tomsk, RU, P. 134—150 [in Russian].
  4. Gu Y., Li S., Xu Y., Han J., Gu M., Cai Z., Iv Y., Xie G., Ma T., Luo J. The effect of magnetic field on the hydration of cation in solution revealed by THz spectroscopy and MDs. Colloid Surf. A. 2019. 582. Art. 123822. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.123822
  5. Higashitani K., Okuhara K., Hatade S. Effects of magnetic fields on stability of nonmagnetic ultrafine colloidal particles. J. Colloid Interface Sci. 1992. 152. P. 125—131. https://doi.org/10.1016/0021-979792.90013-C
  6. Housni S., Abramson S., Guigner J., Levitz P., Michot L. Flocculation and magnetically-assisted sedimentation of size-sorted beidellite platelets mixed with maghemite nanoparticles. Nano Res., 2020. 13. P. 3001—3011. https://doi.org/10.1007/s12274-020-2964-9
  7. Kadoshnikov V.M., Zabulonov Yu.L., Litvinenko Yu.V., Makarov A.S., Savitsky D.P. Properties of water dispersion of clay minerals, activated by the alternating electromagnetic field. Mineral. Journ. (Ukraine). 2010. 32, № 4. P. 41—50 [in Russian]. https://doi.org/10.15407/mineraljournal
  8. Kashevskii B.E. Coherent Disperse Structures in Magnetic Suspensions. Colloid Journ. 2003. 65. P. 319—322. https://doi.org/10.1023/A:1024254722602
  9. Kukovskiy E.G., Movchan N.P., Ostrovskaya A.B. et al. Structural transformations of minerals, Nauk. dumka, 1984. 118 p. [in Russian].
  10. Landau L., Lifshitz E., Pitaevski L. Electrodynamics of Continuous Media, Pergamon, Oxford, 1984. 460 p.
  11. Medvedeva I., Bakhteeva Y., Zhakov S., Revvo A., Byzov I., Uimin M., Yermakov A., Mysik A. Sedimentation and aggregation of magnetite nanoparticles in water by a gradient magnetic field. J. Nanopart. Res. 2013. 15. Art. 2054. https://doi.org/10.1007/s11051-013-2054-y
  12. Samchuk A.I., Kuraieva I.V., Voitiuk Yu.Yu., Matvienko A.V., Vovk K.V. The forms of heavy metals in technogenically polluted soils of urban agglomerations. Mineral. Journ. (Ukraine). 2016. 38, № 4. P. 66—74 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.38.04.066
  13. Savchenko T.S. Transformation of hematite and goethite to magnetite in aqueous medium under microwave radiation. Bull. Univ. Dnepropetrovsk, Ser. geology, geography. 2017. 25 (1). P. 93—100 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/111711
  14. Sliapniova L.M., Gorbunova V.A., Sliapniou G.E. Calculation of particle size of titanium dioxide hydrosol. Science and Technique Belarus. 2014. 6. P. 55—59 [in Russian].
  15. Umeki S., Kato T., Yoshikawa N., Taniguchi S. Change in zeta potential of non magnetic colloid particles by weak AC magnetic field. AIP Conf. Proc. 2006. 833. P. 85. https://doi.org/10.1063/1.2207081
  16. Usanov A.D., Rebrov V.G., Verhov D.G. The influence of low intensity alternating magnetic field frequency on solvent properties of water. Biomedical Radioelectronics. 2013. 2. Publ. house "Radiotekhnika", Moscow, P. 55—58 [in Russian].
  17. Wang Y.Y., Pugh R.J., Forssberg E. The influence of interparticle surface forces on the coagulation of weakly magnetic mineral ultrafines in a magnetic field. Colloid Surf. A. 1994. 90. P. 117—133. https://doi.org/10.1016/0927-775794.02908-3

PDF

Українська