Используя методы физико-химической механики, были изучены влияние биологически активных веществ на структурно-механические свойства огланлинского бентонита. Изучив структурно-механические свойства огланлинского бентонита с применением методов физико-химической механики, были выявлены возможности его использования в разных отраслях народного хозяйства.
Необходимый для исследования бентонит (глина) был привезен из городка под названием Огланлы, который находится в 60 километрах к северо-западу от Балканабада. Именно там находятся ресурсы бентонита, имеющего важное промышленное значение. Привезенный бентонит был размельчен в дистиллированной воде. Через день была разделена глина от песка методом декантации. Затем, пустив суспензию через центрифугу, была получена суспензия с высокой концентрацией (паста). Полученная паста держалась в эксикаторе. Концентрация пасты была определена способом сушки ее в сушильном шкафе при 120ºС температуре. Концентрация сухой массы равна 60 %. Очищенная паста от песка с известной концентрацией была использована нами в разных исследованиях. Полученная таким образом паста бентонита была пепельно-коричневой окраски. У нее нет вкуса и запаха. pH суспензии равна 7.
Механические свойства дисперсных систем зависят от их структуры, тепловых движений молекул и от некоторых других факторов.
К понятию структуры дисперсных систем соотносятся не только построение кристаллических ячеек, но и еще строение образованной ими дисперсных систем с коллоидными частицами.
Если глину опустить в воду, то она распадется на мельчайшие кусочки (диспергируется). Эти частицы могут быть разных размеров: от крупных дисперсных частиц до размера коллоидных частиц. Образованная система будет состоять из воды (дисперсионная среда) и твердых частиц глины (дисперсная фаза). Подобные системы называются суспензией. У суспензий агрегатная и кинетическая стабильность бывает низкого уровня. Если постепенно увеличивать концентрацию этих полученных суспензий, то в конкретных концентрациях между дисперсными частичками возникнет процесс сталкивания. Система может потерять в некоторой мере свою агрегатную и кинетическую стабильность, и в системе появится коагуляционная структура.
Коагуляционная структура образуется за счёт взаимодействия (образования контактов между частицами) лиофобных участков дисперсных частиц при определённой концентрации дисперсной фазы. В этом случае остаётся между частицами тонкий слой воды. Основная масса дисперсионной среды остаётся в пустых ячейках, возникших после соединения дисперсных частиц.
Дальнейшее увеличение концентрации системы приводит к совершенствованию коагуляционной структуры. Когда концентрация системы будет приближаться к 100 %, то толщина дисперсионной среды между составляющими частицами коагуляционной структуры утончается, и в конце они начинают сращиваться друг с другом. В итоге возникнет коагуляционно-кристаллическая структура. А когда дисперсионная среда полностью исчезнет образуется конденсационно-кристаллизационная структура. Дисперсная система с коагуляционной структурой имеет тиксотропные свойства, то есть если её разрушить с помощью механического метода, и затем оставить в исходном положении, коагуляционная структура в системе образуется заново. Прочность полученной заново структуры будет равна её начальной величине.
В отличие от систем с коагуляционной структурой у систем с конденсационно-кристаллизационной структурой не бывает тиксотропных свойств. Если разрушить систему с конденсационно-кристаллизационной структурой механическим способом, то её прочность не восстановится заново.
Механические свойства полученных материалов с конденсационно-кристаллизационной структурой зависят от их структурно-механических свойств исходных дисперсных систем. Механические и технические свойства этих материалов, во время их коагуляционной структуры могут урегулироваться путём воздействия на них разнообразных факторов. А степень воздействия этих факторов можно определить с изменением структурно-механических свойств коагуляционной структуры. Для сопоставления между собой свойств коагуляционных структур с разными составами для них принята общее для всех концентрация, которая называется критической концентрацией структурообразования (ККС). Она соответствует к системе с совершенной структурой. Имеются несколько методов определения критической концентрации структурообразования: определение ее по пластической прочности коагуляционной структуры (пластометрический метод), метод определения по модулю прочности коагуляционной структуры (метод Вейлера — Ребиндера) [5]. В данной работе образование совершенной коагуляционной структуры системы было определено пластометрическим методом. Основываясь на полученные результаты, был построен график (
) функциональной взаимосвязи пластической прочности (
) от концентрации (С) (Рис. 1). Как видно по рисунку, критическая концентрация структурообразования суспензии огланлинского бентонита равняется 34 %.
