Использование глауконитовых песков при решении проблем экологической защиты и восстановления природных свойств грунтов и водной среды

Экологичеcкая обcтановка в Роccии, да и во вcем мире, c каж-дым годом ухудшаетcя, особенно в больших городах и промыш-ленных районах, где расположены горнодобывающие и нефтепе-рерабатывающие заводы. Загрязнение почв и водных источников выбросами этих предприятий непрерывно расширяется.

Новые технологические приемы, связанные с комплексным применением глауконита, позволяют решить многие проблемы, порожденные развитой индустриализацией. Благодаря их исполь-зованию удается ликвидировать катастрофы локального масштаба и очищать водные объекты и почву от нефтепродуктов.

К группе глауконитов K<1(Fe3+, Fe2+, Al, Mg)2-3[Si3(Si, Al)O10] [OH]2•nH2O относятся слоистые магнезиально-железистые гидро-слюды, в химический состав которых входят: оксид калия (К2О) 4,4 - 9,4%, оксид натрия (Na2O) 0 - 3,5%, оксид алюминия (Al2O3) 5,5 - 22,6%, оксид железа (Fe2O3) 6,1 - 27,9%, оксид железа (Fe2O2) 0,8 - 8,6%, оксид магния (MgO) 2,4 - 4,5%, двуокись кремния (SiO2) 47,6 - 52,9%, вода (H2O) 4,9 - 13,5%.

Особенности состава, свойства глауконита и механизмы его действия высоко оценены в США. Там его называют «каталитиче-ский деструктор». Углубленные исследования проводятся в Вели-кобритании, Японии, Индии, в Польше, США [5]. Из-за избира-тельной способности глауконитов к поглощению нефте- и масло-продуктов, фенолов, пестицидов и поверхностно-активных веществ глаукониты можно использовать в качестве части фильтрующей и бронирующей подушки для избежания загрязнения грунтовых вод. Подобный опыт есть в Чехии, Франции и Германии.

Сегодня высокую поглотительную способность глауконита стали использовать для решения проблем инженерной геоэкологии по защите окружающей среды от воздействия различных эко-токсикантов, способных интенсивно мигрировать в гидро- и гео-сферах и тем самым нарушать нормальный ход биохимических процессов.

Физико-химические свойства глауконита делают его практи-чески незаменимыми для формирования естественных и искусст-венных геохимических барьеров. В этом плане интересы геохими-ков, гидрогеологов, геоэкологов, инженеров-геологов и других специалистов, обеспечивающих защиту окружающей среды, сов-падают.

К разряду уникальных свойств глауконита можно отнести:

1) высокую физико-химическую активность, характеризуемую емкостью поглощения и наличием сложного по составу погло-щающего комплекса;
2) характерный естественный уровень Рh-среды, обусловлен-ный содержаниями в нем легко- и труднорастворимых солей, гу-миновых кислот, а также различных органических соединений на их основе, влияющих на реакцию среды породы;
3) способность самопроизвольного изотермического восста-новления разрушенной структуры во времени при неизменной влажности, что отражает фактическое проявление процессов са-моорганизации, наиболее характерное алюмосиликатам;
Выделенные свойства играют очень важное значение для осуществления процессов искусственного литогенеза в дисперсных грунтах, в т.ч. и в глинистых породах. Вместе с тем знание свойств, безусловно, необходимо при решении различных инженерно-геоэкологических задач по защите окружающей среды.

Всем известно, что наибольшую опасность для окружающей среды представляют нефтепродукты. Это связано с тем, что ми-грация из экотоксикантов вредных веществ-загрязнителей может происходить наиболее интенсивно, поскольку содержащиеся в них соединения находятся в молекулярно- и ионно-растворимом состояниях. При этом особую опасность для окружающей среды представляют содержащиеся в отходах тяжелые металлы (Cd, Pb, Hg, Cu, Zn, Ni, Cr и др.), радионуклиды и хлорорганические со-единения, гербициды и пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества, растворимые и нерастворимые углеводороды и т.д.


Глаукониты, обладая высокими адсорбционными и катио-нообменными свойствами, могут использоваться в качестве ад-сорбентов тяжелых металлов, нефтешламов и нефтепродуктов, за-грязняющих водные объекты и почву, содержащихся в них тяже-лых для ликвидации загрязнений, находящихся в осадках очистных сооружений и промышленных стоков, в грунтах и водных объектах, с помощью площадного внесения и создания геохими-ческих барьеров. Результаты проведенного нами опробирования адсорбционных свойств глауконитовых песков и глауконитовых концентратов приведены в табл. 1 - 3.

Сущность метода очистки вод от загрязняющих веществ глауконитом заключается в следующем. При совмещении глауко-нита с очищаемой жидкостью происходит хемосорбционное по-глощение загрязнителей золь-гелевой фазой и полидисперсной минеральной матрицей, в состав которой входят грубо-, тонко- и среднедисперсные частицы (т.е. частицы, соответственно, диамет-ром d > 0,001 мм, d < 0,001 мм и d < 0,0001 мм).

Технология совмещает положительные качества известных методов (химреагентного - высокая производительность - и сорб-ционного - высокое качество очистки), при этом устраняются при-сущие им недостатки. Она может применяться не только в заво-дских условиях, рассчитанных на использование стационарного громоздкого оборудования, но и для очистки вод загрязненных водоемов. Причем достаточно применять специально приготов-ленную смесь и произвести замутнение очищаемой воды в водоеме. Осветление очищаемой (замутненной) воды происходит в течение 1 - 2 ч (в то время как суспензия из монтмориллонитовых глин держится десятки часов и даже много суток). Указанное ускоренное осветление замутненной воды обусловлено тем, что вы-сокодисперсные частицы глауконита находятся в состоянии пре-терпевшей коагуляцию и флокуляцию золь-гелевой фазы.

                                  
Новому методу регенерации загрязненных вод присуща высо-кая экономичность, что обусловлено сравнительно малым расхо-дом глауконита (рекомендованное соотношение - твердое вещест-во:жидкая фаза 1:400 - 1:1000 и более, в зависимости от степени загрязнения воды) и ее невысокой стоимостью (она не превышает стоимость строительного раствора, что во много раз меньше затрат на химические реагенты, сорбенты или электроэнергию для электрокоагуляционного метода, и т.д.). Кроме того, в отличие от известных методов очистки, получаемый при использовании глау-конита осадок экологически безопасен и не требуется специальных мер захоронения.

Таким образом, глауконит является поистине спасительным средством для решения проблемы реабилитации территорий, по-раженных радионуклидами или имеющих высокую техногенную нагрузку из-за предприятий современной индустрии. Исследования, проведенные во время очистки почв и водоемов, показывают высокую способность глауконита к поглощению (сорбции) строн-ция, цезия, плутония и тяжелых металлов.

Благодаря своим специфическим свойствам (наличию в природе в виде не набухающих в воде и других жидких средах механически прочных округлых зерен, содержанию в своем составе красящих оксидов, активных катионов калия, слоистой структуре) глаукониты представляют собой ценное промышленное сырье различного назначения.

Среди его добытчиков в России стоит выделить ЗАО ТД «Ми-неральные иониты», разрабатывающее Бондаревское месторожде-ния глауконитосодержащих песков в Тамбовской области. Это предприятие активирует добытый минерал при помощи техноло-гической линии, на разработку которой ушло более четырех лет. Благодаря активации повышается сорбционная способность глау-конита, что прекрасно влияет на стоимость его перевозки.