Досліджено біологічні властивості фосфатмобілізуючих бактерій і їх вплив на формування бобово-ризобіального симбіозу у рослин сої. Виділено та відібрано перспективні штами фосфатмобілізуючих бактерій, які запропоновано для виготовлення бактеріальних препаратів комплексної дії. Досліджено здатність виділених бактерій мінералізувати органічні та розчиняти важкорозчинні неорганічні сполуки фосфору. Вивчено залежність фосфатазної активності B.subtilis 5 від температури, pH середовища, стадії розвитку культури, вмісту катіонів деяких металів та неорганічного фосфату. Виявлено стимулюючий вплив на фосфатазну активність B.subtilis 5 природних глинистих мінералів монтморилоніту і палигорськіту, які є компонентами багатьох типів грунтів. У вегетаційних дослідах встановлено, що бактеризація насіння сої штамами Bradyrhizobium japanicum, фосфатмобілізуючими бактеріями роду Bacillus, а також бактеріями роду Azotobacter, супроводжується збільшенням кількості нормально сформованих проростків, а також значним стимулюванням формування бобово-ризобіального симбіозу у рослин сої. На підставі одержаних результатів відібрано нові мікробні композиції, перспективні для вирощування сої.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив особливостей структурної будови бентонітів (смектитів) і карбонатів на колоїдно-хімічні властивості та структуроутворення алюмосилікатних і залізооксидних дисперсних систем. Вивчено мінеральний склад бентонітів, розраховано структурні формули алюмосилікатів. Встановлено, що бентоніти нових родовищ України представлені діоктаедричними смектитами: Al-Fe-бейделітом (Ільницьке родовище) та Al-Fe-монтморилонітами (Томашпільське, Непоротовське, Варварівське). Досліджено вплив іонного обміну, термічної та кислотної обробки на їх колоїдно-хімічні властивості. Встановлено прямо пропорційну залежність ступеня руйнування смектитів під час кислотної обробки від катіонного складу октаедричного шару мінералів. Уточнено уявлення про роль ультрадисперсних частинок смектитів і карбонатів у структуроутворенні водних алюмосилікатних і карбонатно-залізооксидних дисперсій. Встановлено переважне утворення феритів магнію шляхом блокування ультрадисперсними смектитами частинок карбонату кальцію з одночасною взаємодією ультрадисперсного гідроксокарбонату магнію з поверхнею гематитів і феритів. Результати наукового дослідження використано для цілеспрямованого регулювання властивостей алюмосилікатів й обгрунтування оптимального складу водних композицій залізооксидних шламів з домішками ультрадисперсних смектитів і карбонатів кальцію у процесах одержання високоякісних бурових і кольматуючих розчинів.

  Скачати повний текст

Досліджено особливості процесів сіткоутворення та формування структури поліціанурату за умов присутності мінерального шаруватого наповнювача монтморилоніту і/або гнучколанцюгового реакційноздатного модифікатора політетраметиленгліколю. Проаналізовано вплив наповнювача на властивості нанокомпозитів на основі гомо- та гібридних поліціануратних сіток. Вперше застосовано комбіновану модифікацію поліціануратів за допомогою органічного реакційноздатного полімеру та неорганічного алюмосилікатного наповнювача, вивчено особливості перебігу реакції поліциклотримеризації диціанового естеру за умов присутності модифікатора та наповнювача. Вперше встановлено, що модифіковані поліціанати характеризуються наногетерогенністю за умов модифікації олігомером і монтморилонітом. Вперше зафіксовано формування гібридної структури з подвійною наногетерогенністю. Встановлено, що даний ефект відбувається за рахунок нанофазового розподілу в гібридній поліціанурат-поліетерній сітці, а також за присутності наповнювача. Доведено, що застосування подвійної модифікації поліціануратів дозволяє одержати матеріали, що характеризуються високими значеннями механічного модуля.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання створення поліуретанових матеріалів (ПУМ) з покращеними фізико-механічними властивостями (ФМВ) на основі іономерних поліуретанів (ІМПУ) і монтморилоніту з розробкою способів хімічної модифікації ІМПУ і хімічного модифікування монтморилоніту. Описано комплексний метод підвищення ФМВ ПУМ на основі структурно-хімічної модифікації ІМПУ і створення композитів з застосуванням спрямовано хімічно модифікованого монтморилоніту. Синтезовано нові ІМПУ, які утворюють водні дисперсії, що не містять органічних розчинників. Визначено склад нових ІМПУ з фрагментами ароматичного та аліфатичного діізоціанатів, що зумовлює високі ФМВ плівкових матеріалів на їх основі. Розроблено новий спосіб модифікування монтморилоніту одночасно двома модифікаторами різної природи - цетиламоній бромідом і диметиламонійетилметакрилат хлоридом та описано нові композити на основі іономерного олігоуретанакрилату (ІМОУК) і модифікованого монтморилоніту для підвищення фізико-механічних властивостей ПУМ на основі ІМОУК.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено можливість регулювання процесів структуроутворення керамічних мас за допомогою викоиристання некондиційної сировини України для одержання лицьовї та високоміцної керамічної цегли різних кольорів і фактури способами пластичної та напівжорсткої екструзії. Встановлено, що регулювання властивостей коагуляційної структури шляхом використання "армувального" компонента шлаків ТЕЦ та введення кволініт-монтморилонітових домішок у керамічні маси на основі полімерної глауконітової глини сприяє одержанню спеченого керамічного черепка, що забезпечує виготовлення лицьової цегли та клінкерних виробів. Під час оптимізації хіміко-мінералогічного складу шихти системи глина - шлаки - коалін - бентоніт виявлено поліпшення кристалізації новоутворень та формування більш розвиненої склофази. Зазначено, що дані тенденції простежуються також у випадку використання як "армувального" компонента гранітних відсівів, що в кінцевому результаті поліпшують показники міцності за усадки виробів. З застосуванням розроблених складів мас впроваджено технологію виробництва лицьової керамічної цегли способом напіжорсткої екструзії.

