Substantiation of sulphur dioxide activation modes for montmorillonites | Обоснование режимов активации монтмориллонитов диоксидом серы

English. In wine making as auxiliary materials clay mineral are widely used. The activation efficiency of a montmorillonite suspension was studied by aids of sulphurous acid solutions. The statistic treatment of experimental results allowed deriving equations approximating the dependence of the light refraction coefficients on the concentration of sulphur dioxide in the montmorillonite suspension for different wine materials. The optimal concentrations if sulphur dioxiode were: in white and red table wine materials – 682 and 860 mg/cub. dm, in special white and red wine materials – 1010 and 1068 mg/cub. dm, respectively. Under acidic activation calcium, sodium and potassium ions gradually expulse from exchange positions, then aluminum, magnesium and iron oxides composing octahedral mineral layer are dissolved causing thereby changing the ion exchange capacity (IEC) and the mineral structure. The results of electronic scanning microscopy prove that the montmorillonite structure after acidic activation becomes more uniform. For montmorillonites of Russian formations (Tarasovsky and Konstantinovo) the dependence of IEC on the concentration of sulphur dioxide in the suspension and the length of acidic activation is shown. As is found, to achieve maximum montmorillonite IEC the necessary treatment length is not more than 4 h, the concentration of sulphur dioxide is not more than 1000 mg/cub. dm matching the results of regression analysis (IEC is maximum if reducing the contact time and sulphur dioxide concentration). The efficiency of acidic activation of clay minerals depends on the peculiarities of their crystalline structure. So, the treatment of palygorskit and hydrous mica (rigid crystal lattice minerals) will not result in a marked change in their properties. On contrary, in montmorillonites there was an abrupt a sorption and stabilizing property associated with changing the specific particle surface and porosity. Thus, to produce sorbents having developed porosity the selection of clay minerals having an expanded crystal lattice is desired.

Russian. В виноделии в качестве вспомогательных материалов широко используются глинистые минералы. Исследовали эффективность активации суспензии монтмориллонита (ММ) с помощью р-ров сернистой кислоты. Статистическая обработка результатов экспериментов позволила получить уравнения, аппроксимирующие зависимость коэффициента светопреломления от концентрации диоксида серы (ДС) в суспензии ММ для различных виноматериалов. Оптимальные концентрации ДС составили: в столовых виноматериалах белых и красных – 682 и 860 мг/л, в специальных виноматериалах белых и красных – 1010 и 1068 мг/л соответственно. При кислотной активации (КА) ионы кальция, натрия и калия постепенно вытесняются из обменных позиций, затем растворяются оксиды алюминия, магния и железа, входящие в октаэдрический слой минерала, что вызывает изменение емкости катионного обмена (ЕКО) и структуры минерала. Результаты электронной сканирующей микроскопии доказывают, что структура ММ после КА становится более однородной. На ММ российских месторождений (Тарасовское и Константиновское) показана зависимость ЕКО от концентрации ДС в суспензии и продолжительности КА. Установлено, что для достижения максимальной ЕКО ММ необходимая продолжительность обработки – не более 3 ч, концентрация ДС – не более 1000 мг/л, что согласуется с результатами регрессионного анализа (ЕКО максимальна при уменьшении времени контакта и концентрации ДС). Эффективность КА глинистых минералов зависит от особенностей их кристаллического строения. Так, обработка палыгорскита и гидрослюды (минералы с жесткой кристаллической решеткой) не приводит к заметному изменению их свойств. Напротив, у ММ наблюдалось резкое увеличение сорбционной и стабилизирующей способности, связанное с изменением удельной поверхности частиц и пористости. Т.о., для создания сорбентов с развитой пористостью желателен выбор глинистых минералов с расширяющейся кристаллической решеткой.