1 Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук
Экспериментально исследована кинетика сорбции золота цеолитами двух различных месторождений: цеолитом Ягоднинского месторождения Камчатского края и Середочного месторождения Хабаровского края. В состав цеолитового туфа Ягоднинского месторождения входит около 70 % клиноптилолита и около 10 % морденита. Кремнеземистый модуль Si/Al = 5,25; Ca/(Na+K) = 0,89/4,97.
По минеральному составу цеолитовый туф Середочного месторождения на 65–70 % представлен клиноптилолитом и изоструктурным ему гейландитом, имеет соотношение Si/Al = 3,15; Ca/(Na+K) = 2,86/4,10. Практически достигнутая сорбционная емкость цеолитов из индивидуальных модельных растворов золота равна 0,57 ммоль/кг и 1,02 ммоль/кг для цеолитов Ягоднинского и Середочного месторождений соответственно.
Для расчетов кинетических характеристик применяли модели псевдопервого и псевдовторого порядков. Константы скорости по модели псевдопервого порядка имеют значения 1,0–9,2·10-5 с-1 и 3,0·10-5 с-1 при сорбции цеолитами Ягоднинского и Середочного месторождений соответственно. По модели псевдовторого порядка значения констант скорости сорбции составляют 3,8·10-8 г·с-1 ммоль-1 и 1,4·10-8 – 1,15·10-10 г·с-1 ммоль-1 при сорбции цеолитами Ягоднинского и Середочного месторождений соответственно. Рассчитанные коэффициенты диффузии, в зависимости от глубины протекания процесса имеют значения 1,47·10-9 – 3,9·10-11 см2/с при сорбции золота цеолитом Ягоднинского месторождения и 1,6 10-10 – 9,6 10-10 см2/с при сорбции цеолитом Середочного месторождения. Низкие значения коэффициентов диффузии подтверждают, что лимитирующей является внутридиффузионная стадия сорбции.
ХОТИТЕ ЗАРАБОТАТЬ? ЛЕГКО! ВОТ КАК ДОБЫТЬ ЗОЛОТО ИЗ МОРСКОЙ ВОДЫ? // HeisenWhite
клиноптилолит
коэффициент внутренней диффузии
1. Челищев Н.Ф., Володин В.Ф., Крюков В.Л. Ионообменные свойства природных высококремнистых цеолитов. М.: Наука, 1988. 128 с.
2. Рамазанов А.Ш., Есмаил Г.К., Свешникова Д.А. Кинетика и термодинамика сорбции ионов тяжелых металлов на монтмориллонит-содержащей глине // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15, Вып. 5. С. 672–682.
3. Филатова Е.Г., Матиенко О.И. Исследование адсорбции ионов никеля (II) природными сорбентами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2023. Т. 23, № 1. С. 116–128. DOI: 10.17308/sorpchrom.2023.23/10999.
4. Ершова Л.С., Белова Т.П. Перспективы использования природных цеолитов Ягоднинского месторождения Камчатского края // Естественные и технические науки. 2017. № 3 (105). С. 66–69.
5. Латкин А.С., Лузин В.Е., Паршин Б.Е., Моргун В.М., Басманов О.Л., Белова Т.П. Способ извлечения кремнезема из гидротермального теплоносителя. Патент на изобретение RU 2323889 C2, 10.05.2008. Заявка № 2006124073/15 от 04.07.2006.
6. Дампилова Б.В., Зонхоева Э.Л. Сорбция ионов золота природными цеолитами и цеолитовыми туфами // Теоретические и практические вопросы интеграции химической науки, технологии и образования. 2016. С. 57–66.
КОЛЛОИДНОЕ ЗОЛОТО
7. Sellaoui L., Ali J., Chen Z., Badawi M., Bonilla-Petriciolet A. Understanding the adsorption mechanism of Ag+ and Hg2+ on functionalized layered double hydroxide via statistical physics modeling // Applied Clay Science. 2020. Vol. 198. P. 105828.
DOI: 10.1016/j.clay.2020.105828.
8. Годовиков А.А. Минералогия. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1983. 647 с.
