Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ПРЕПАРАТОВ С ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ МОДЕЛЬНЫХ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ПРЕПАРАТОВ С ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ МОДЕЛЬНЫХ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ"

і-ит

На правах рукописи

ЭПШТЕЙН Сергей Миронович

ВДШКО-ЗШГЧЕСКОЕ ИССЯЕДОВДНЙЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАШОдайСТВЙЯ СйШЕТИЧЕСКИЇ СТЕШСТУРООЕРАЗШЩХ ДРЙЇЇАРАТОВ С ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ ШДВДЬШХ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ

(Специальность 06.01*03 - почвоведение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА • 1961

1Ь<5ота Титоляега в да бора торги фвзкки и Сиофиэжкя почв Агро$жзжческого научно-исследовательского института ,. ,

джтор с«ьскоюзя4сг- <

веяных наук; профессор 1и.Б. РЕВУ?!

Орщяпдьнне оппояенты: доктор биологических наук, отариий авучвыв

сотстдник И.И. СУДВШИН

кандидат хяютескнх наук,

доцент В.АЛЕШШШ

Ведуцее учреадание - Овде» Трудового Краевого Знамена Дочвенный нести пут имеет Б,в, Докучаева

Автореферат разослав "

О 1981 г.

Защита состоится " Ъ^Л 1981 г. в часов

на заседании специализированного Совета ш почвоведению в ШУ яканн М*В* Ломоносова в аудитории М-2.

С диссертацией южно ознакомиться в йкбянотеке факультета Почвоведения 1£гу.

Црдтдшпаеы Вас пршять участие в обсувдении диссертация на заседакии специализированного Совета по почвоведению в Москов -ском университете, а отзывы на автореферат в дауз экземплярах, заверенные печатью, просим направлять ш адресу; 1X7234, Москва, Ленинские горы, мгу, фшуяьтет почвоведения, УчевнЛ Совет.

ТЧеввЙ секретарь специализиро ванного Совета, доцент

Н.П. ЕШЕВД

V.овім ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ^

✓; А к т ; а і ь в о о і » т е м и. Обработка почвы синт^ тичесюпіи: с»рукіиюобр88уощиші преаврвіаш! (всяуссігеааое ' структурообраэование) повволяет получить устойчивые к рээружэх>-вдх воэдвйствяям(стэгЗилыше) почвенные агрегаты. Эго обусловливает эффективность орвневения таквг' препаратов для улучив яия структурного состоя кия почвы, обеспечивавшего ей' необходимые водно-фиэическив свойства, и дня борьбы о почвенной эрозией, Рварішевіе почвенное структури к эрозия ПОЧВ - оийвкне причины по который з мира ежегодно выводятся из хоавйственкого оборота около 6 шш.га тоща де й. В СССР к настоя^еИу временя сальному воздействаю эрозяя подверглось свище 61 млн.га сельскоіоаяйст-венныхугодвй, Бклгчая № шягтв вешав. Б условиях вастояіель-вой необходимости увеличения производства сельскохозяйствен®« продуктов проблема искусственного струитурооСразоваяня -почв приобретает вахное народнохозяйственное значааде.

Несмотря яа значительное количество рвЗот по искусственному структуройбравовэнив, процесса взаимодействия структуроо брвэуь-: щюс-препаратов, с твердой фазой агрегатов, обусловливавшее их ■ стабильность, неучены недостаточно. Понимание втих ^фоцессов вахно для получения к подбора эффективных структурообрвзовате-лей я разработм оптмиельнш: способов щ прикевекая.

■/Научение взаимодействия синтетических тдопэрагов С твердой фааой агрегетов^ в начестве моделикотсрых обачно берутся аоч-: вевкыа минералы, долхво послухать дал*вейиему развитию предсіав леиийо взаимодействии природиого почвенного оргзядчесяого «еетьэ (гумуса), с минеральной часты? почвы, поскольку сиптети-

ческие-ярепараты иолно рассматривать как "синтетический" гумус,

/-Ж6 ■ • - •

J ««m» 6T сріроддого nel«íl «ИТрОИр?«*Ив -1 *«MC*!«9 eoo~ rta > езоЮТа ва*евеи;' і»т«мв» іішедвістіїї ежк«жчво-ш щипартвв перлої фззої агрегате» вредом»« ет címoctob-ТМІННІ iR«fto дії $юл»смі хкшш дяеаерепсг с*«« t паи-

В juetttwt работе о даюди> фмкю-хюпчесж*! методе»»»-олв^охакці9*а»БОі »»аанодеВсэдг сїитетмесих аув*жх щрйя«ра»> (в« пржмере «жряхмо* - пежиере» ж мовоже-ров - * мжожмвгжмноя) с поиояюоа мжверадажж > рмджасцде ВГЖХ »ШОД*І«ПІІ X 7CXQSSXX форижрвмджя модеовых ПММКНЯС ЛГр«Г«в».