  Скачати повний текст

Створено полімерні нанокомпозити на основі термопластів (поліаміду та полістиролу) і монтморилоніту, модифікованого полімерною четвертинною амонієвою сіллю (ПЧАС). Досліджено структуру, фізико-механічні та теплофізичні властивості полімерних нанокомпозитів. Одержано монтморилоніт, модифікований ПЧАС на основі епоксидної діанової смоли ЕД-20. Вивчено вплив модифікованого монтморилоніту на структуру та комплекс фізико-механічних властивостей поліаміду та полістиролу. Показано, що ведення 2 % модифікованого ПЧАС монтморилоніту в поліамід і полістирол суттєво підвищує ударну в'язкість, міцність і відносне подовження. Розроблено технологію синтезу нанодомішки (монтморилоніту, модифікований ПЧАС на основі епоксидної смоли ЕД-20) й оптимізовано технологічні параметри. Показано, що процес інтеркаляції макромолекул полімерних четвертинних амонієвих солей у міжкристалічний простір монтморилоніту супроводжується збільшенням міжшарових відстаней з 1,08 нм до 1,67 нм. Доведено, що введення модифікованого монтморилоніту до поліаміду і полістиролу підвищує їх термостійкість.

  Скачати повний текст

Визначено особливості розподілу урану та стронцію у матеріалах нижнього захисного шару (НЗШ) приповерхневих сховищ твердих радіоактивних відходів (ТРВ). Досліджено механізм фіксації урану та стронцію компонентами даного шару за прогнозованих умов приповерхневих сховищ ТРВ. Розвинуто й адаптовано до методу мінімізації енергії Гіббса, виконано реалізацію у рамках програмного комплексу GEM та верифікацію моделей сорбції урану і стронцію на оксидах кремнію: монтморилоніті та гідроксиді Fe (III). Для опису поглинання речовин піщано-глинистими породами з декількома сорбентами розроблено фізико-хімічну модель "ефективних фаз", яка дозволяє одночасно враховувати сорбцію на мінералах однакового хімічного складу з різними термодинамічними властивостями. Оцінено умови, які потенційно можуть виявитись у НЗШ під впливом інших конструкційних елементів сховища. Установлено основні закономірності розподілу Sr та U(VI) у мінеральних компонентах НЗШ сховищ ТРВ. Визначено основні механізми фіксації урану та стронцію у нижньому захисному шарі залежно від фізико-хімічних умов.

  Скачати повний текст

Уперше одержано й експериментально обгрунтовано фізико-хімічну модель синтезу портландцементного клінкеру і полімінеральної сировинної композиції, яка містить магнієвий монтморилоніт, мусковіт, польові шпати та гіпс. Виявлено тепловий ефект клінкероутворення з означених сировинних матеріалів і теплові ефекти базисних хімічних реакцій.

  Скачати повний текст

Встановлено, що введення анізометричних нанонаповнювачів (карбонанотрубок (КНТ), монтморилоніту та лапоніту) суттєво впливає на процеси структуроутворення та властивості уже за межово низьких концентрацій наповнювача. Введення наповнювачів також змінює іонну асоціацію в полімерних електролітах (ПЕ), а саме підвищує кількість вільних іонів, зменшує частку іонних пар та агрегатів вищих порядків, що призводить до збільшення провідності. Запропоновано модель переносу заряду в наповнених ПЕ, яка базується на припущенні про утворення "провідних каналів" поблизу поверхні анізометричних наповнювачів. Розроблено метод визначення структурних параметрів КНТ у вільному стані та диспергованих у полімерну матрицю за допомогою моделі гнучких стрижнів і фрактального підходу.

