Придаване на шунгит с висока киселинност на водата

Химичният състав на шунгита от Зажогинското находище (масови%):

Въглеродът в шунгита образува фулереноподобна матрица, в която са разпределени високо диспергирани силикати с размер на частиците 0,5 - μm.

Във фулерените плоска решетка от шестоъгълници - графитна решетка - е сгъната и зашита в затворена сфера, наподобяваща футболна топка. В този случай някои от шестоъгълниците се превръщат в петоъгълници. Природата е определила ясна последователност на тази връзка - всеки шестоъгълник граничи с три шестоъгълника и три петоъгълника, а всеки петоъгълник граничи само с шестоъгълници. Въглеродните атоми, които образуват сферата, са свързани чрез силна ковалентна връзка. Дебелината на сферичната обвивка е 0,1 nm, радиусът на молекулата C60 е 0,357 nm. Дължината на C–C връзката в петоъгълник е 0,143 nm, в шестоъгълник е 0,139 nm. Във въглеродната рамка въглеродните атоми се характеризират с sp 2 хибридизация, като всеки въглероден атом е свързан с три съседни атома.

Друга структурна характеристика на фулерените е, че въглеродните атоми в молекулите на фулерена са разположени във върховете на правилни шестоъгълници и петоъгълници, покриващи повърхността на сфера или елипсоид и образуват затворени полиедри, състоящи се от четен брой трикоординирани въглеродни атоми. Такива молекули могат да съдържат 28, 32, 50, 60, 70, 76 и т.н. молекули. В резултат на това се образува структура - пресечен икосаедър, който има 10 оси на симетрия от трети ред, 6 оси на симетрия от пети ред. Всеки връх на тази фигура има три най-близки съседи. Всеки шестоъгълник граничи с три шестоъгълника и три петоъгълника, а всеки петоъгълник граничи само с шестоъгълници. Молекулите на висшите фулерени C70 C74, C76, C84, C164, C192, C216 също имат формата на затворена повърхност.

Най-симетричният и най-задълбочено проучен член на семейството на фулерените е 60-въглеродният фулерен (C60), в който въглеродните атоми образуват полиедър, подобен на футболна топка, състоящ се от 20 шестоъгълника и 12 петоъгълника. Всеки въглероден атом в молекулата C60 е разположен във върховете на два шестоъгълника и един петоъгълник и е фундаментално неразличим от другите въглеродни атоми. Въглеродните атоми, които образуват сферата, са свързани чрез силна ковалентна връзка. Дебелината на сферичната обвивка е 0,1 nm, радиусът на молекулата C60 е 0,357 nm. Дължината на C–C връзката в петоъгълник е 0,143 nm, в шестоъгълник е 0,139 nm.

Поради своята мрежесто-сферична структура фулерените се оказват идеални пълнители и идеален лубрикант. Те се търкалят като топки с размерите на молекула между триещите се повърхности. Комбинирайки различни атоми и молекули във въглеродни топки, можете да създадете най-фантастичните материали на бъдещето. На базата на фулерени вече са синтезирани повече от 3 хиляди нови съединения. Такова бързо развитие на химията на фулерените се свързва със структурните характеристики на тази молекула и наличието на голям брой двойно спрегнати връзки върху затворена въглеродна сфера. Комбинацията от фулерен с представители на много известни класове вещества отвори възможността за синтетичните химици да получат множество производни на това съединение.

Фулерените могат да се използват в нанотехнологиите, медицината, ракетостроенето, военните, електрониката, оптоелектрониката, машиностроенето, техническите продукти, компютрите и т.н., като във всички случаи работните параметри на оборудването се подобряват значително, качеството се подобрява и технологиите стават по-ефективни и прости.

Големи надежди са свързани с употребатафулерени в медицината. Почти идеалната сферична структура на фулереновата молекула и нейният микроскопичен размер (диаметър 0,7 nm) позволяват на учените да очакват, че тези молекули могат да създадат механична бариера за проникването на вируси в клетките на заразен организъм. Обсъжда се и идеята за създаване на противоракови лекарства на базата на водоразтворими фулеренови съединения с вградени радиоактивни изотопи. Въвеждането на такова лекарство в тъканта ще повлияе селективно върху клетките, засегнати от тумора, предотвратявайки по-нататъшното им възпроизвеждане. Засега основната пречка пред развитието е свързана с неразтворимостта на молекулите на фулерена във вода, което затруднява директното им въвеждане в тялото.

Благодарение на уникалната си структура, активен в редокс реакции и притежаващ сорбционни и каталитични свойства, шунгитът намира приложение в различни области на човешката дейности решава многобройни проблеми, включително проблеми, свързани с пречистването на водата.

Шунгитът притежава еднакво всички качества, които са необходими за един добър филтърен елемент. Първо, шунгитът е много здрава скала с висока плътност и механична устойчивост. Второ, има повишена химическа стабилност в присъствието дори на агресивни примеси. На трето място, шунгитът има сорбционни, каталитични, бактерицидни свойства, биологична активност, способността да абсорбира и неутрализира високочестотното електромагнитно излъчване.

Уникалната структура и свойства на шунгита определят ефективността на използването му в редокс процеси:

в доменното производство на чугуни (с високо съдържание на силиций);
в производствоферосплави;
при производството на фосфор;
в производството на силициев карбид и силициев нитрид;
като пълнител за топлоустойчиви бои.

Това са сорбционните, каталитичните и редуциращите свойства на шунгитовите скали, които позволяват успешното пречистване на отпадъчните води от много органични и неорганични вещества (нефтопродукти, пестициди, феноли, повърхностно активни вещества и др.).

Освен това шунгитът е най-ефективното вещество за пречистване на чешмяна вода от хлорорганични вещества (диоксини) и нефтопродукти и има бактерицидни свойства. Благодарение на тези свойства шунгитът може да се използва:

при подготовката на висококачествена питейна вода в проточни системи с всякакъв капацитет, в кладенци. С помощта на шунгити е най-лесно и икономично да се реши проблемът с водоснабдяването в много проблемни райони;
при пречистване на градски битови, промишлени отпадъчни води от много вредни вещества;
при пречистване на вода в басейни;
в CHP обработка на вода.

Благодарение на своите каталитични свойства, шунгитът е в състояние да пречиства водата от различни видове органични вещества: феноли, високомолекулни мастни киселини, алкохоли, вещества от линго-въглехидратния комплекс, дървесни и торфени хидролизати, водоразтворими хидролизни смоли, хуминови вещества, както и редица газове, разрушавайки органичните вещества до елементарни оксиди (CO2, H2O) и утаявайки ( със 70-90%) неразтворими соли (карбонати) от вода, оксилати и др.).

По способността си да пречистват водата от нефтопродукти, шунгитовите скали не отстъпват на активния въглен.

При филтриране през шунгитов филтър цветът на водата значително намалява, почти напълно се елиминирамикрофлора.

В допълнение, шунгитът се справя добре с унищожаването на бактериите в състава на водата. Бактерицидните свойства позволяват използването на този уникален минерал в медицината за лечение на различни заболявания. Бактерицидните свойства на шунгита допринесоха за активното му използване не само за лечение, но и в онези области, където е необходимо висококачествено и стабилно пречистване на водата. Това се отнася за различни процеси на органичен синтез, каталитични процеси, както и процеси за пречистване на питейна вода.

Водата, преминала през шунгитов филтър, има общо лечебно действие върху организма, премахва раздразнения, сърбеж, обриви, връща блясъка на косата, е ефективна при вегето-съдова дистония, заболявания на стомашно-чревния тракт, камъни в бъбреците.