Цромдеялн» яссавдовавжя nossoxxxi вбьаспгїі рад процессе», »even ЫрСТОПрЖ жскусстэеялож структурсобразоваижм почх, s сформугіроіать мжнна ш сртіка струггурообразовакм пр«жц»-su я преджажеяяя. '

Q« iS' р » бої it. Ивучтть о походо фдовю-хяшічесхпс

\ - ** методов Процесс« В8в*М0ДЄввТЗЖЖ СЙЖТ9ГЖЧЄСКЖХ CTpyXTJpOOÖpaayP-

чжх препаратов в твердої фамд иодезшва вочміхвг агрегатов к

о<1мсим: яаашиосвя9ь елособлостж лайнеров адсорЛгроваться яа

шввриах ■ їх споеобвостж ебраговнвкь стабадьняе яочв&вше

агрегаты, м»яя*е nejimm ва стабильвосм, ямеие роста .

стабільності агрегатов при выдвр»ке кх до влахвом состоявин я

структурообразующее девств»$ нояопвршк препаратов.

Основине ІОІ tit ні методики же еде до щи. Сїитвтическае препарати, Акриловые: полж-меры (в іои вдеде помакриаиід - ША с молекулярной . массой -Іч8ХіХ0®) а кономери. Поджоксхвтядекы (ГЮЭ) с «одекуаярвой массой ТіїО5- 6,2хїОб. В качестве твердо* ф«зы брали мянерэлы: ас-каагеи, огааахшнскій беатомт, гхухозепкій жаодіа в дерково-

пЬдаМ»«ївм»вдостти»стя>пвтау.

. Отяосятвльлую вязкость водяих растворов препаратов•«амеряля г с нонощдо вкскоаиватров о подіевенянм уровней, повврхаастяое вахягешіеметодам отривв пластика на пріборе Дю Ну«. Озтре-яяа адсорбцм «з растворов яа мвералах проводим пря соотпоже-в*и раствор-твердая фаза 100:0,4;,100:1 (асхангвль) с 100:5; 100:20 (кварц). 1 ' . - « '

Свойства продуктов обработка минералов сівтетвчеоюов вр»-варахами изучалась следуюямна методами: рептгеяоструктурвого > аналяза на установке ДРОН-І; сгруктуряв-сорСцяовного анализа -газохроиатографическов опредедевіе удельно* поверхности методом тепловой десорбции аргона (ТД4) я скятие «эотери адсорбции паров бензол» с поыоцьв сорбцяонаых вас«в ИюВеяа-Бакра; .дермато-графического анализа ва дериватографе системы Эрдей в Пэулжко» (Венгрия); ИК-саеятральаого аналяза да спектрометре иК-20(ДО>),

Моделвные дотаєвдає агрегаты получались перемешгаавібм с растворами препаратов минералов я их смесей - синтетические агрегати - х распыленной потаи - искусственные агрегаты - ара со-отноиении раствор-твердая фаза« отвечавшем влахности оптимального струнтурообразов «ния. Стабильность агрегатов определялась методом мокрого просеивания на прибор« Ревуха; Теплоту.смачивания почвы определяли с помощь» язотериического калориметра.

Научная новизна. Установлены закономерности' адсорбции высокомолекулярного полаоясиэтилеи» и полиэкрилвмнда яэ водных растворов на аскавгеле и кварце. Показан различный характер размещения кинетических единиц ПОЭ к ГШ. на поверхности минералов с учетом пористой структури последних.

» ч

Показано, .что в результате взаимодействия синтетических препаратов .с минералам)) образуется сивтетическяй минерал - органи-2-/Л)С •

4 І;-"-;.;:;':

чвекиП комплекс, характеризующийся неаддитивности» фиаівккхнія- ' чесвя* свойств иодядих я него компонентов. - * ' ■.

Предложена концепция структурирующего каркаса, связкиающего частицы агрегат» ■ менанлви образование каркасе.

Дано объяснение взамаэсвяая способности полимеров адсорбироваться на минералах и овравовывать стабильяне пяэяввм вгре- . готы, а тэтае влиянию высуииваиия ва стабильностьагрегатов. Показано, чхо рост етебкльвоем ясхусетмяикх точвеятц агрегатов в процессе лидер*«« кх во 128Хво« состояв»« (кинетика ста-* ■ Ояздюсп) обусловлен основном вдсорбцжогаш взаимодействием полииеров с твердой фа вой агрегатов. Установлен я объяснен квиетический аффект стабильности агрегатов» образованных с поионьв моасаирид препаратов/

Практическая ценность. Сформулированы принципы далесообразныхусловий применения структурооСразующц преварагоз, которыми необходимо руководствоваться ва. практике цри подборе препаратов. Предложен^ способ искусственного струх-турообразовваияпочв с Иомояы» полимернаующмхся В почав солей ъйпредвдилкг га слот (Авт.смд.388725) 0 структурообразующий препарат, состоящий «8 80-70% полимера и 70-30% мономера (Авт.свя*. 424548), предназначаемые дня почв, находящихся продолжительное время в состояния увлажнения•

Апробація работы. По результата* исследований, изложенных в диссертация, были сделана сообщения, получив-иие полояятельяу» оценку ва сяедуюірос конференциях * совещаниях:

1. 10-ом Международном Конгрессе почвоведов (Москве, август 1974 г);

2. 4-ой Всесоюзной Конференция по теоретическим вопросам адсорбции (Ленинград, январь-февраль 1974 г); " '

январьISf78:r)¡ v\-;4' ■ - ■ ■

V Рабочем Совецанвя по проблеме: "Гумус к его роль в почяо-образован« я плодороден почв" (1енкгр«д, watt 1973 г);

5. 5-ом Делегатской Съезде Всесоюзного общества noíec»«доз (Ымск, пшь 1977 г).-

О б ъ в к. Диссертацна представ ле?ана 108 страницах маии-нопаевого тексте. Содержат 13 таблиц и SO* расу юсов. БаСляогра-фия 19? наименований. - . '

I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЙССВДОВАНИЯ

Преобладают?» трактовку ззавиодеВетвия структурообраэулвшх ■ препаратов с твердой фазой поденных агрегатов яэ "макроиолеку-ЛЯрНОМ" УРОВНЭ - ЭЛвКГрОСГЭГИЧвСКОв ВЗайМ0Д«ЙСТЕ1в макромолекул с твердой частицей и вяэинодействиэ функциональна групп пола-ве^а и частицы - в настоящее время следует призвать упрощенной* Такав трактовка не укатывает существования надмолекулярной структуры полимерных растворов (Каргин, Липатов, Ахмедов, ¿рядов) , а также геометрии тверди частиц и прежде всего достовер-20 уставовдеявого факта величия у них пор (Быков, Овчареюм>,Та-расевяч, Карнаухов, Кварк, Эянор), «

Большинство и с следователе S рассматривает связывание частиц

в агрегате полимером как результат адсорбция последнего ва твар*

дой фазе агрегатов. Однако данные о взаимосвязи между способность» полимеров адсорбироваться лв водных растворов ва ювербхег к «Сразовмвать стабильные почвенные агрегаты противоречивы. Согласно Жаслешмвой, эти две характеристики полимеров находятся < в "обратной зависимости"» тогда как по данный Схамнэ и Хьвле-броека с вомоаьо сильнее адсорбирующихся на минералах примеров '

получаются более стабилью» агрегаты. Существуют протнвополсх-.выеэаюшченияо влияниивысушиганяя агрегатов не их ст в Сальность: положительное (Эмерсон), л отрицательное (Хэгяни Бод-

мэи). . ' .'.У • ■ .. / . • ' •' ; :

■ Недостаточно изучмо явлеаив росте стабильности агрегатов, образованных с помощ&в полимерных препаратов, в процессе выдержки их во влажном состоящий Зля агрегатов. образованных с по- -. *_ио*ы>'нономерннхпрепаратов, подобный-аффект ае бил известен вовсе.'

Поставив себе цел» изучить процессы взаимодействия синтетических структурообразующих препаратов с твердой фазой агрегатов с учетом надмолекулярной структури растворов поликеров -'и пористой структуры твердых чаотиц и объясвитьрассмотреаные выше явления и противоречия, автор сформулировал задачу исследования следупокм образом: . '

I. Изучить адсорбцию высокомолекулярных синтетических поли. неров с известной надмолекулярной структурой аэ воднкх раство-"ров на моделышх минералах.

Z. ї&уигеь фаато-хинические свойства продуктов обработки минералов синтетическими структурообра эуещики препаратами, хэ-»рактеризующие размещение препарата на поверхности минералов (с учетом пористой структуры'последних) и взаимодействие препарата с минералом. 1

3. Исследовать реализацию взаимодействия структурообразующих препаратов с твердой фазой недельных агрегатов в различных условиях их формированияї.при высушивании, без высушивания и выдержке их во влажном состоянии, - сопоставляя адсорбционные данные и физико-химические свойства продуктов обработки минер а--лов.ярепаратами'со стабильностью полученных с их помощь» эгре-.гатов.

■ п. щуча® щсошда оошоксщшеш^ t гоэ) v

Адсорбция ЛОЗ С молекулярной массой 7ïIÛ5, 2,2x10^ и б,2хЮб (соответственно 1ЮЭ-1,П0Э-2, ПОЭ-5) не аскангеле ои-сшаегся изотермами, близкими до форме к Лвнгкюровской. Dpuse-де анне в табл.I значения величин предельной адсорбции (отвечающие плато изотеры) показывают рост адсорбция П0Э о ростом uojreRïîtftpaofl кассы о 7x10^ до 2,2хЮб к saie« падение вдсорбщнГ о дальнейших ростом молекулярной пассы от 2,2x10^ до 6,2iI06.