  Скачати повний текст

У дисертації викладено результати досліджень закономірностей перерозподілу тритію в природно-техногенних біогеосистемах, шляхів і агентів міграції та іммобілізації тритію в біотичній і абіотичній складових ландшафтно-геохімічних систем в районах розміщення об'єктів, з яких відбувається емісія тритію. Оцінено вклад природних і техногенних джерел утворення тритію у формування його сучасного біосферного балансу. Із застосуванням принципів ландшафтної геохімії визначено закономірності перерозподілу тритію в природно-техногенних біогеосистемах на основі оцінки адсорбційної ємності спряжених біотичних і абіотичних складових. Експериментально оцінено швидкість ізотопного обміну водню в процесі фотосинтетичної метаболізації тритію рослинністю з водного розчину. Виявлено ефект ізотопного осмосу при використанні монтморилонітових іон-провідних мембран у водних системах. Визначено кінетичні параметри іммобілізації тритію мінеральними адсорбентами. Встановлено ефект електрохімічного ізотопно-водневого фракціонування у водному розчині електролітів на целюлозно-мінеральних мембранах. Показано, що електроосмотична фільтрація тритійованого електроліту супроводжується фракціонуванням ізотопів водню в мінеральній мембрані.^UThe thesis is devoted to the determination of the laws of technogenic transformation of the balance of tritium in natural and technogenic biogeosystems, the study of ways and agents of migration and the laws of immobilization of tritium in the biotic and abiotic components of landscape-geochemical systems in the tritium emission areas. The transfer of atmospheric and water flows leads to a dilution of the concentration of tritium in the environment of transit agents in the background levels. A significant source of tritium is radioactive waste storage (RWS), where significant amounts of this radioactive isotope of hydrogen are concentrated. Deficiencies in the protective structures of storage facilities lead to a violation of their tightness and the release of tritium into the environment in the form of gas-aerosol emanations and hydro-geofiltration flows through a discontinuity of engineering barriers - floors, walls and bottom of the storage. After extraction from the air and deposition on vegetation and soil surface, tritium is included in the short-term and long-term circulation in the natural-manmade biogeosystems. The atmogeochemical flow from the sources of tritium into the environment causes a coordinated process of accumulation of tritium in transpirational water (TW) and in an organically bound tritium (OBT) in the grass and in the leaves of perennial vegetation. The correlation coefficients between tritium in TB and OBT for grass are 0.98 and for leaves are 0.89. The process of tritium transpiration may be accompanied by the cumulative effect of the formation of OBT. In the zone of influence of the preservation station of the Kiev Interregional Special Plant, the content of OBT predominates over the tritium content in TV in perennial vegetation by 29% and in annual vegetation by 14%. The adsorption capacity of the biotic component of local landscape-geochemical systems is estimated. The total stock of tritium accumulated in the OBT of phytomass at the elemental site (in the herbage and perennial vegetation as a whole) can exceed 900 Bq×m–2. The rate of hydrogen isotope exchange in the process of photosynthetic metabolism of tritium by vegetation from an aqueous solution was first experimentally estimated. The kinetic parameters of the metabolic formation of OBT by plants from an aqueous solution were calculated. The patterns of tritium immobilization from hydrogeofiltration flows on geochemical barriers are determined. The adsorption capacity of local blocks of the geological environment in the areas where objects from which tritium is released is calculated. When tritiated water is filtered, the elementary unit of the geological environment is able to extract tritium in the amount of up to 55,000 Bq×m–3, incl. reliably fix in the structure of clay minerals more than 7000 Bq×m–3. The kinetic parameters of tritium filtration and adsorption-desorption processes in dynamic water-mineral systems with used of typical clay minerals (structural types 1: 1, 2: 1 and minerals with modulated layers with joined strips) and finale hydrogen radioactive isotope immobilization in their structures was experimentally investigated. In stationary model water-mineral systems created from clay minerals (kaolinite, montmorillonite, saponite, palygorskite and sepiolite) and tritiated water, was established the effects of hydrogen-isotopic fractionation with the maximum fractionation factor in montmorillonite α = 1.28 with surface adsorption, α = 1.28 at the molecular HTO → H2O exchange in the interlayer space of montmorillonite and α = 1.24 in the structural OH positions. The effect of isotope osmosis was first found when using ion-conducting montmorillonite membranes in an aqueous system consisting of distilled protium (H2O) and tritiated (“HTO”) water. It is established that the behavior of the fluid in the cell above the bentonite membrane depends on the isotopic composition of water in the cell and reservoir. The maximum isotope-osmotic pressure in the aquatic environment was 0.29 kPa. The electrochemical isotope-hydrogen fractionation effect in aqueous solution using mineral and composite cellulose-mineral membranes was first experimentally established. The greatest fractionation effect was obtained using a montmorillonite-cellulose membranes with a 50% of clay mineral (Δ = 278 Bq). The effect of fractionation of hydrogen isotopes was observed during electroosmotic filtration of tritiated electrolyte through low-permeable clay membranes, with a maximum value of α = 1.16 in the montmorillonite. It is proposed to conduct further research to refine the design of electroosmotic equipment, and to search for or create new, more efficient proton-conducting substances that can be used as electroosmotic membranes oriented specifically to the fractionation of hydrogen isotopes.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – «Екологічна безпека». