izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-11-67-72izmertech-2010Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯPHYSICOCHEMICAL MEASUREMENTSОпределение гранулометрического состава и электрокинетического потенциала порошков филлосиликатов методом фотонной корреляционной спектроскопииDetermination of particle size distribution and electrokinetic potential of phyllosilicate powders by photon correlation spectroscopyhttps://orcid.org/0000-0002-7045-3588ЧетвериковаА. Г.ChetverikovaA. G.

Анна Геннадьевна Четверикова

Оренбург

Anna G. Chetverikova 

Orenburg

KR-727@mail.ruОренбургский государственный университетРоссияOrenburg State UniversityRussian Federation2021280920230116772Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2010

Рассмотрены актуальные проблемы контроля гранулометрического состава и электрокинетического потенциала порошков филлосиликатов методом фотонной корреляционной спектроскопии. Проанализированы стабильные стандартно подготовленные коллоидные растворы порошков каолинитовой и монтмориллонитовой глин месторождений Оренбургской области. Наиболее качественный раствор с доступными для наблюдения объектами получен вблизи изоэлектрической точки скола минералов (водородный показатель раствора pH=6,5 ). Определены модальные эффективные диаметры неагломерированных частиц каолинита и монтмориллонита. Установлено образование ультра- и микроагрегатов частиц микрометровых размеров, взаимодействовавших как по базисным плоскостям, так и по типу «базис – боковой скол». Измерена зависимость электрокинетического потенциала суспензии каолинитовых и монтмориллонитовых частиц от водородного показателя среды. Показано, что поведение частиц обоих типов в электрическом поле в суспензии сpH>5  практически аналогично, а основные различия проявляются в кислой среде: изоэлектрическая точка для каолинита близка кpH=2 а для монтмориллонита – кpH=3,5 Результаты исследования будут полезны при создании адсорбентов на основе природных филлосиликатов.

The creation of adsorbents based on natural phylosilicates is one of the primary tasks of modern materials science. In its solution, the control of the granulometric composition of the powders is a prerequisite. The issues of controlling the particle size distribution and electrokinetic potential of phyllosilicates by the method of photon correlation spectroscopy are considered. Stable standardly prepared colloidal solutions of powders of kaolinite and montmorillonite clays from deposits of the Orenburg region are analyzed. The highest quality solution with objects accessible for observation was obtained near the isoelectric cleavage point of minerals (potential of hydrogen  pH=6,5). The modal effective diameters of non-agglomerated particles of kaolinite and montmorillonite have been determined. The formation of ultra- and microaggregates of micron-sized particles was established, interacting both along the basal planes and by the type of basal-lateral cleavage. The dependence of the electrokinetic potential of a suspension of kaolinite and montmorillonite particles on the pH of the medium has been measured. It is shown that the behavior of particles of both types in an electric field in a suspension with pH>5 is practically the same, and the main differences are manifested in an acidic medium: the isoelectric point for kaolinite is close to and for montmorillonite pH=3,5.