Таблица I

Значения предельных величие адсорбции (¿2$) ■. , полотеров на минералах

Минерал B=ïS Аскангель * Квард

Полимер ГОЭ-1 •ПОЭ-2 ГОЭ-5! ПАА ] ПОЭ-2 ПАА

ûs , «г/' 79,6 90,5 ' 81,6 | 65,8 \ 4,6 8Д- -

УхзййкваЙ рост адсорбции можно объяснить эатропайкым фактором ростом энтропии системы, сильнее выраженным для 00Э с более высокой молекулярной массой и вызванный вытеснение» едсорбирующш-ся полимером молекул воды с поверхности сорбента* а также угодой в раствор воды, связанной о полимером. Падение адсорбции о ростом молекулярной массы объясняется стерическям фактором: более крупные кинетические единицы ПОЭ в меяьией степени способны х диффузии (проникновению) в поры сорбента, чем кинетические единицы ПОЭ меньшей молекулярной массы. Последнее подтверждается ^кинетическими кривым» адсорбции полимеров BS эсгсэягеле. Время 'установления адсорбционного равновесия для ПОЭ-2 и ПОЭ-5 при начальной концевтраияа С « 100 «г/100 на соответственно составило

190 и 1X5 час ~ более "внешняя" адсорбция более крупных кинетя— 3 - ISib ,

" кесххх ед«и*яир»тбмвтавстрев, чеи"*нутреягая" адсорбция .сй«б»0шх ж щ>«акя»яввю» » п»рм сорбева калах кяяетя^есюос ' вдаЯШЧ. " - ' ■'

> С#воет**яакяс веляяив вдсорвпм я« »ехяягем МА я ООЭ при-, кари» раавкг шмкумршх ж*сс (00Э-2,таба.1) доавамваег» пи аясорбярде«* ежащее, тем ЮЭ. Эта вбмстазтс* стерлесхя« Фактор*«: жжжевчегое. вджяжер ШЭ способны « Оюяев ствавка ' ярмпатг г иорияяиерам, «ем жяяетячееме ёдявякк ШД.

Ад«рбПИПАА * 003-2 в« »якенвается ядотермаям в

мхе яряяюс 5вж*жая вахтам аде^рбцкя ООЭ-2 (табл.1)

обменяется в«двв мщпш рммвавняеж кяявхжяеокях едяяяц ' 8Т0Г0 покора кя швврмхяо! ПОВврГЕМ*«.

изгюш адвйю-хиюижш-свойств

ирсдтов ОЕРАЕОТЕа ШЕРПОВ • СИНГШЧЕШШИ ЛРЕаиРЛТАШ

ДдФрагтограшс* яродуэтов обр в бот и Мз-аскзкгеля растворами ПАА, ШЭ-2 м ГОЭ-5 обнарухиля багвльныа рефкво, ОхяахяЯ к «*зч*а яггбрабманаото минер«» 12^37-12,78 I; что свидетельствует аб отсутствия вронжявовения мученни полимере* в межслов-Ярострэнства нхвераяа. Продукт обрэботк« ' Л/&-8Скангвля жо~ яоивро* аириламидом обнярухм рефлекс 17,63 определяя над»- , яяе проникновения ввцветва я иеяедоевые пространства. Причиной размещала жзучввяыг ПАА я 00Э вне.мехслоевых пространств аскан-гехя налается бехыой размер кинетических едяяяц полимер« по сраввению с мексдоевшя пространствам.

?асводит еяяое * облаем низких р/р5 (0*008) начало петли гистерезиса язохермы адеорбом даров С^ на аскаигехе смещается в более .высоким р/р^ (0,04) ъ результате обработки микараяа ПАА я ООЭ-2 (рио.1). Это «ямтельйтвует о том, что такая обработка

приводит ; в' снижен» "іївххрастаххичесхого ' набухания" иакакгеля '., имевшего касто sa ; ечав адаврбціш некоторого количеств Qgl¿ і ■ межелоево* дространс*»» мимри*.

; Рис.І. Изотермы «дсорбци сароіС^В^Ев оскавгехе

и Продукт ai его обработки ИА1{2) и ВОЭ-2 (S).

Вычисление значенийльнов поверхности всхангеля и про- * Л дуетов «го обработки ШШ и 'ШЭ-2 і константы С по ураваеаив ад-, сорбция'БЭТ показало, что обработка минерала полимерами привела; к. уменьшение его удельной поверхности («начеивя соответственно - " 48.5,42.0 и 32.2 lí/r)

и модифищроввнжи повархвости (значения , -.когставгм С соответственно 105, 84 и 80). Подобное уменьяеете удельной поверхности обнаружено и по результатам ее определения .* по ТДА для аскангеля я каолина ари иг обработке Ш я 003-2. *' Для кварца в результате обработки его ПАА имел касто рост удель-/ НОЯ .поверхности. - ■ . ' . *.•.'•''

' Уменьшение удельной поверхности минералов, как ■ смещение ■ начала гистереаиса » область более высоких p/p¿ , ъ результате обработки полимерами является следствием блокировки вор минера- '.:<

то

лов кинетическими единицами шдимеров. Бойовій эффект _удельвойшверхвости.»случае ПАА, чем ЖО, обусловлен более > развервутям расположением квиетических еджвій Ш& ва иикфаль - ' вой поверхности. Рост удельной поверхности кварца в результате обработай ША является сдедеталаи образованна да мние^щікоа поверхности пористой структурі самим полимером.