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ. Національний авіаційних університет, Київ, 2019.Дисертація присвячена розробці сорбційних технологій захисту водних середовищ від забруднення важкими металами та радіонуклідами з використанням залізовмісних композиційних матеріалів на основі шаруватих та шарувато-стрічкових силікатів. Розглянуто фізико-хімічні та технологічні особливості одержання сорбентів на основі органомодифікованих монтморилоніту та палигорськіту з нанесеним шаром нанорозмірного нуль-валентного заліза. Вивчено їх структуру за допомогою РФА, ІЧ-спектроскопії, термічного аналізу, мікроскопічних та реологічних досліджень, а також сорбційну здатність по відношенню до іонів Cr (VI), Co (II) та U (VI). Доведено ефективність очищення реальних підземних вод від сполук U(VI) з використанням залізовмісних сорбентів на основі органомодифікованих силікатів. Запропоновано технологічну схему одержання залізовмісних сорбційних матеріалів з використанням монтморилоніту та катіонної ПАР гексадецилтриметиламоній броміду (ГДТМА). Обгрунтовано напрям утилізації відпрацьованих сорбентів за керамічною технологією, шляхом іммобілізації важких металів та радіонуклідів в утворених керамічних матрицях.Ключові слова: сорбція, важкі метали, природні радіонукліди, очищення природних вод, нанорозмірне нуль-валентне залізо, катіонні ПАР, композиційні силікатні матеріали.^UDissertation for the degree of a candidate of technical sciences in specialty 21.06.01 – «Environmental safety» (21 - National Security). - National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv. National Aviation University, Kyiv, 2019.The dissertation is devoted to the development of sorption technologies for protecting water against contamination by heavy metals and radionuclides using composite materials based on organomodified natural layered and layered belt silicates.The physicochemical and technological peculiarities of obtaining sorbents on the basis of organomodified montmorillonite and malogorsk with a layer of nanosized zero-valent iron were considered. Their structure was investigated by means of X-ray diffraction, IR-spectra, microscopic research, thermal analysis and rheological research.To modify the surface of clay minerals cationic surfactants - salts of quaternary ammonium with different length of the alkyl chain: hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA), (C16H33)N(CH3)3Br; alkylbenzyldimethylammonium chloride (ABDMA), (C6H5)N(CH3)2(C14H29)Cl; dodecyltrimethylammonium bromide (DDТМА), (С12H25)N(CH3)3Br; tetramethylammonium chloride (TMA), N(CH3)4Cl. It is established that the largest degree of surface organofilization can be provided by HDTMA.It was proved that the resulting composites contained stable, high dispersed particles of nanosized zero-valent iron in the size of 20-80 nm, having «core-shell» structure with shell shell thickness of 3 nm. It has been established that the surfactant monolayer formed on the surface of silicates promotes the formation of more dispersed particles of null valent iron in comparison with the natural silicate surface.The sorption ability of the composites obtained in relation to heavy metal ions and radionuclides in solutions was studied. Significant increase in the sorption characteristics of the materials obtained for the compounds Cr (VI), Co (II) and U (VI) was found compared to the source minerals and iron-based composites on the basis of natural montmorillonite and palygrskite.The optimal conditions for the modification of laminated and laminated tape silicates were established to obtain sorbents in the form of powder, as well as in the form of stable dispersions of iron containing composites. It is confirmed that the optimal content of zero-valent iron in the powdered composite is 1:10, the degree of modification of the surface of the minerals HDTMA amounts to S / CEC = 1.It has been shown that sorption of iron-containing materials based on organometallic humor is about 23 mg / g for chromium (VI), 55 mg / g for cobalt (II) and 78 mg / g for uranium (VI). For iron-containing materials on the basis of organopaliguric acid, sorption values were about 18 mg / g for chromium (VI), 45 mg / g for cobalt (II) and 54 mg / g for uranium (VI). Such sorption values exceed the corresponding values for natural and organomodified minerals, as well as unstable iron and iron-based composites based on unmodified silicates. The investigation of the rheological properties of iron-containing dispersions on the basis of organomotor morpholones has been carried out. It is proved that the aqueous suspensions of the obtained materials remain stable and sedimentation while modifying the S /CEC = 0.1 and the iron content in solid phase to 1%.The stability of iron-containing materials was investigated and the rate of their oxidation significantly determined the storage conditions. Sorption characteristics of aliologically based samples based on organomodified minerals stored in anaerobic conditions without access to air have not changed significantly over a sufficiently long time (up to 500 hours). Significant decrease in sorption properties is recorded in samples stored in aerobic conditions, which can be explained by processes of oxidation of zero-valent iron. Partial reduction of characteristics (7.8%) is observed in samples that were stored as an initial water-alcohol suspension due to the sorption of organic molecules on the surface of iron nanoparticles with the formation of a protective layer. The efficiency of purification of groundwater from compounds of U (VI) using iron-based sorbents on the basis of organomodified silicates has been proved. The technological scheme for obtaining iron-containing sorption materials with the use of montmorillonite and cationic surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide is proposed. The direction of utilization of spent sorbents according to ceramic technology, by immobilizing heavy metals and radionuclides in the formed ceramic matrices is substantiated. Key words: sorption, heavy metals, natural radionuclides, purification of natural waters, nZVI, cationic surfactants, silicate composite materials.

