ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУРОУГОЛЬНЫХ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ

Аннотация

Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки эффективных и экологически безопасных технологий переработки бурого угля для получения модифицированных гуминовых веществ с заданными свойствами. В работе исследовано влияние ультразвуковой обработки на физико-химические свойства и молекулярную структуру гуминовых кислот, выделенных из бурого угля месторождения Ой-Карагай в Республике Казахстан. Цель исследования заключалась в обосновании и оптимизации продолжительности механоакустического воздействия для направленного получения физиологически активных и биодоступных гуминовых веществ. Ультразвуковую обработку бурого угля проводили в герметичной ёмкости с использованием ультразвуковой ванны UZV-1.3 Sapphire при частоте 35 кГц и мощности 50 Вт в течение 15–90 мин. Гуминовые кислоты выделяли методом водно-щелочной экстракции гидроксидом натрия с последующим осаждением в кислой среде. Изменения технического состава исследовали с помощью автоматического анализатора MOC63u (Shimadzu) и в соответствии с ГОСТ 11022-95. Трансформацию функциональных групп и молекулярного каркаса оценивали методом ИК-Фурье-спектроскопии на приборе Bruker Tensor II с последующим расчётом основных спектральных индексов. Установлено, что кавитационное воздействие на угольную матрицу имеет экстремальный характер и инициирует сопряжённые процессы разрушения балластной алифатической периферии и глубокого окисления органического вещества угля. Оптимальной оказалась продолжительность ультразвуковой обработки 45 мин. При данном режиме достигалась максимальная гидрофилизация матрицы: сорбционная влажность увеличивалась до 11,52%, а спектральные индексы достигали максимальных значений — ароматичности Iar/al = 3,15, гидрофильности Ihyd = 1,48 и карбоксилирования Icarb = 0,56. Полученные данные свидетельствуют о максимальном насыщении структуры активными группами –COOH и –OH, определяющими хелатирующие и биостимулирующие свойства гуминовых веществ. Увеличение продолжительности обработки свыше 60 мин оказалось нецелесообразным вследствие процессов декарбоксилирования и вторичной реагломерации частиц. Результаты исследования могут быть использованы в технологических схемах комплексной переработки твёрдых горючих ископаемых для получения высокоэффективных органоминеральных стимуляторов роста и экологически безопасных удобрений для сельского хозяйства.