.Обработка аскангеля дадяыерамж приводит % значительному уве-лжченшо адсорбции СеВ^ при р/ра 2 0.4 (ркс.1). Рассчитанная во изотермам адсорбцій (^Н^ ва асвавгеле и 1ЮЭ-2, исхода из адцв -тиввости величин адсорбции, изотере адсорбцій ^ продук-

те обработки аскангедя ГОЭ-2 ве отличалась от изотермы для необработанного асяангедя. Наблюдаемый экспзршеяг&льво рост ядеорб-щи свидетельствует, во-тршх, о неаддитивности адсорбционных ~ свойств шшервла и полимеров составу продукта обработки первого последним в, во-втора, об образовании шликером переходной гористой структур* ва поверхности минерала.

Наличие у аскаягеяя переходных шр (размер которых рассчи -^хываяся по уравнению Томсова-Кедьвива), соизмерима: с кндетн -ческими едваисами изученных Л39, позволяет заключить, что ре -нее отмеченная диффузия (проникновение) кинетических рдя»ип ПСЄ имеет место именно в переходные поры минерала.

Измерения ЙК-спекгра аскангедя, каолина а продуктов обработки их ШЭ не обнаружили образования водородных связей между Ш - • группами минералов и эфирным атомом кислорода ШЭ, что обьясня -ется недостаточно свободным характером Ш-груш и компактно сты> (неразвернутосгью) кинетических единиц полимера.

Дериватографический анализ продуктов обработка минералов синтетическими препаратами обнаружил стоит реакций разложения сгорания) препаратов в сторону более высоких температур (по

сравнению с чистыми препаратами) - увеличение термостабильноо-хи, наиболее проявившееся в случае монтпориллоннтовых мявере-лов. Так, экзотермы сгорания ШЭ с максимумами 185 и 235°С трансформировались s одни зкзотерм с максимумом 360°С у продукта обработки зскангедя ШЭ. Трем акаотермам чистого ПАА 2W, 350 и 535°С соответствуют экзотермы 290, 370°С и экзотерм, изложиввийся на зндотерм дегидроксилизацяи (670°С) минерала, у продукта. Для екралемида экзоте;р»и215, 300 и 520°С трансформируются в экзотермы 195, 380 и 650°С » продукте обработка аскан-геля» Последний акэотерм сгорания проявляется в области дегмдро ксилязации и начала разрушения кристаллической ренетки минерала, что подтверждает вывод о способности мономерных молекул акриламида проникать в мелелоевые пространства монтморвллонито-вого,минерала в отличие от изученных полимеров, размещающихся на "внешней" поверхности минерала. ■ k

Выявленные в продуктах обработки минералов синтетическими препаратами увеличение термоствбильности препаратов, изменение величины л природы поверхности, пористой структуры минералов,а также неаддитивность адсорбционных свойств препарата и минера-. ла в составе продукта позволяет рассматривать такой продукт как единый синтетический минерал - органический комплекс.

ІУ. ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ПРЕПАРАТОВ С ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ МОДЕЛЬНИХ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ ЛРИ ИХ ФОРМИРОВАНИЙ

г »

Измерения стабильности владвых (не подвергшихся высушиванию

после получения) и высушенных синтетических агрегатов с разляч-)

ным содержанием кварца и глинистых минералов (аскангель и каолин) .полученных о помощью ПАА в количестве 0.05% от веса твер-

дра'фазы, а пахе кс^дгеотвеннах агрегатов,' полученных обработ- . • кой 1ючвыпрепаратмжШ[АНжГОа-3 в количестве от 0,05. до.; . / тназали, что япшние внсувгаванйя агрегатов наахстабкль-:, аосгь определяется ывхавхздои взаимодействия юлимера о таер - : ; дой фазой агрегатов; в результате которого образуется связываю- .'• i щкй частгда пзтамерша. структурарущкй каркас. Механизм взаимо^-^: действие в свою очередь охфедаляется количеством шлзшере, ври - '. зкдащегоса на единиц?твергаэств твердой $азн.

В -случае 1швх количеств взаимодействие полимера о частица- • щехремчащотекаи по схеме *частвд& - кинетическая едаиида ■' шликера - частица" в. усяо&иах конкуренция кеаду шликером н j .v < ишжззшми вода за поворивость, аналогичной имещеа место яри • .;'•. адсорбция из растворов, т.е. связывание часткц в агретате' про-- : 'наводится'посредством того, что ш адсорбциошо обраэо-»'

швш каркасом. Б случае большее количеств полимера в пркведен-'_-Яув сааму кео<5юдаж> вкжвчить взаимодействие *полямер-шлимер",; ослабляемое сольвагирущим действием молекул вода. Удалеете во !. до прж высущяваяжж приводит в этом случае б упрочению структу т -рарущего каркаса за счет развита хогезаонзых связей шлимвр - .v' -полимер и собственно адгезкшних связей частида 7-псшшер. В от- ? jome от адгезионно образованного структургуущего сорбционно образованный достаточно эффективен х без высуишвания." < В после двое случае висухзаазае может снижать стабильность at^e-''. ц гасов (табд.2) за счет разрудащего действия воздуха, сжатого ,шрв2>агрегата сшш тадилдярвого подъема вода. ' '