9. Белова Т.П., Ершова Л.С., Ратчина Т.И. Рентгенофазовое исследование изменения структуры природного цеолита в результате сорбции тяжелых металлов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19, № 6. С. 673–681. DOI: 10.17308/sorpchrom.2019.19/2228.
10. Kovo G. Akpomie, Folasegun A. Dawodu, Kayode O. Adebowale. Mechanism on the sorption of heavy metals from binary-solution by a lowcost montmorillonite and its desorption potential // Alexandria Engineering Journal, 2015. Vol. 54. P. 757–767.
DOI: 10.1016/J.AEJ.2015.03.025.
11. Mahmoud F. Mubarak, Atef Mohamed Gad Mohamed, Mohammed Keshawy, Thanaa Abd elMoghny, Nabila Shehata. Adsorption of heavy metals and hardness ions from groundwater onto modified zeolite: Batch and column studies // Alexandria Engineering Journal. 2021. Vol. 61. P. 4189–4207.
DOI: 10.1016/J.AEJ.2021.09.041.
Цеолиты – это водные алюмосиликаты. Часто их называют молекулярными ситами из-за наличия в структуре пустот, пор и каналов различного размера, сопоставимого с размерами молекул. Благодаря развитой внутренней поверхности цеолиты обладают сорбционными свойствами. Цеолиты поглощают газы, влагу за счет физической сорбции, но для них характерен и ионный обмен.
В качестве обменных катионов выступают ионы щелочных и щелочноземельных металлов [1, с. 7; 2, 3]. Цеолиты известны с давних времен, но начало широкого практического использования относят к 1960-м гг. Среди цеолитов, имеющих практическое значение, стоит выделить клиноптилолит и изоструктурный ему гейландит, морденит, шабазит, филлипсит.
Применение цеолитов в процессах водоочистки с целью сохранения экологической обстановки в районах добычи и переработки полезных ископаемых приводит к предотвращению загрязнения поверхностных вод ионами токсичных металлов [4]. Но извлечение ионов целевых металлов из сточных вод представляет большой научный и практический интерес с точки зрения повышения рентабельности производства [5]. В частности, при переработке труднообогатимого золотосодержащего сырья методом цианирования некоторое количество комплексных соединений золота и серебра остается в кеках выщелачивания [6]. Под действием атмосферных факторов формируются дренажные воды, содержащие ионы золота и других ценных химических элементов.
Целью настоящей работы является установление кинетических характеристик сорбции золота цеолитами Ягоднинского месторождения Камчатского края и Середочного месторождения Хабаровского края.
Адсорбция на границе твердая фаза – жидкость представляет собой сложный многостадийный физико-химический процесс. В настоящий момент выделяется пять основных стадий [1, с. 32; 2, 7]: внешняя диффузия, сопровождающаяся массообменом на поверхности сорбента; внутренняя диффузия – массообмен в порах сорбента; химическая реакция ионного обмена; диффузия обмениваемых ионов из глубины твердой фазы к поверхности; диффузия противоионов в фазу раствора. Невозможно провести границу между перечисленными стадиями, существуют переходные кинетические области, например смешанно-диффузионная.
Материалы и методы исследования
Результаты исследования и их обсуждение
Для описания кинетики сорбции использовали модели псевдопервого порядка (уравнение 1) и псевдовторого порядка (уравнение 2) [2, 10, 11], интегральные уравнения которых имеют вид
. (1)
, (2)
где at и aeq – сорбционные емкости в момент времени t и в состоянии равновесия соответственно, ммоль/г; k1 – константа скорости сорбции модели псевдопервого порядка, 1/с; k2 – константа скорости сорбции псевдовторого порядка, г/(ммоль·с).
Химический состав по данным силикатного анализа цеолитовых туфов Ягоднинского и Середочного месторождений
Середочное, мас. доля, %
Источник: natural-sciences.ru
Золотое яйцо. Алхимия или ядерный синтез?
Как получить золото из других, менее ценных металлов, свинца, ртути. Этот вопрос волновавший умы алхимиков в далекие и не столь далекие времена сегодня получил более благородную окраску. Эти процессы мы стали называть ядерным синтезом, трансмутацией одного вещества в другое. Хотя надо признаться, задача получения золота из других металлов по прежнему не решена,
Но статья будет не о том, как возродить алхимию и найти утерянный философский камень, а о холодном ядерном синтезе. Синтезе одного химического элемента в другое путем проведения не химической реакции, а ядерной, где происходит изменение состава атомного ядра, добавляются или уменьшаются число нейтронов и протонов.