Рис.1. Зависимость пластической прочности от концентрации суспензии:
Необходимая для нашего эксперимента морская соль была получена из воды каспийского моря с использованием традиционного метода испарения. Морская вода отличается тем, что содержит, кроме хлорида натрия, некоторые другие макро- и микроэлементы.
Пластическая прочность огланлинского бентонита была изучена методом пластометрии, с добавлением определённого количества (1–5 %) морской соли на суспензию с критической концентрацией структурообразования. Основываясь на полученные сведения, был построен график влияния различной концентрации морской соли на пластическую прочность коагуляционной структуры суспензии огланлинского бентонита (Рис.2). Как видно по рисунку, пластическая прочность суспензии уменьшается по мере увеличения добавляемой морской соли.
Рис. 2. Воздействие разных концентраций морской соли на коагуляционную структуру огланлинского бентонита
Влияние добавки возрастающего количества эфирного масла мяты в пределах 0,1–0,5 %, показано в рис. 3.
Рис. 3. воздействие разных концентраций эфирных масел на пластическую прочность коагуляционной структуры
Как видно по графику, в зависимости от увеличения количества добавляемого эфирного масла пластическая прочность суспензии понижается.
Таким образом, в результате изучения структурно-механических свойств суспензии огланлинского бентонита были получены некоторые данные, которые позволяют определить необходимой добавки биологически активных веществ, для производства материалов с заданными свойствами.
На основе исследованных выше закономерностей можно регулировать структурно- механические свойства суспензии огланлинского бентонита для получения материалов с заданными свойствами. В предлагаемой работе на основе полученных экспериментальных данных, обнаружена возможность производить зубную пасту, используя суспензии огланлинского бентонита, соль, полученный из морской воды Каспия (Хазара) и биологически активных веществ. В нашей стране для этой промышленности имеется достаточное количество ресурсов (огланлинский бентонит (глина), морская соль, лечебные травы и др.).
Вывод
В Туркменистане не производится зубная паста. И не всегда можно найти на продаже зубной порошок или зубную пасту по доступной цене. Поэтому, изучив воздействие биологически активных веществ на физико-химические свойства огланлинского бентонита были выявлены возможности производить зубную пасту.
По результатам проведённых химических экспериментов нами предлагаются следующие составы для получения зубной пасты:
а) 60 г белой глины, 10 г морской соли, 0,3 мл (около 6 капель) эфирного масла, полученного из мяты. Перемешать перечисленные сухие ингредиенты, затем в смесь добавить 150–200 мл дистиллированной воды, затем перемешивать до образования пасты. Накапать 6 капель эфирного масла и опять перемешать. Хранить приготовленную зубную пасту необходимо в герметически закрытой посуде.
б) 70 г белой глины, 3 г мёда, 0,5 мл (около 8 капель) эфирного масла ромашки. Добавить в глину 200 мл дистиллированной воды, надо перемешивать до образования пасты. Затем на мёд накапать эфирное масло. Соединив все компоненты, перемешать хорошенько. Полученная зубная паста будет иметь ряд свойств как отбеливание и избавления от неприятных запахов изо рта.
Использование зубной пасты с таким составом не будет иметь вреда для здоровья, и это совершенно экологически чистое средство. В такой пасте отсутствуют химические наполнители и вредные для организма человека вещества. Качество данной зубной пасты не хуже качеств зубных паст, продаваемых на мировом рынке. Стоимость этой зубной пасты обошлось намного дешевле чем рыночные цены.
Полученные результаты своей работы мы рекомендуем производственным предприятиям и предпринимателям, занимающихся производством зубной пасты.
Литература:
- Агабальенц Э. Г. Влияние гидроокиси кальция на физико-химические свойства глинистых суспензий.(автореф.канд.диссертации).К.:1964
- Бренг У. Л. Кристаллическое строение. М.: ОНТИ, 1938, I том.
- Киселёв А. В. Удельная поверхность адсорбентов разности структуры. Абсолютные изотермы и теплоты абсорбции.СПб: «Методы исследование структуры высокодисперсных и пористых тел» М.:1953.
- Овчаренко Ф. Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов. Киев: АНУССР, 1961.
- Ребиндер П. А. Физико-химическая механика новая область науки. М.:Знание,1958.
- Хыдырова С. А. Влияние природы и состава дисперсионной среды на формирование тиксотропных структур в суспензиях монтмориллонита (автореферат), Киев,1989.
[1] Название бентонита связано с названием городка Огланлы, который расположен в 60 километрах к северо-западу от Балканабада (Туркменистан), где и добывается эта глина.