гранулометрический составэлектрокинетический потенциалколлоидный растворpH средыфиллосиликатparticle size distributionelectrokinetic potentialcolloidal solutionpH of the mediumphyllosilicateавтор выражает благодарность сотрудникам Центра коллективного пользования приборным оборудованием «Институт микро- и нанотехнологий» (ЦКП ИМНТ ОГУ) Алиджанову Э. К. и Никияну А. Н. за предоставленное оборудование и методическую помощь.the author is grateful to the staff of the Common Facility Center “Institute of Micro and NANO Technologies” (Orenburg State University) E. K. Alidzhanov and A. N. Nikiyan for the provided equipment and methodological assistance.ReferencesКотов Ю. А., Иванов В. В. Порошковые нанотехнологии для создания функциональных материалов и устройств электрохимической энергетики // Вестник Российской академии наук. 2008. Т. 78. № 9. С. 777–791.Kotov Y. A., Ivanov V. V., Poroshkovye nanotekhnologii dlya sozdaniya funktsional’nykh materialov i ustroistv elektrokhimicheskoi energetiki [Powder nanotechnology for creating functional materials and devices for electrochemical energy], Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 2008, vol. 78, no. 9, pp. 777–791. (In Russ.)Bensebaa F., Nanoparticle Technologies: From Lab to Market, Oxford, Academic Press, 2013, 560 p.Bensebaa F., Nanoparticle Technologies: From Lab to Market, Oxford, Academic Press, 2013, 560 p.Lange F. F., Journal of the American Ceramic Society, 1989, vol. 72, iss. 1, pp. 3–15. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1989.tb05945.xLange F. F., Journal of the American Ceramic Society, 1989, vol. 72, iss. 1, pp. 3–15. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1989.tb05945.xМиронов Р. А., Забежайлов М. О., Якушкина В. С., Русин М. Ю. Определение гранулометрического состава порошков на основе диоксида циркония методами статического лазерного рассеяния и оптической микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 11, С. 32–36.Mironov R. A., Zabezhaylov M. O., Yakushkina V. S., Rusin M. Y., Determination of the Grain-Size Distribution of Zirconia Based Powders by the Methods of Static Laser Scattering and Optical Microscopy, Industrial laboratory. Diagnostics of materials, 2016, vol. 82, no. 11, pp. 32–36. (In Russ.)Wu T. Y., Guo N., Teh Ch. Y., Hay J. X. W., Advances in ultrasound technology for environmental remediation, Springer, 2013, pp. 5–12. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5533-8Wu T. Y., Guo N., Teh Ch. Y., Hay J. X. W., Advances in ultrasound technology for environmental remediation, Springer, 2013, pp. 5–12. ttps://doi.org/10.1007/978-94-007-5533-8Нoвик А. B. Исследование процесса ультразвукового диспергирования керамических материалов в жидких средах: автореф. дисс. канд. техн. наук (ЛЭТИ, Санкт-Петербург, 2013).Novik A. V., Extented abstract of candidate’s dissertation in tech. sciences (LETI, St. Petersburg, 2013).Buckley J. S., Takamura K., Morrow N. R., SPE Reservoir Engineering, 1989, vol. 4, iss. 03, pp. 332–340. https://doi.org/10.2118/16964-PABuckley J. S., Takamura K., Morrow N. R., SPE Reservoir Engineering, 1989, vol. 4, iss. 03, pp. 332–340. https://doi.org/10.2118/16964-PANaveen Kumar, Cunlu Zhao, Aram Klaassen, Dirk van den Ende, Frieder Mugele, Igor Siretanu, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2016, vol. 175, pp. 100–112. https://doi.org/10.1016/j.gca.2015.12.003Navee n Kumar, Cunlu Zhao, Aram Klaassen, Dirk van den Ende, Frieder Mugele, Igor Siretanu, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2016, vol. 175, pp. 100–112. https://doi.org/10.1016/j.gca.2015.12.003Gupta V., Miller J. D., Journal of the Colloid Interface Science, 2010, vol. 344, iss. 2, pp. 362–371. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.01.012Gupta V., Miller J. D., Journal of the Colloid Interface Science, 2010, vol. 344, iss. 2, pp. 362–371. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.01.012Nikhil John Kollannur, Dali Naidu Arnepalli, Factors Infl uencing Zeta Potential of Clayey Soils, in book: Stalin V., Muttharam M. (eds) Geotechnical Characterisation and Geoenvironmental Engineering. Lecture Notes in Civil Engineering, Springer, Singapore, 2019, vol. 16, pp. 171–178. https://doi.org/10.1007/978-981-13-0899-4_21Nikhil John Kollannur, Dali Naidu Arnepalli, Factors Infl uencing Zeta Potential of Clayey Soils, in book: Stalin V., Muttharam M. (eds) Geotechnical Characterisation and Geoenvironmental Engineering. Lecture Notes in Civil Engineering, Springer, Singapore, 2019, vol. 16, pp. 171–178. https://doi.org/10.1007/978-981-13-0899-4_21Chen J., Min F., Liu L., Jia F., Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2020, vol. 56, no. 2, pp. 338–349. https://doi.org/10.37190/ppmp/117769Chen J., Min F., Liu L., Jia F., Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2020, vol. 56, no. 2, pp. 338–349. https://doi.org/10.37190/ppmp/117769Середин В. В., Красильников П. А., Медведева Н. А. Изменение электрокинетического потенциала глинистых коллоидов в водной и углеводородной средах // Геоэкология. Инженерная геология. Гигдрогеология. Геокриология. 