Надання шунгітом високої кислотності воді

Хімічний склад шунгіту Зажогинського родовища (мас. %):

Вуглець у шунгіті утворює фуллереноподібну матрицю, в якій розподілені високодисперсні силікати з розміром частинок 0,5 мкм.

У фулеренах плоска сітка шестикутників - графітова сітка згорнута і пошита в замкнуту сферу, що нагадує футбольний м'яч. При цьому частина шестикутників перетворюється на п'ятикутники. Природою задана чітка послідовність цього з'єднання - кожен шестикутник межує з трьома шестикутниками та трьома п'ятикутниками, а кожен п'ятикутник межує лише з шестикутниками. Атоми вуглецю, що утворюють сферу, пов'язані між собою сильним ковалентним зв'язком. Товщина сферичної оболонки 01 нм, радіус молекули С60 0357 нм. Довжина зв'язку С—С у п'ятикутнику – 0,143 нм, у шестикутнику – 0,139 нм. У каркасі вуглецю атоми вуглецю характеризуються sp 2 -гібридизацією, причому кожен атом вуглецю пов'язаний з трьома сусідніми атомами.

Інша особливість структури фулеренів полягає в тому, що атоми вуглецю в молекулах фулеренів розташовані у вершинах правильних шістьох п'ятикутників, що покривають поверхню сфери або еліпсоїда і складають замкнуті багатогранники, що складаються з парного числа трьохкоординованих атомів вуглецю. Такі молекули можуть містити 28, 32, 50, 60, 70, 76 і т.д. молекул. У результаті утворюється структура - усічений ікосаедр, який має 10 осей симетрії третього порядку, 6 осей симетрії п'ятого порядку. Кожна вершина цієї фігури має трьох найближчих сусідів. Кожен шестикутник межує з трьома шестикутниками та трьома п'ятикутниками, а кожен п'ятикутник межує лише з шестикутниками. Молекули вищих фулеренів С70 С74, С76, С84, С164, С192, С216 також мають форму замкнутої поверхні.

Найсиметричніший і найповніше вивчений представник сімейства фулеренів — 60-ти вуглецевий фулерен (C60), у якому вуглецеві атоми утворюють багатогранник, що складається з 20 шестикутників та 12 п'ятикутників і нагадує футбольний м'яч. Кожен атом вуглецю в молекулі C60 знаходиться у вершинах двох шестикутників і одного п'ятикутника і принципово не відрізняється від інших атомів вуглецю. Атоми вуглецю, що утворюють сферу, пов'язані між собою сильним ковалентним зв'язком. Товщина сферичної оболонки 01 нм, радіус молекули С60 0357 нм. Довжина зв'язку С—С у п'ятикутнику – 0,143 нм, у шестикутнику – 0,139 нм.

Завдяки своїй сітчасто-кулястій будові фулерени виявилися ідеальними наповнювачами та ідеальним мастилом. Вони катаються, немов кульки розміром з молекулу між поверхнями, що труться. Комбінуючи всередині вуглецевих куль різні атоми та молекули, можна створювати найфантастичніші матеріали майбутнього. На основі фулеренів вже синтезовано понад 3 тисячі нових сполук. Такий бурхливий розвиток хімії фулеренів пов'язаний з особливостями будови цієї молекули та наявністю великої кількості подвійних сполучених зв'язків на замкнутій вуглецевій сфері. Комбінація фулерену з представниками безлічі відомих класів речовин відкрила для хіміків-синтетиків можливість отримання численних похідних цієї сполуки.

Фулерени можуть використовуватися в нанотехнології, медицині, ракетному будівництві, у військових цілях, електроніці, оптикоелектроніці, машинному виробництві, у виробництві технічної продукції, комп'ютерів та ін., і у всіх випадках робочі параметри обладнання значно покращуються, якість підвищується, технології стають більш ефективними та простими.