: Сопоставлением стабильности влажных и высушенных агрегатов) образованных обработкой почвы шдвмж дозами аммиачных растворов-;,-.:

препаратов, било обнаружено, что высушивание та. -ких агрегатов увеличивает их стабильность. Ввадааяе аммиака в

растворпреперагаувелвчнгает стабильяостьвмсуиеяяых агрега^-.тов. На о сяованиипров еденных исследив «нийвм сдехенвкводо' -■■ "< им,' «то природная 'ыеящвя." компонента почвы, я прежде всего ' почвенное оргаяшчесхее вещество, свяэывэет частяцы агрегата по ■■>. адгезионном! механизму. Это связывающее действие имеет место ' /одновременно с действием структурирующего полимерного каркасе*

Таблица 2

Стабмьвость^искусственянх почвенных агрегатов, а образованных с помоиы» ЮЗ и ЕМ.

Количество препарата 0.05$ от веса почвы.

Препарат ЮЭ-1 ПОЗ-2 ГОЭ-5**

Агрегаты:

влажные 37,3/0,47 55,3/0,8$ 58,2/0,94 70,3/0,95

висувавше 2,8/0,57 8,1/0,54 15,4/0,6? 68,8/0,88

. числитель - водопрочность,

аяаиенетель - ситовой индекс.

Сопоставление способности ПОЭ м ПАА адсорбироваться ва ми- нералах и образовывать стабильные почвенные агрегаты (сравним табл.1 и 2) показывает, что вавмокяв как "обратная*'« тав и "яря-мая" взаимосвязь между этими свойствами полимеров. ^ . "Обратная зависимость" имела место для случая ПАА я ПОЭ -, первый полимер сорбируется слабее на минералах, во образует более стабильные агрегаты, чем второй. Такая взаимосвязь обьясяя-• ется стервческим фактором - уход в поры твердой фазы кинетических едияид полимера (в большей степени зырахеникйддя ШЭ), благоприятный для адсорбции ва одной частице сорбента, неблагоприятен для связывания нескольких частиц агрегата. Факт "пря- -.' мо* зависимости" для случая ПОЭ-Х и ПОЭ-2 (различие в едсорбции

которых объяснялось: ЭНТрОЛЯЙЯЫИ фаКТОрОм) свидетельствует / О / -ИИ, что последняя взаимосвязь может иметь место, когда различие в способности сравниваемых полимеров адсорбироваться на ^сорбенте будет определяться нестерическям, а друг««» например, энтропийным фактором.

Для выяснения природы роста стабильности искусственных поч-веавях атретмо» ври выдержке их во влажном состояния (кинетики стабильности) проводили сопоставление кинетических кривых: стабильности агрегатов', поверхностной активности растворов препаратов я усадки влажной почвы.

Как показало выяеуказанаое сопоставление, кинетика стабильности агрегатов, образованных без помощи препаратов (водой), обусловлена действием сил капиллярной контракция, развивавшихся в менисках водных прослоек между частицами агрегатов - рост стабильности прехрвдается по истечении примерно I суток(рис*2)*

Кинетика стабильности агрегатов, образованных с покопал полимеров, характер кинетических кривых для которых определялся природой полимера, обусловлена в основном адсорбционным взаимодействием полимерных кинетических единиц с твердой фазой егрё-гетов а прослойках раствора между частицами последних - рост \ стабильности в течение 4 суток (случай ПОЭ-5) я более 12 суток (случай НАЛ, рис.2)-, Такое взаимодействие вызывает протеааюкяе во временя изменения в адсорбционном слое (т.е. слое, где проявляется влияние на полимер силового, поля твердой фазы) , которые могут заключаться в определенной ориентации кинетических единиц относительно поверхности твердой фазы, перераспределении кинетических единиц по размерам.

Выдержка агрегатов, образованных с помощью мономерных препаратов, во влажном состоянии также обнаружила кинетический

росс^стабильности. При »том кинетическая криваястебильностг агрвгагох >'образозавша мономерным препаратом (рас .2, препарат, акрил« калмщя - СаА), имеет три характерных учвстк»:медлен-Н0гв;р|1-ств"етаб**ья1)стш (и течеяяв 3 суток), быстрого ряста сумк): я, наконец,'«атухавия роста.

. Д ПАА

р во ^^ .

т

о поэ-2

/о $, сут.

Рис.2 Кинетика стабильности влахних агрегатов.

Числа на кривых - значения ситового индекса.

Аналогия указанных кривых с кривыми, описывающими конверсию мономера в полимер в процессе полимеризация, а также факт снижения стабильности агрегатов от введения в препарат типичного ингибитора, радикальной полимеризация - гидрохинона позволили сдв лать заключение, что кинетика стабильности агрегатов, образован ных с помощью мономерных препаратов, обусловлена полимеризацией последних в почве. Инициирующую полимеризации в почве систему, очевидно, составляют почвенные ферменты, органическое вещество и окислы, сложным обрезом в8зииодействующие друг Б другом'.