Что мы знаем о ядерном синтезе
Синтез существует управляемый и не управляемый (еще имеющий название взрывной). Неуправляемый — это синтез распада тяжелых ядер на более легкие, а управляемый — когда из легких создаются более тяжелые.
Ядерный синтез, сегодня чаще называют термоядерным. Как можно сделать из этого вывод — ключевую роль в нем играет температура.
По этой причине разделят термоядерный синтез на холодный и горячий. Горячий термоядерный синтез — это температура плазмы, четвертое состояния материи. Попытки управляемого термоядерного синтеза на примере Токомаков я уже описывал в своей статье .
Сегодня хотелось б поговорить о холодном ядерном синтезе. В качестве интересной задачи предлагаю рассмотреть технологию ядерного синтеза на основе одной интересной публикации-рассказа.
У Айзека Азимова есть интересный рассказ » Паштет из гусиной печенки «. Кто еще не читал его, рекомендую прежде чем продолжить открыть новую вкладку и прочесть этот короткий рассказ.
Да, — это фантастический рассказ. Но он интересен для нас тем, что на живом примере (каким образом Гусыня несла золотые яйца) мы можем узнать, что такое холодный термоядерный синтез и насколько сегодня наша наука далека от того, что бы получить золото или другой химический элемент путем ядерного превращения.
Первый раз, читая и перечитывая по несколько раз отдельные моменты, я сидел с карандашом, расписывая число нейтронов/протонов.
Давайте поступим так же.
Итак, опуская художественные описания
1. Желток яйца содержит ионы хлораурата (ClAu4) производимый печенью
3. Отсутствует желчный пигмент в печени
Желчный пигмент вырабатывается из гемоглобина — красного белка крови, переносящего кислород.
Кстати, именно благодаря железу в составе гема наша кровь имеет красный цвет при окислительном процессе.
Помните, есть такое выражение, «голубая кровь»? Вероятно, у этих людей вместо железа внутри Гема находился ион меди (Cu+) при окислении приобретающего голубой цвет.
При расщеплении гемоглобина в печени высвобождается гем (кольцеобразная молекула) с ионом железа внутри — порфирин. Печень выделяет из порфирина железо, остальное расщепляется превращаясь в желчный пигмент. Железо же используется для дальнейшего атомного синтеза.
В нормальном режиме железо в геме 2х или 3х валентное.
У Гусыни вместо железа внутри гема был трехвалентный ион золота.
4. 29% золота в Гусыни переносилось в плазме крови в виде хлораурата. Остальные 71% — в виде 3х валентного золота внути гема.
5. Изотопный состав железа внутри гема Гусыни
- железо54 — в норме
- железо56 — у Гусыни отсутствует при норме — 91,6%
- железо57 — в норме
- железо58 — в норме
- кислород16 — в норме
- кислород17 — в норме
- кислород18 — 1 на 1300 при номер 1 на 250 (80% отсутствовало)
Цепочка ядерного синтеза у Гусыни
кислород18 -> железо56 -> золото197
Внесем информацию о числе протонов/нейтронов в ядрах
Кислород18 (8/10) спин/четность = 0+
Железо56 (26/30) спин/четность = 0+
Золото197(79/118) спин/четность = 3/2+
Разбор реакции
Теперь попробуем разобраться в реальности возможного ядерного синтеза этой цепочки с результативным получением золота. Напомню, что мы обсуждаем научно-фантастический рассказ Айзека Азимова. Хотя, как говорится, то что пишут фантасты рано или поздно свершается.
Наука официальная не дает каких-либо объяснений и просто заявляет, что холодного ядерного синтеза не может быть. Что есть только горячий синтез, очень горячий и требующих по их словам, высоких энергий. Речь идет о МЭв.