Дисертація присвячена літолого-геохімічним дослідженням моласової товщі стебницької світи нижнього неогену Передкарпатського прогину, яка розглядається автором як нашарування, які формувалися в контрастному геохімічному середовищі.Відклади стебницької світи представлені двома літолого-фаціальними комплексами: вирвинським і надвірнянським. Перший – поширений на північному заході дослідженої території, залягає на розмитій поверхні воротищенської світи, а другий – на південному сході і зберігає успадкований характер осадконагромадження з добротівською світою.Досліджено алотигенні та аутигенні мінерали стебницької світи, виявлено нові мінерали в складі порід цієї товщі та встановлено зміну геохімічного середовища впродовж літогенезу на основі постедиментаційних змін у вивчених мінералах.На основі літологічних та геохімічних досліджень стратотипових розрізів надвірнянського літолого-фаціального комплексу встановлено геохімічні бар'єри – межі переходу строкатоколірних відкладів в соленосні. Геохімічними та мінералого-петрографічними дослідженнями уперше встановлено безперервне регіональне поширення верстви монтморилонітових глин, яка є маркуючим стратиграфічним горизонтом в розрізі стебницької світи надвірнянського літолого-фаціального комплексу.Встановлено вплив структурно-літологічних чинників та геохімічного середовища на метасоматоз нижньоміоценових відкладів, спричинений поверхневими сольовими і вуглеводневими проявами.^UThe dissertation is devoted to the lithologic-geochemical research was performed for the molasse strata of the Stebnyk suite of Lower Neogene of the Carpathian Foredeep, which is considered by author as deposits, which were formed in a contrast geochemical environment. Deposits of the Stebnyk suite are represented by two lithologic-facial complexes: the Vyrvynsky and Nadvirnyansky. The first one occurs in the northwest of the investigated area, lies on the eroded surface of the Vorotyshcha suite, and the second one – in the southeast and preserves the inherited nature of the sediment accumulation with the Dobrotiv suite.Deposits of the Stebnyk suite are represented by the following rocks: conglomerates, gravelites, sandstones, siltstones, clays, marls, limestones, gypsum and salt breccia. The main role in the structure of the suite belongs to sandstones, siltstones and clays. Allothigenic and authigenic minerals of the Stebnyk suite have been investigated, new minerals have been found in the rocks of this succession and the change of the geochemical environment during the lithogenesis has been determined on the basis of post-sedimentary changes in the studied minerals.The parameters of the geochemical environment, the lithologic-facial features of the deposits of the Stebnyk suite and the correlation sections made it possible to dissociate the sedimentary succession of the Stebnyk suite into three main sub-suites: Lower, Middle and Upper. Within the Upper sub-suite the continuous horizon of montmorillonite clay, covered with salt-bearing ones, has been established, an abrupt change of the geochemical environment and the formation of a geochemical barrier are observed.The scientific novelty of the results obtained in this work is represented in the following key positions:By the results of geochemical studies of minerals, for the first time, a change in the geochemical medium during the lithogenesis of the Lower Miocene deposits has been established and new minerals have been found in the rocks of this sequence.Based on lithologic and geochemical studies of stratotypic sequences of the Nadvirnyansky lithologic-facial complex the geochemical barriers – the boundaries of the transition of variegated deposits into the salt-bearing ones, have been established.By the geochemical and mineralogical-petrographic studies for the first time the continuous regional distribution of montmorillonite clay layer has been established, which is a marker stratigraphic horizon in the section of the Stebnyk suite of the Nadvirnyansky lithologic-facial complex.For the first time the influence of structural and lithological factors and the geochemical environment on the metasomatosis of the Lower Miocene deposits caused by surface salt and hydrocarbon occurrences has been established.The investigations covered the Lower Miocene deposits of the Carpathian Foredeep, which made it possible for this vast territory to obtain the results of practical significance. In particular, the geochemical barriers in the Lower Miocene sediments that could serve as local fluid seals and the marking horizons of montmorillonite clays were identified, which would allow a new estimate of the tectonic situation within the Carpathian Foredeep.

