ФЛОКУЛЯЦИЯ СУСПЕНЗИИ ГОЛУБОЙ ГЛИНЫ МАГНИТНЫМИ НАНОКОМПОЗИТАМИ В ВОДНО-СОЛЕВЫХ СРЕДАХ
Дюкина Л.Р., Туганов С.С., Проскурина В.Е.
Казанский национальный исследовательский технологический университет
420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68
На сегодняшний день актуальными являются исследования, направленные на разработку и изучение свойств магнитных наночастиц, функционализированных ионогенными сополимерами акриламида с целью очистки воды от нефтепродуктов, масел и ионов тяжелых металлов. Важным преимуществом магнитных нанокомпозитов является то, что наночастицы и флокулянт, входящие в их состав являются многоразовыми. Магнитные нанокомпозиты обладают одновременно высокой сорбционной способностью и магнитными свойствами.
В работе синтезировали магнитные флокулянты (МФ) на основе наночастиц Fe3O4, полученных по методу Рене Массарта с размером d = 50,8 нм и ионогенных сополимеров акриламида: катионный образец (β = 75 мол. %, М = 4,2·106) (МФК) и анионный образец (β = 71,2 мол. %, М = 13,5·106) (МФА). Флокулирующую способность МФК и МФА оценивали на суспензии голубой глины, которая была охарактеризована по размерам частиц Rср = 8,97∙10-5 м и ζ-потенциалу (ξ = -33,0 мВ) в режиме свободного (нестесненного) оседания.
Проанализировано влияние ионной силы и порядка введения МФ при изменении их концентрации на седиментацию суспензии голубой глины. С ростом ионной силы происходит уменьшение эффективных размеров макромолекулярных клубков МФА, это обусловлено тем, что ионы электролита Na+ и Cl– экранируют карбоксилатные анионы и электростатический потенциал снижается, при этом изменяется конформационное состояние магнитного флокулянта. Методом вискозиметрического анализа отмечено наличие межмолекулярных взаимодействий между композициями из положительно и отрицательно заряженных фрагментов магнитных флокулянтов. Знак и величина электрокинетического потенциала и специфические особенности поверхности раздела фаз объясняют различия в значениях флокулирующего эффекта у образцов МФА и МФК. Установлено, что режим введения магнитных флокулянтов (МФК и МФА) в водно-солевой среде и неидентичность свойств формирующихся флокул связаны с различиями в структуре двойных электрических слоев частиц глины. Выявленные закономерности и эффекты процесса флокуляции голубой глины могут быть применены для направленного регулирования устойчивости суспензий с участием магнитных нанокомпозитов в водно-солевых средах.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания на оказание государственных услуг (выполнение работ) от FZSG-2026-0003.