Научное инакомыслие
Но даже в рядах ученых не все так благополучно. О чем это я? Есть экспериментальные данные, проведенные российскими учеными еще в 60х годах прошлого века, в основе которых было предположение, некоего французcкого ученым Луи Кервраном, что биологические системы способны синтезировать критически важные для организма вещества. Опыты Корниловой А.А. подтвердили его предположение. Кто был в подопытным кроликом? — проводили их на бактериях, которые вырабатывали нужный для организма Fe (железо) из среды, где железа не было совсем, а были лишь соль марганца и вода. Правда вода была тяжелая с дейтерием (D2O).
Мало того, в опытах использовался радиоактивный цезий-137 и он синтезировался бактериями в не радиоактивный барий.
Что это значит?
Это означает, что в природе прекрасно происходит ядерный синтез и ему не требуются мегаэлектрон-вольты и тысячи градусов, что бы превратить одно вещество в другое.
Т.е. получить золото или другое вещество из того, что есть вполне реально.
Почему нет каких-либо движений в этом направлении?
Это уже вопрос наверное не физикам, химикам, биологам, а к их спонсорам, финансирующих их работы, выделяющих гранты на конкретные задачи. И в этих задачах на разработку нет холодного ядерного синтеза.
Кстати, в детстве, многие проводили такой опыт, заворачивая в фольгу медную проволоку и засовывая ее в розетку. Учитель конечно же мне говорил, что так делать нельзя, и нужно быть осторожным — но попробовать можно. Цель — в процессе плазменной реакции происходит превращение меди в железо. И оно действительно получалось. Таким вот образом в 14 лет я получил свой первый термоядерный синтез.
Кстати, у Азека Азимова в рассказе не приведен еще один элемент, обязательный для протекания реакции превращения в золото. Какой элемент? Чашка кофе за мной, первому догадавшемуся ))
Источник: dzen.ru
Биологи получили вещество, выделяющее золото из морской воды
В любой воде содержится незначительное количество ионов золота, которые в теории можно было бы выделить и собрать в более-менее полноценный слиток. Сделать это очень сложно. Однако бактерия, которую изучают микробиологи Канады, знает один природный трюк, позволяющий ей буквально жить на кусках драгоценного металла.
Ионы золота присутствуют в морской и водопроводной, канализационной воде, в отходах горнодобывающей промышленности. Их всего-то несколько частиц на триллион. Они легко реагируют с различными химическими веществами, из-за чего их достаточно сложно перевести в стабильную форму, характерную для отливающим красивым жёлтым светом слитков.
Впрочем, бактерия Delftia acidovorans знает, как превратить отдельные ионы в самородки. Для этого микроорганизм использует делфтибактин (delftibactin) – вещество, заставляющее золото осаждаться из раствора. Бактерии таким образом создают себе безопасные условия жизни (ионы больше не угрожают их клеткам) и приятный золотой дом, о котором многие могли бы только мечтать.
В статье, вышедшей в журнале Nature Chemical Biology, учёные из университета Макмастера (McMaster University) сообщают, что им удалось определить, какие гены отвечают за процессы производства золота и впервые выделить так называемый делфтибактин. Если исследователи получат это вещество в достаточном количестве, то им, возможно, удастся осуществить мечту многих алхимиков древности − превратить воду в золото.
Тут, правда, стоит заметить, что воды понадобится очень много. Кроме того, вещество, создаваемое бактериями, с не меньшей охотой вытягивает из воды ионы железа. А это означает, что биологи на выходе могут получить самородки железа с примесью золота.
Как бы то ни было, достижение учёных Канады можно будет использовать для очистки сточных вод, которые, как известно, содержат чуть ли не всю таблицу Менделеева, и для выделения золота из отходов горнодобывающей промышленности. Делфтибактин также может пригодиться для создания катализаторов в виде золотых частиц, которые необходимы для ускорения многих химических реакций.
Добавим, что в выделении золота из воды подозревают ещё один вид бактерий, ныне исследуемый микробиологами из университета Аделаиды (University of Adelaide). Представителей вида Cupriavidus metallidurans учёные обнаружили в биоплёнках на самородках золота, которые были найдены на расстоянии нескольких тысяч километров друг от друга. Эти микроорганизмы накапливают инертные наночастицы золота внутри своих клеток, также избавляя себя от опасного, растворённого в окружающей воде золота.
Источник: alev-biz.livejournal.com