У роботі досліджено основні структурні типи шаруватих силікатів: каолініт (ненабухаючий шаруватий силікат зі структурою типу 1:1), монтморилоніт (набухаючий шаруватий силікат зі структурою типу 2:1), палигорськіт (шарувато-стрічковий силікат типу 2:1) та показано різні типи активних центрів на базальних поверхнях та на бічних гранях частинок, які є визначальними у процесах сорбції важких металів і радіонуклідів.Для покращення сорбційних властивостей шаруватих силікатів, збільшення їхньої селективності, розширення сфери можливого їх застосування у природоохоронних технологіях поверхню шаруватих силікатів модифікували із застосуванням ПАР, інтеркаляцією складних катіонів у міжшаровий простір мінералів смектитової групи, нанесенням на поверхню наночастинок активних металів тощо. Показано, що модифікування поверхні шаруватих силікатів з використанням катіонних ПАР дає можливість керованої зміни ліофільності поверхні шаруватих силікатів, що є перспективним для сорбційного вилучення не лише катіонів, а й токсикантів у їх аніонних формах (сполуки хрому та урану). Піларування мінералів приводить до збільшення селективності інтеркальованих набухаючих смектитів по відношенню до катіонних форм важких металів і радіонуклідів. Розробка композиційних сорбентів на основі нанорозмірних частинок активних металів і дисперсних мінералів дає змогу одержати високореакційноздатні матеріали по відношенню до важких металів та радіонуклідів як в катіонних, так і в аніонних формах. Успішне цілеспрямоване регулювання властивостей поверхні шаруватих силікатів при їх модифікуванні різними методами дає змогу розширення сфери застосування нових сорбційних матеріалів для очищення поверхневих, підземних та стічних вод різних типів, забруднених сполуками ВМ і РН. Ефективність використання нуль валентного заліза для очищення вод на підземних активних реакційноздатних бар'єрах, споруджених поблизу хвостосховища переробки уранових руд у місті Жовті Води доведена дворічним моніторінгом по відношенню до токсичних сполук урану.Ключові слова: сорбція, уран, важкі метали, шаруваті силікати, нуль валентне залізо, піларування, поверхнево-активні речовини, мінералізовані води.^UThe work is devoted to the development on the basis of the evolution of physico - chemical ideas about the mechanism of sorption processes of the system approach to purposeful regulation of sorption properties of layer silicates at their modification for the purpose of removal of heavy metal compounds and radionuclides. The use of the obtained organophilized, pillared and modified by particles of nanosized iron layered silicates in the treatment of surface, groundwater and wastewater of various types contaminated water with heavy metals and radionuclides is proposed. The determining role of surface chemistry of layer silicates (type and concentration of active sorption centers on basal and side faces) in the formation of the structure of the modifying surfactant layer has been established.Peculiarities of selective sorption of anionic forms of uranium and chromium have been studied on the surface of siliceous material diatomite, layer silicates - montmorillonite and paligorskite, which are modified by cationic surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA). The main stages of surface modification of layer silicates by cationic surfactants are determined. The relationship between the structure of the surfactant surface layer of organophilized silicates and the sorption values of cationic and anionic forms of heavy metals and radionuclides has been revealed. It is shown that a significant increase in the sorption values of uranium and chromium compounds from both mineralized and surface waters occurs with an increase in the surfactant content when modifying the surface of layered silicates.The properties of layer silicates modified with cationic surfactants and organosilane 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) were compared and the influence of the type of modifier bond with the silicate matrix surface on the sorption values was shown.Physico-chemical features of interaction of layered silicates with polynuclear and heteropolynuclear hydroxocomplexes of metals, which are intercalated in the interlayer space of minerals, are analyzed. It is shown that the structural characteristics of pillar montmorillonite depend on the composition of polyhydroxocomplexes in the interlayer space of the mineral.It is shown that adsorption on such materials can be considered as on hydroxides or hydrated oxides of the corresponding metals, where the active (sorption) centers will be hydroxyl groups on the surface of the pillared clay minerals. The regularities of selective sorption of cobalt , chromium and uranium ions from aqueous solutions are established and the influence of pH and mineralization of initial solutions on the course of these processes is characterized. It has been established that pillared montmorillonite has mainly anion exchange properties, so the anionic forms of uranium , which predominate in mineralized waters, are selectively removed by samples of pilar bentonite. A series of sorption capacity of pilar clays in mineralized waters with respect to uranium compounds Ti> Fe> Zr> Al was obtained. The main ways to increase the selectivity of pilated swellable layer silicates of the smectite type in relation to the cationic forms of heavy metals and radionuclides are substantiated. High sorption characteristics of pillar montmorillonite Al-Fe, Ti-Fe, Al-Zr, Ti-Al determine the prospects of their use as adsorbents and catalysts.At first time, an increase in the sorption properties of iron nanoparticles immobilized on the surface of dispersed minerals relative to heavy metals and radionuclides was established. The role of the complex “core – shell”– structure of iron nanoparticles immobilized on the surface of layer silicates in the processes of sorption - reduction of chromium and uranium ions is analyzed. An assessment of the contribution of both components to the overall process of removal of these ions from solutions is given. Dispersed zero-valent iron was used in the construction of an active reactive barrier to protect groundwater from contamination by uranium compounds in the center of the uranium industry of Ukraine – the Zhovti Vody city at the Eastern Mining and Processing Plant. The barrier was built on the way of polluted groundwater to the Zhovta River near the largest existing tailings pond with waste sulfuric acid processing of uranium ores at the hydrometallurgical plant. The effectiveness of the barrier to uranium compounds based on environmental monitoring for two years were established.Purposeful regulation of surface properties of layer silicates which modified by various methods expands the area of application of new sorption materials for treatment of surface, groundwater and wastewater of various types contaminated with heavy metals and radionuclides.Key words: sorption, uranium, heavy metals, selectivity, layer silicates, surface modification, zero valent iron, pillarding, surfactants, mineralized waters.

