собой ионный кристалл класса слоистых и слоисто-ленточных силикатов ( Е. Г. Куковский, 1980). Одним из наиболее распространенных типов взаимодействия глин, представляющим практический интерес, является замещение поверхностно расположенных неорганических катионов на органические молекулы (Н. В. Вдовенко и др., 1980). Благодаря наличию в глинах гидрофильно — гидрофобных участков, спирты, кетоны, эфиры и высокомолекулярные амины образуют с бентонитом органокомплексы — органофильные бентониты. Адсорбированные молекулы координируются обменными катионами, одновременно образуя водородные связи с поверхностными атомами киспорода (Ф. Д. Овчаренкои др., 1980). Общими свойствами бентонитовых глин являются: дисперсность, хорошая адсорбционная способность, набухаемость, связующая способность (И. С. Мерабишвили, 1962; Б. В. Тварчелидзе; С. С. Филатов, 1941). персныхДисперсностьсистемах,— которыехарактеристикасостоятразмераиз множества частицмелких в дисчастиц (дисперсной фазы), распределенных в однородной (дисперсной) среде. По размерам частиц различают грубодисперсные и высокодисперсные системы. Чем больше в диффузном слое частиц бентонита обменных катионов щелочных металлов (обычно натрия ), тем больше его дисперсность. Коллоидность — свойство частиц дисперсной фазы размером от 10-7 до 10-5 см в результате интенсивного броуновского движения распределяться в дисперснои среде. Набухаемость — притяжение молекул воды тонкодисперсными частицами глины. Причем более влагоемки щепочные бентониты относительно щелочноземельных. Адсорбция — способность глин поглощать вещества из жидкой среды.
Кристаллическая решетка минералов монтмориллонитовой глины, в отличие от минералов других типов глин, имеет большой избыток отрицательного заряда. Как полагают некоторые исследователи (Н. В. Кирсанов, П. Н. Залезняк, 1964), обменная способность монтмориллонита связана с замещением атомов водорода из гидроксильной 59
группы. Отрицательный заряд решетки минерала нейтрализуется положительно заряженными ионами (катионами), которые адсорбируются (накапливаются) на поверхности кристаллической решетки. Адсорбционные ионы в водной среде гидратируются, т. е. каждый катион окружается большим количеством молекул воды. Наибольшей гидратирующей способностью обладают ионы щелочных металлов, в частности — натрия. Ионы же щелочноземельных металлов (кальций, магний) обладают значительно меньшей гидратирующей способностью. Дисперсность бентонита находится в функциональной зависимости от рода и количества обменных катионов — чем больше в диффузном слое частиц бентонита обменных катионов щелочных металлов (обычно натрия), тем больше его дисперсность. По водопоглощаемости щелочно - земельные бентониты несколько уступают щелочным. Связующие свойства бентонитов обусловлены наличием весьма развитой поверхности раздела на границе твердой и жидкой фаз и обеспечены значительным запасом поверхностной энергии. Существующаяв водной среде связь между глинистыми частицами усиливается по мере удаления воды и значительного их сближения. При полном удалении воды (искусственное высушивание) наступает довольно прочная связь, которая обеспечивает сильное сцепление или склеивание частиц как между собой, так и с частицами тех материалов, с которыми они соприкасаются. При этом глинистые частицы, благодаря своему чешуйчатому строению, ориентируются по плоскостям, образуя достаточно прочную связь. Это позволяет получить из тонкодисперсных фракций бентонитов пленочные материалы, обладающие определенной эластичностью (Б. В. Кацитадзе и др., 1979). Бентониты легко связывают органические основания и их соли, образуя глиноорганические комплексы — бентоны. По данным Овчаренко Ф. Д. (1966) и Кирсанова Н. В. (1972), прочность образующихся органоглин во многом определяется балансом гидрофильных и гидрофобных участков. Адсорбирующая способность бентонитов очень высока. В этом отношении они в целом не отличаются от обычных сорбентов. Бентониты относятся к мелкопористым сорбентам с
расширяющейся структурной ячейкой. Наряду с увеличением размера пор бентонит имеет вторичные поры, образованные зазорами между контактирующими частицами, что увеличивает удельную поверхность минерала. Наибольшей набухаемостью обладают щелочные бентониты. Они набухают медленнее и способны впитывать более чем десятикратное количество воды, увеличиваясь при этом в объеме свыше 15-20 раз. Поглощение воды достигает максимума через 4-5 суток. В зависимости от пористости структуры и ряда других факторов соотношение разных видов набухания в глинах может меняться. Способность глинистого минерала притягивать молекулы воды силами водородной связи и удерживать её определяет гидрофильность минерала. При этом образуется прочный ориентированный мономолекулярный слой с максимальным энергетическим эффектом. В силу этого вода образовавшегося слоя характеризует в основном поверхностные свойства минерала (М. С. Мерабишвили, 1979). В литературе, посвященной использованию бентонитов, отсутствуют какие-либо сообщения об их токсичности, не зарегистрированы случаи отравления, нет указанийо возникновении побочных нежелательных явлений при включении их в рационы кормления животныхв количестве до 40 % от сухого вещества концентратов (Л. Оустерхоут, 1970). Благодаря своим ценным свойствам, бентониты нашли широкое применение в промышленности и медицине. В настоящее время насчитывается более 100 отраслей, в которых применяют бентониты в качестве катализаторов, связующих, пластификаторов, обогащающих, вяжущих, очищающих, отбеливающих средств, в качестве активных наполнителей и носителей, составляющих рационовв кормлении C.-X. животных. Бентониты нашли широкое применение в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, керамической, металлургической, мыловаренной, фармацевтической" парфюмерной и бумажной промыш: ленностях; в литейном производстве, буровом деле, при агломерации руд, в строительной технике, в сельском хозяйстве и медицине (Н.Е. Берент, 1963; В. Г. Маметашвили, 1971: T. X. Tynynos, 1997).
61