Низкая вязкость растворов мономеров ■ приобретение получен-

нша. с жх' шэмощьв агрегатами высокой стабильности!» истечении 4-6 су*« фрвбшаняя последнях зо влажном состояния обусловля-ваег целесообразность применения мономернкс препаратов для .* структурообрмования почв, ваходяяжхса в состоянии увлажнения в течениене менее указанного срока. Комплексные препарату состояний аа 80-70^ полимера (ДІД) в 70-90% мономере (СаД)«обладает полезными свойствами мономера - нвакая вязкость ■ голиме-' ра - способность придаватьстабильность агрегата« сразу же после их получения.

В цехом результаты исследования позволяет сформулировать следувцжо принципы целесообраакыхусловиЯ применения структурообразующих препаратов в зависимости от юс »({Активности к механизма взаимодействия с твердой фазой почвы:

I* Полимерию препараты,-эффективные при больших количествах (т.е. вваимодеЯствувщие о твердой фазой почвы по адгезионному механизму) следует применять в условиях, обеспечивающее высыхание почвы после внесения препарата.

2. Применение полимерных препаратов, аффективных при "малих количествах (т.е. взаимодействующих с твердой фазой по адсорбционному механизму) , высушивания обработанной препаратом почвы ве требует. '

3. В случае, когда в процессе придания агрегатаи стабильности участвует, наряду о синтетический препаратом, природное„органическое вещество почвы (как, например, при ис&ояьзовании аммиачных растворов препаратов), .высуаяваняе почвы после обработки ее препаратом необходимо.

4. Для почв, находящихся длительное время в состоянии увлажнения, целесообразно применять полииеряаугщийся в почве препарат, действие которого заметно проявляет сяпо истечении 4-6 су-

' ' • * гг

ток прейгааняя во влажной почве.

5.'а ^йлоъаях, когда преСнвввве обработанное препаратом ; почвы во влахвои состоянии непрерывно ; течение указанного вм-■е срока ве ремявувтся/шяво применять комплексный препарат* состоящга яэ мовомера я полимера вопредеденвом соотноиении.

.f ВЫВОДЫ

1. Покавано/что похяахрялажяд (ПАА) адсорбируется слабее ва аскангеле я кварца, чем поиоксиэтиаен (Ц0Э), что обусдовае-но стернческвм фактором - характером размещения кинетических единиц полимера на поверхности и в порах минерала. Адсорбцм* 008 ва аскавгеле в .зависимости от колекулирво* кассы составила Tie**. 7хК15< в ,2хЮб 1 v6xI06. Падение адсорбция с ростом ио-декудярной кассы обусловлено стерическяи, 9 рост эвфропябвым фактором.

2. Установлено, что кинетические единицы язучевнвдЩА ■ ПОЗ не проникают в мелсдоевые пространства (мякропори) монт-морвллонитсвого минерала вследствие своих значительных размеров . Тмое проникновение имеет место в переходные поры минера-

.да.

>

3. Похюаио, что при разыеиевия полимера на поверхности минерала может иметь место блокировка sop последнего-и образова- ' ние дополвительвой лорястой структуры. Эффект блокировка Ьырэ—

баньке в случае HAi, чей ШЭ, что указывает ка более раа-вернутыЯ характер размещения кинетически: единиц П4А на поверхности .

Установлено, что ОН-груапы монтыорилловитового я каолинит ового минералов не образуют водородных связей с эфирным кислородным атомом ПОЭ вследствие недостаточно свободного харак-

їв і"-;-.;/■■.,■.''.'■;■/■ тараі.ОИ-грум ш в*вр«|«еи киветических единиц ПОЗ.

5. Пакам«, ч» * р«»уяьї»ї9 *9аюівжвЯв»ім,сіи«тосжиі-крекаратов с минералами происходят росі термоетабиькоетилр^ла-ратаввяродуктахвбрабеткиимиммнералов.

Є. Пеказаво, что взаимное влияние мінерале и препарата на евейсмв друг Друга в составе продукта ебрабом» аарвего послед-ким гмаддитявность атях свойств ноаволяет рассматривать так»!

ПрвДувТ *К ЄДЖИНЛ «ЕТ9Т«ЄСЯІЙ ШГЯ4р«Л - ОрГЄКИЧ*СКИ* ММЯ-

...жежс.'

7. Устаковлвио, что синтетический минерал - оргажячесхяі , * комплекс можно.рассматривать как часть структурирующего полимер-яога каркаса, связывающего частяцы агрегата а придающего ота-; бильность последнему. Процесс образования структурирующего каркаса в заяяснмосгя ох количества препарата, приходящегося на едякяцу. поверхности твердой фазы, протекает по адгезионному

(большие количества) к адсорбционному (малые количества) меха-няаму.

8. Б случав адгезионного механизма образования струхтуря-рувщаго каркаса высукя?анме агрегатов увеличивает их стабильность э* счет развития коговиеякнх связей полимер-полимер в результате удаления ходы. В случае адсорбционного мехылвма хису-■жиаяие снижает стабильность агрегатов за счет разрушающего воздействия воздуха, появивмегося в- ях лорах.