За результатами досліджень, аналізу й узагальнення наукової інформації розроблено систему управління реалізацією потенціалу природніх та антропогенних чинників ґрунтоутворення впродовж перших десятиліть сільськогосподарського використання літогенних техноземів, сформованих лесоподібними суглинками, сумішкою червоно-бурих глин і суглинків та сірозеленими мергелястими глинами в умовах Південного Степу України. Доведено, що успішність сільськогосподарського використання безгумусових моделей рекультивованих земель визначається повнотою і швидкістю реалізації, насамперед, літогенного та біогенного (фітогенного) потенціалів ґрунтоутворення. Літогенний потенціал ґрунтоутворення гірських порід визначається їхньою мінералогією, дисперсністю, засоленістю, термодинамічними показниками; фітогенний потенціал ‒ фітомеліоративними можливостями агроценозів і ресурсним наповненням агротехнологій. Прискорення процесів ґрунтоутворення в літогенних техноземах можливе завдяки максимально можливому насиченню сівозмін фітомеліоративними бобовими та бобовознаковими багаторічними агроценозами. Основним процесом ґрунтоутворення є гумусонакопичення, темпи якого визначаються едафічними характеристиками мінералогічного складу субстратів гірських порід, з яких сформовані техноземи та біокліматичним потенціалом території. Формування якісних характеристик гумусу в літогенних техноземах відбувається за зональним типом. Літогенний і фітогенний потенціали гумусонакопичення найкраще реалізується в техноземах, сформованих сіро-зеленими мергелястими глинами завдяки більшому в них умісту тонкодисперсних фракцій гранулометричногоскладу, більшому вмісту монтморилоніту, більшому показнику ємності катіонного обміну, кращим термодинамічним характеристикам, меншому вмісту легкорозчинних фітотоксичних солей у порівнянні з червоно-бурими глинами та суглинками.^UAccording to the results of research, analysis and generalization of scientific information, scientific principles of managing the realization of the potential of natural and anthropogenic factors of soil formation during the first decades of agricultural use of lithogenic technosoils formed by loess-like loams, a mixture of red-brown loams and green-gray loams in conditions of the Southern Steppe of Ukraine. It is proved that the success of agricultural use of humus-free models of reclaimed lands is determined by the completeness and speed of realization of primarilylithogenic and biogenic (phytogenic) potentials of soil formation. Lithogenic potential of soil formation of rocks is determined by their mineralogy, dispersion, salinity, thermodynamic parameters; phytogenic potential – phytomeliorative possibilities of agrocenoses and resource filling of agrotechnologies. Acceleration of soil formation processes in lithogenic techno-soils is possible due to the maximum possible saturation of crop rotations with phytomeliorative legumes and legume-cereal perennial agrocenoses. The main process of soil formation is humus accumulation, which rate is determined by the edaphic characteristics of the mineralogical composition of the substrates of rocks from which the techno-soils and the bioclimatic potential of the territory are formed. The formation of qualitative characteristics of humus in lithogenic technosoils occurs by zonal type. Over a 45-year period, the humus content (layer 0–20 cm) increased in the techno-soils formed by: forest-like loams – from 0.41 to 1.49 %; a mixture of red-brown clays and loams – from 0.22 to 1.33 %; gray-green marl clays – from 0.18 to 1.53 %.Lithogenic and phytogenic potentials of humus accumulation are better realized in techno-soils formed from loess-like loams and gray-green marly clays due to higher content of fine granulometric fractions, higher content of montmorillonite, higher capacity of thermocouples comparing with red-brown clays and loams. At the beginning of agricultural use, lithogenic techno-soils, in comparison with zonal intact soils have more limiting factors for the growth and development of agrocenoses and their limiting level is more significant. Over time, some limitingfactors (nutritional regime, physical properties) decrease their level. If at the beginning of biological development lithogenic technosoils have low fertility rates and are able to provide edaphic resources only perennial legumes, then after 45 years they are able to form the generative productivity of spring barley demanding fertility at the level of 69.8‒82.2 % of yield on zonal intact lands.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми розроблення технології хромощадного дублення шкір шляхом зменшення витрати сполук хрому та використання модифікованих дисперсій монтморилоніту. Запропоновано поетапну модифікацію монтморилоніту лужними пептизаторами та основним сульфатом хрому для ефективного використання під час хромового дублення шляхом утворення додаткових зв'язків в структурі дерми й взаємодію сполук хрому та модифікованої поверхні мінералу з колагеном. Суміщене використання сполук хрому та модифікованогомонтморилоніту під час дублення дозволяє зменшити витрати хромового дубителя та його концентрацію у відпрацьованих рідинах. Для хромощадного дублення оптимальними витратами сполук хрому є 1,0 % в перерахунку на Сr2O3 від масиголини і 2,5 % модифікованого монтморилоніту в перерахунку на сухий мінерал. Розроблена технологія хромощадного дублення забезпечує ефективне формування структури та властивостей шкіри зі зменшеною витратою сполук хрому тасуміщеним використанням модифікованого монтморилоніту.^UThe dissertation is focused on the solving of important scientific and applied problem on the development of chrome-saving leather tanning technology using modified montmorillonite dispersions for qualitative formation of leather structure and properties along with reducing the burden on the environment. In order to develop the chrome-saving leather tanning technology it was suggested to use montmorillonite dispersions, sequentially modified with alkaline peptizers and basic chromium sulfate. The colloid-chemical properties of modified montmorillonite dispersions in terms of kinematic viscosity, pH and adsorption level of the modifier were studied. It is shown that the interaction of montmorillonite with chromium compounds affects the aggregative stability of dispersions. It is also accompanied by charge effects and changes the electrokinetic properties of the mineral surface. It was shown a high level of adsorption of hydroxochrome complexes on the surface of mineral particles at the concentration of 10-15 % Cr2O3 as a result of montmorillonite dispersions modification. The dispersion of montmorillonite, modified with hydroxochrome complexes, shows high stability in the range of pH 3-4, due to chemical interactions between the active centers of the mineral and the functional groups of the chromium tanning agent.The chemical and physicochemical interaction between the functional groups of collagen and the active centers of modified montmorillonite in the system «collagen–chromium complex–montmorillonite» was proved. The formation of hydrogen bonds O-C-O and CH2-groups of protein with surface hydroxyl groups of montmorillonite type Si-O...H-C and Si-O-H...O-C was established. The formation of hydrogen bonds between the nitrogen atoms of the amino groups of gelatin and the proton of water in the interlayer space of montmorillonite with cations in the exchange complex of the mineral is possible. Combined treatment of gelatin with chromium compounds and modified montmorillonite has a significant change in the redistribution of oscillation intensities of active groups. This helps to form effectively the volume of the dermа, the extraction of chromium salts from the solution and increase the shrinking temperature of the leather. The rational amount for structuring the collagen of the derma is the consumption of montmorillonite 3-4 % by weight of protein, chromium (III) compounds 10 % by weight of the mineral. The adding of modified montmorillonite is appropriate at the stage of chromium tanning due to the formation of additional bonds in the structure of the derma and the interaction of chromium compounds and the modified surface of the mineral with collagen. This provides a qualitative formation of the structure of the dermis, increasing the leather area by 4,2-4,9 %; thicknesses of 0,9-3,5 %; volume yield by 17,0-18,0 %; reaching the shrinking temperature of 103 °C; increase of tensile strength by 4,5 %, decrease of elongation at load of 10 MPa and rupture by 13,1 and 7,0 %, respectively. The combined use of chromium compounds and modified dispersions of montmorillonite for leather tanning can reduce the amount of chromium compounds by 17-20 %; to improve the degree of its absorption by 14 % and to reduce the concentration of chromium compounds in the spent liquids by 30 %. The increase in the absorption efficiency of chromium compounds by the dermis is due to the presence of montmorillonite, which has a highly developed adsorption surface and can create additional active centers in the derma structure for binding to chromium compounds, thereby reduce the burden on the environment. The effectiveness of the use of modified montmorillonite during chromium tanning and greening of the process was confirmed by the study of biological and chemical oxygen consumption. According to calculations of chrome-saving leather tanning technology the optimal consumption of chromium compounds is 1,0 % in terms of Cr2O3 by weight of pelt and 2,5 % of modified montmorillonite in terms of dry mineral. The total consumption of chromium compounds is 1,25 %. The developed chrome-saving leather tanning technology provides effective formation of the dermis structure and leather performance with reduced consumptionof chromium compounds and the combined use of modified montmorillonite. The expected economic effect of the implementation is UAH 1330 per 100 m2 of leather due to savings in raw materials and chemical reagents.