Великі надії пов'язані із застосуваннямфулеренів в медицині. Майже ідеальна сферична структура молекули фулерену та мікроскопічний розмір (діаметр 0.7 нм) дозволяють ученим розраховувати на те, що ці молекули зможуть створити механічну перешкоду для проникнення вірусів у клітини зараженого організму. Обговорюється також ідея створення протиракових препаратів на основі водорозчинних сполук фулеренів із впровадженими внутрішньо радіоактивними ізотопами. Введення таких ліків у тканину дозволить вибірково впливати на уражені пухлиною клітини, перешкоджаючи їх подальшому розмноженню. Поки що основна перешкода на шляху розробок пов'язана з нерозчинністю молекул фулеренів у воді, що ускладнює їх пряме введення в організм.

Завдяки своїй унікальній структурі, активній в окислювально-відновних реакціях і яка володіє сорбційними і каталітичними властивостями, шунгіт знаходить застосування в різних галузях людської діяльностіі вирішити численні проблеми, у тому числі й проблеми, пов'язані з очищенням води.

Шунгіт має однаково всі якості, які необхідні для хорошого фільтруючого елемента. По-перше, шунгіт – дуже міцна порода, що має високі показники щільності та механічної стійкості. По-друге, він має підвищену хімічну стабільність у присутності навіть агресивних домішок. По-третє, шунгіт має сорбційні, каталітичні, бактерицидні властивості, біологічну активність, здатність поглинати і нейтралізувати електромагнітні випромінювання високих частот.

Унікальна структура та властивості шунгіту визначають ефективність його використання в окисно-відновних процесах:

в доменному виробництві ливарних (висококремнистих) чавунів;
у виробництвіферосплавів;
у виробництві фосфору;
у виробництві карбіду та нітриду кремнію;
як наповнювач термостійких фарб.

Саме сорбційні, каталітичні та відновлювальні властивості шунгітових порід дозволяють успішно очищати стічні води від багатьох органічних та неорганічних речовин (нафтопродуктів, пестицидів, фенолів, поверхнево-активних речовин та ін.).

Крім цього, шунгіт є найефективнішою речовиною для очищення водопровідної води від хлорорганічних речовин (діоксинів) і нафтопродуктів, має бактерицидні властивості. Завдяки цим властивостям шунгіт можна використовувати:

у підготовці питної води високої якості в проточних системах будь-якої продуктивності, у колодязях. За допомогою шунгітів найбільш просто та економічно можна вирішити проблему водопостачання у багатьох проблемних регіонах;
в очищенні міських побутових, промислових стоків від багатьох шкідливих речовин;
у підготовці води басейнів;
у підготовці води ТЕЦ.

Завдяки каталітичним властивостям шунгіт здатний очищати воду від різного типу органічних речовин: фенолів, жирних високомолекулярних кислот, спиртів, речовин лінговуглеводного комплексу, деревних та торф'яних гідролізатів, водорозчинних смол гідролізу, гумінових речовин, а також ряду газів, руйнуючи органічні речовини , Н2О) та осаджуючи (на 70-90%) з води нерозчинні солі (карбонати, оксилати та ін.).

За здатністю очищати воду від нафтопродуктів шунгітові породи не поступаються активованим вугіллям.

При фільтруванні через шунгітовий фільтр значно знижується кольоровість води, практично повністю усуваєтьсямікрофлора.

Крім цього, шунгіт добре справляється зі знищенням бактерій у складі води. Бактерицидні властивості дозволили використовувати цей унікальний мінерал та в медицині для лікування різних захворювань. Бактерицидні властивості шунгіту сприяли активному використанню його не тільки з метою лікування, але і в тих областях, де необхідне якісне та стабільне очищення води. Це стосується різних процесів органічного синтезу, каталітичних процесів, а також до процесів очищення питної води.

Вода, пропущена через шунгітовий фільтр, має загальну оздоровлюючу дію на організм, видаляє подразнення, свербіж, висипання, відновлює блиск волосся, ефективна при вегето-судинній дистонії, при захворюваннях шлунково-кишкового тракту, камінні в нирках.