2017. № 1. С. 66–74.Seredin V. V., Krasil’nikov P. A., Medvedeva N. A., Variation of electrokinetic potential of clayey colloids in aquatic and hydrocarbon media, Geoekologiya. Inzhenernaya Geologiya. Gidrogeologiya. Geokriologiya, 2017, no. 1, pp. 66–74. (In Russ.)Осипов В. И., Соколов В. Н. Глины и их свойства. Монография. М.: Геос. 2013. 578 с.Osipov V. I., Sokolov V. N., Gliny i ikh svoistva: Monografi ya [Clays and their properties: Monograph], Moscow, Geos Publ., 2013, 578 p. (In Russ.)Везенцев А. И., Данг Минь Тхуи, Перистая Л. Ф., Михайлюкова М. О. Фазовый и гранулометрический состав, структурноморфологические и текстурные характеристики композиционного сорбента // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. Т. 18. № 3. С. 297–308. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2018.18/532Vesentsev A. I., Dang Minh Thuy, Peristaya L. F., Mihaylyukova M. O., Sorption and chromatographic processes, 2018, vol. 18, no. 3, pp. 297–308. (In Russ.) https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2018.18/532Янин Е. Н. Особенности распределения тяжелых металлов в гранулометрическом спектре техногенных речных илов // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2018. № 7. С. 58–65.Yanin E. N., Osobennosti raspredeleniya tyazhelykh metallov v granulometricheskom spektre tekhnogennykh rechnykh ilov [Features of the distribution of heavy metals in the granulometric spectrum of technogenic river silts], Problemy okruzhayushchei sredy i prirodnykh resursov, 2018, no. 7, pp. 58–65. (In Russ.)Hammas A., Lecomte-Nana G., Azril N., Daou I., Peyratout C., Zibouche F., Minerals, 2019, vol. 9, no 12, 757. https://doi.org/10.3390/min9120757Hammas A., Lecomte-Nana G., Azril N., Daou I., Peyratout C., Zibouche F., Minerals, 2019, vol. 9, no 12, 757. https://doi.org/10.3390/min9120757Cui J., Zhang Z., Han F., Applied Clay Science, 2020, vol. 190, no. 1, 105543. https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105543Cui J., Zhang Z., Han F., Applied Clay Science, 2020, vol. 190, no. 1, 105543. https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105543Четверикова А. Г., Каныгина О. Н., Алпысбаева Г. Ж., Юдин А. А., Сокабаева С. С. Инфракрасная спектроскопия как метод определения структурных откликов природных глин на СВЧ-воздействие // Конденсированные среды и межфазные границы. 2019. Т. 21. № 3. С. 446–454. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/1155Chetverikova A. G., Kanygina O. N., Alpysbaeva G. Z., Yudin A. A., Sokabayeva S. S., Kondensirovannye Sredy I Mezhfaznye Granitsy, 2019, vol. 21, iss. 3, pp. 446–454. (In Russ.) https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/1155Merkus H., Particle size measurements. Springer, 2008, 534 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9016-5Merkus H., Particle size measurements. Springer, 2008, 534 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9016-5Лизунова А. А., Ефимов А. А., Уразов М. Н., Сиводедов Д. А., Лисовский С. В., Скидин Д. О., Лошкарев А. А., Волков И. А., Иванов В. В. Разработка и возможности применения стандартных образцов диаметра наночастиц коллоидных растворов оксидов алюминия, титана, кремния и цинка // Стандартные образцы. 2013. № 3. С. 16–20.Lizunova A. A., Efi mov A. A., Urazov M. N., Sivodedov D. A., Lisovskiy S. V., Skidin D. O., Loshkarev A. A., Volkov I. A., Ivanov V. V., Development and application of standard samples of the diameter of nanoparticles of colloidal solutions of aluminum, titanium, silicon and zinc oxides, Standard samples, 2013, no. 3, pp. 16–20. (In Russ.)Данилов В. Е., Айзенштадт А. М. Комплексный подход к оценке наноразмерных фракций полидисперсных систем измельчённых горных пород // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет- журнал. 2016. Т. 8, вып. 3. С. 97–110. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2016-8-3-97-110Danilov V. E., Ayzenstadt A. M., Nanotechnologies in Construction: A Scientifi c Internet-Journal, 2016, vol. 8, no. 3, pp. 97–110. (In Russ.) https://doi.org/10.15828/2075-8545-2016-8-3-97-110Yukselen Y., Kaya A., Water, Air, and Soil Pollution, 2003, vol. 145, no 1–4, pp. 155–168. https://doi.org/10.1023/A:1023684213383Yukselen Y., Kaya A., Water, Air, and Soil Pollution, 2003, vol. 145, no 1–4, pp. 155–168. https://doi.org/10.1023/A:1023684213383Hojiyev R., Ersever G., Karaağaçlıoğlu İ. E., Karakaş F., Boylu F., Applied Clay Science, 2016, vol. 127–128, pp. 105–110. https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.03.042Hojiyev R., Ersever G., Karaağaçlıoğlu İ. E., Karakaş F., Boylu F., Applied Clay Science, 2016, vol. 127–128, pp. 105–110. https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.03.042

The authors declare that there are no conflicts of interest present.