9. Установлено, что "обратная зависимость" между способность!) полимер* адсорбироваться на минералах в условиях проведе-

■ V

яия адсорбпиеяяых измерений и образовывать стабильные почвенные агрегаты может быть объяснена стерическим фактором,"Прямая зависимость" может иметь место тогда,, когда различна в способности адсорбироваться у1 сравниваемых Іполимеров обусловлено не стери—

- "ческим, а другим, например, энтропийным фактором.• '..''v"-';.-./

ХО. Установлена, что свявыжание частиц в искусственных поя- '■'* веяние агрегатах природным органическим веществом, когда такое -евпашмае имеет место наряду о действием структуровбрааувщего препарата,v протекает so адгезиояаому механизму. '

И. Помвако, что poet стабильности во времена (кинетика стабильности) влажных искусственных почвенных агрегатов, обра- -воваяннг с помощь» полимерных препаратов, вызывается в основной адсорбционным взаимодействием полимера с твердой фазой агрегатов. Стабильность агрегатов, образованное с помощь» мономераих препаратов, также имеет кинетический характер, обусловленный по-' лимерязацией мономера в почве,-

12. Сформулированы принципы целесообразных условий применения структурообразующих препаратов в зависимости от их эффективности и механизма взаимодействия с твердой фазой почвы, • также -предложен способ м препарат для искусственного структуре* образования почв. < .

Основные положения диссертационное работы содержатся в публикациях:

1. Эшгаейн С.1/., Ревут И. 5, Форижрох^Еже искусстжевиых почвенных агрегатов. - В кн.: Труды 10-го Международного конгресса почвоведов. It.» Hayкз, 1974, T.I, с.181-186,

2. ЭпятеВн С,11,, Пашкова ТЛ., Гаврилова B.C. Определение удельной поверхности почв, минералов ж минерал-органических комплексов тазохроматографическим методом* - Почвоведение, 1974, 16 12, с .154-158. ■ .

1 3. Эпитейя С.М. Выступление в дискуссии. - в кн.: Адсорбция и пористость. Труда 4-tt Все с .кокф.по теоретическим вопросам

адсорбции, ы.', Наука» 1976, с.276-277.' — --у^-ч.;/л':у.;-;.;'.у

4. Эшш!йя С.М. Пористая с^руктура'ияяервлог и-их вза»№-' двйствввс^пммиераад. - В кн.:1 Тезисы докладов 5-го делегат-1--, ского съезда £сес;об-ва почвоведов. Минск, изд.ВШИ, J977,T.I,V

. с.179. v ■ - . . V y\.'V

5. ЗтагвЙВ С.Н., Курчатов А.И. Термографическое изучение минералов, обработанных синтетическими долине рами. - В вн.: Ра- бочее совещание по проблеие "Гуиус и его роль в почв оо с>р азова- ...

нхи и плодородия почв**. Тезисы докладов. л.> 1973, е.71.

Зшгаейй С.а. Кинетика стабильности искусственных ночвен-Енх агрегатов. Почвоведение, 1973, К 8, 0.68-74.

- 7. íftiyi И.Б., Эпштейн C.U., Лешшша Б.В., Прясвддовэ И.П. , Способ искусственного структуроо бра зов аяия почвы. Авт.свид.СССР* 388725, Бюлл.ивобр., 1973, * 29. '' / " ■ ■

8. Эпшгейя С.К. - Модифицированная методика определения • влияния дарового воздуха не стабильность почвенных агрегатов.- ' : . Бюллетень научно-техвич.якформ.по агрофизике,1973, № 17-18, с.13-16.

' 9. Эпвтейн С.И. Создание искусственной структуры почвы с : ' вомощы) акршсата кальция. - Бюллетень научно-технич.ияфори.поу •грофизкке, 1973, fe 15-16, с.19-22. ''■'■

10. Эпштеая С.М. Препарат для' искусственного структурообр*- ' ъ&ъьвяа почв, - Ьвт.свад.СССР 42:4548. Билл.иаобр. ,1974» te 15.

II Эпитейн С.М. формирование синтетических почвенных arpera- .-*,-тов. - Почвоведение, 1976« *!12, с.117-124. , ■ ^ ^ .^Ч-

12. &«-тейн С.М., Агафонов О.А. Влияние водного аммиака я по-." ' ликеров на водопрочхость почвенных агрегатовАгрохимия,1977 ,.уК -»6, с.106-110. ' v./.í:';.

___ \

ХЭ. Эдшгейв С.Ы. Кинетика усадки влажной почвы» - Почвоведение, 1978, Л I, 0*60-92. - ! * -. ■ ' - ■ 14; Эштейн С.М., Иаоленкова Г.Л, ИВ-огевтр! продуктов обработки почвенных минералов водными растворами подиокеиэтидена. -Почвоведение, в печати.

Подо.к печати /г/» &м.-гоо??Ф. богРе/а

Фи», л. У'-мд. д (Р

Згхла У^ГЗ Гир»Ж 0

И»д-ю Москомкого уянм^симт». Москва, К-Э. ул. Гервева, 5/7. Тялографна Иад-иа МГУ, Мосга», Лсягоры