Дисертацію присвячено вирішенню важливого науково-прикладного завдання підвищення сорбційної здатності хемосорбційних композиційних матеріалів на основі відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон для очищення водних розчинів від іонів важких металів через введення в структуру композиційного матеріалу глинистих адсорбентів різних типів. Актуальність роботи обумовлена необхідністю утилізації виробничих відходів хімічних волокон з одного боку, та удосконалення технологій водоочищення з іншого боку, зокрема шляхом створення композиційних матеріалів із сорбційними властивостями на основі відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, модифікованих глинистими мінералами. Це, в свою чергу, відкриває шлях до створення стійких, ефективних та екологічно безпечних технологій водоочищення для забезпечення населення чистою водою для різних потреб і збереження водних ресурсів.Метою дисертаційної роботи є створення хемосорбційних композиційних матеріалів на основі волокнистих відходів для очищення водних розчинів від іонів важких металів.Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні завдання: аналіз існуючих технологій отримання хемосорбційних композиційних матеріалів на основі волокнистих відходів для очищення водних розчинів від іонів важких металів; дослідження хемосорбційних властивостей поліуретан-поліамідних волокон по відношенню до іонів Cr3+, Fe3+ та визначення ймовірного механізму взаємодії методом ІЧ спектроскопії з метою подальшої модифікації хімічних волокон для поліпшення їх сорбційних властивостей; дослідження глинистих мінералів, як адсорбентів у складі хемосорбційних композиційних матеріалів; порівняльний морфометричний аналіз частинок адсорбентів різних типів і марок для обґрунтованого їх застосування в процесах водоочищення; визначення впливу процесів попередньої механічної і кислотної активації на розмірні характеристики та форму частинок глинопорошків різного типу для подальшого застосування у складі композиційних матеріалів; визначення впливу структурних особливостей нетканих матеріалів, отриманих з волокнистих відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, як основи для хемосорбційних композиційних матеріалів; розроблення методу скріплення нетканих матеріалів отриманих з відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, з мінеральними глинами, зокрема шляхом просочення розчинами водорозчинних полімерів; визначення сорбційної здатності волокнистих матеріалів, модифікованими глинистими мінералами, для визначення можливості застосування створених матеріалів при очищенні водних розчинів від іонів важких металів; дослідження впливу типу та концентрації полімерної сполучної речовини та кількості введеного адсорбенту на реологічні характеристики наповнених полімерних дисперсій і фізико-механічні властивості комбінованих волокнистих матеріалів; розроблення алгоритму технологічного процесу створення хемосорбційних композиційних матеріалів на основі відходів хімічних волокон, наповнених глинопорошками. Об’єкт дослідження: процес формування хемосорбційних властивостей композиційних матеріалів на основі відходів хімічних волокон, наповнених глинопорошками, визначення ефективності їх застосування для очищення водних розчинів від іонів важких металів.Предмет дослідження: технологічний процес створення хемосорбційних композиційних матеріалів на основі відходів хімічних волокон, наповнених глинопорошками; неткані матеріали з відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, як полімерна основа для одержання хемосорбційних композиційних матеріалів; глинопорошки монтморилонітового та палигорськітового типу Черкаського родовища виробництва АТ «Дашуківські бентоніти».^UThe dissertation is devoted to the solution of an important scientific and applied task of increasing the sorption capacity of chemisorption composite materials based on polyurethane-polyamide chemical fiber waste for the purification of aqueous solutions from heavy metal ions through the introduction of clay adsorbents of various types into the structure of the composite material.The ugrency of the work is due to the need to dispose of industrial waste chemical fibers on the one hand, and to improve water purification technologies on the other hand, in particular by creating composite materials with sorption properties based on waste polyurethane-polyamide chemical fibers modified with clay minerals. This, in turn, paves the way for the creation of sustainable, efficient and environmentally safe water purification technologies to provide the population with clean water for various needs and preserve water resources.The aim of the dissertation work is to create chemisorption composite materials based on fibrous waste for the purification of aqueous solutions from heavy metal ions.To achieve the goal, the following tasks were solved: analysis of existing technologies for obtaining chemisorption composite materials based on fibrous waste for cleaning aqueous solutions from heavy metal ions; research of chemisorption properties of polyurethane-polyamide fibers in relation to Cr3+, Fe3+ ions and determination of the probable mechanism of interaction by IR spectroscopy with the aim of further modification of chemical fibers to improve their sorption properties; research of clay minerals as adsorbents in chemisorption composite materials; comparative morphometric analysis of adsorbent particles of different types and brands for their justified use in water purification processes; determining the influence of the processes of preliminary mechanical and acid activation on the dimensional characteristics and shape of clay powder particles of various types for further use in the composition of composite materials; determination of the impact of structural features of non-woven materials obtained from fibrous waste polyurethane-polyamide chemical fibers as a basis for chemisorption composite materials; development of a method of bonding non-woven materials obtained from waste polyurethane-polyamide chemical fibers with mineral clays, in particular by impregnation with solutions of water-soluble polymers; determination of the sorption capacity of fibrous materials modified with clay minerals to determine the possibility of using the created materials in the purification of aqueous solutions from heavy metal ions; study of the influence of the type and concentration of the polymer binder and the amount of introduced adsorbent on the rheological characteristics of filled polymer dispersions and the physical and mechanical properties of combined fibrous materials; development of an algorithm for the technological process of creating chemisorption composite materials based on waste chemical fibers filled with clay powders.The object of the research: the process of forming chemisorption properties of composite materials based on waste chemical fibers filled with clay powders, determining the effectiveness of their use for the purification of aqueous solutions from heavy metal ions.Research subject: technological process of creating chemisorption composite materials based on waste chemical fibers filled with clay powders; non-woven materials from waste polyurethane-polyamide chemical fibers, as a polymer basis for the production of chemisorption composite materials; clay powders of the montmorillonite and palygorskite type from the Cherkasy deposit produced by JSC "Dashukiv Bentonites".