Способ получения водного раствора бикарбоната магния
Владельцы патента RU 2681622:
Изобретение может быть использовано в промышленности строительных материалов для получения жидкости затворения. Способ включает карбонизацию водной суспензии магнезиального сырья при температуре не более 20°C и давлении углекислого газа 0,2 МПа в течение 30 мин в автоклаве с мешалкой. В качестве магнезиального сырья используют предварительно прокаленную при 400°C гидромагнезитовую породу. Изобретение обеспечивает упрощенную и недорогую технологию получения водного раствора бикарбоната магния с высокой концентрацией по бикарбонат-иону не менее 3,5 г/л при пониженном избыточном давлении углекислого газа для получения водостойкого магнезиального вяжущего и изделий на его основе. 1 пр.
Изобретение относится к неорганической химии, а именно, к получению раствора бикарбоната и может быть использовано в промышленности строительных материалов в качестве жидкости затворения для получения водостойкого магнезиального вяжущего и изделий на его основе, а также в химической промышленности при получении чистых магнезиальных материалов бикарбонатным способом.
Известен способ получения водного раствора бикарбоната магния [US 20050255174 A1, МПК A61K 33/10, опубл. 17.11.2005], по которому получают раствор бикарбоната магния с оптимальной концентрацией по бикарбонат-иону 500-700 мг/л с рН не более 8,0-8,6. Для приготовления такого раствора используют магнезиальные вещества, карбонат магния, гидроксид магния или гидроксокарбонаты магния. Наиболее подходящим является пентагидрат гидроксикарбоната магния или диппенгит 4MgCO3⋅Mg(OH)2⋅5H2O, полученный искусственным путем. Общее давление карбонизации составляет 0,05-0,5 МПа. Длительность процесса карбонизации до 6 часов. По указанному способу получают водный раствор бикарбоната магния для перорального применения лекарственных средств при снижении кислотности организма, поэтому концентрация раствора низкая.
Способ является дорогостоящим из-за необходимости многократного очищения воды и использования искусственных, специально полученных, чистых карбонатов магния.
Известен способ получения водного раствора бикарбоната магния [RU 2404144 C1 МПК C04B 9/00 (2006.01), опубл. 20.11.2010], включающий карбонизацию суспензии каустического магнезита в автоклаве при давлении углекислого газа 0,5-1,0 МПа. При контакте суспензии каустического магнезита с углекислым газом, растворенным в воде, протекают реакции, в результате которых образуется раствор бикарбоната магния с концентрацией до 35 г/л, определенной методом выпаривания по сухому остатку. Для получения раствора бикарбоната магния используют каустический магнезит, полученный при температуре 800°C. Для обеспечения протекания реакций и получения раствора Mg(HCO3)2 необходимой концентрации углекислый газ подают в автоклав под большим давлением.
Известен способ получения раствора бикарбоната магния [SU 1495300 A1, МПК4 C01F 5/24, опубл. 23.07.1989], выбранный в качестве прототипа, включающий репульпирование измельченного магнезиального сырья водой в автоклаве с мешалкой и карбонизацию полученной суспензии диоксидом углерода. Раствор бикарбоната магния получают при общем давлении 0,5 МПа и парциальном давлении диоксида углерода 0,2 МПа углекислого газа из каустического магнезита, который получен при температуре 800°C.
Такой каустический магнезит должен обладать высокой активностью при содержании активного MgO не менее 93-95%. Концентрация получаемого по данному способу раствора бикарбоната магния составляет 24,8-26,8 г/л (метод выпаривания по сухому остатку).
К магнезиальному сырью предъявляют повышенные требования по содержанию активного MgO в каустическом магнезите, что вызывает необходимость применения только свежеобожженого при 800°C высокомагнезиальной породы. Процесс карбонизации в автоклаве протекает при повышенном давлении углекислого газа — 0,5 МПа.
Предложенное изобретение позволяет осуществить получение раствора бикарбоната магния по упрощенной технологии с повышенной концентрацией и с применением природного недорогостоящего магнезиального сырья.
Способ получения водного раствора бикарбоната магния также, как в прототипе, включает карбонизацию водной суспензии магнезиального сырья в среде углекислого газа в автоклаве с мешалкой.
Согласно изобретению, в качестве магнезиального сырья используют предварительно прокаленную при 400°C гидромагнезитовую породу. Процесс карбонизации суспензии проводят в автоклаве при общем давлении углекислого газа 0,2 МПа в течение 30 мин.
Гидромагнезитовая порода представляет собой смесь минералов гидрокарбонатов магния — гидромагнезита Mg5(CO3)4(OH)2⋅4H2O, дипингита Mg5(CO3)4(OH)2⋅5H2O, несквигонита Mg(HCO3)(OH)⋅2H2O, а также серпентинитовых минералов в виде клинохризотила Mg3Si2O5(OH)4, образованных при выветривании ультраосновных пород — дунитов, базальтов, а также их метаморфических последователей — магнезитов, серпентинитов. Они залегают в виде прожилок и корок в серпентинитах и магнезитах и представляют собой серую высокодисперсную рыхлую породу. Гидромагнезитовая порода имеет следующий химический состав, мас. %: MgO 43,32, SiO2 9,86, Al2O3 0,69, СаО 0,52, Fe2O3 1,17, MnO 0,03, Δmпр 45,33. Большое значение потерь при прокаливании подтверждает гидрокарбонатную структуру.
В силу своей уникальной минералогической и структурной особенности гидромагнезитовая порода наиболее хорошо подходит для получения водного раствора бикарбоната магния. При термообработке до 800-1000°C данная порода проходит ступенчатое преобразование, постепенно теряя структурную воду и претерпевая декарбонизацию:
При этом значительно возрастает удельная поверхность проб за счет образования дефектной структуры. Это является благоприятным фактором при проведении карбонизации, которая проходит по следующим реакциям:
Термическая обработка гидромагнезитов при температуре 400°C позволяет получить высокодефектный продукт xMgCO3⋅yMg(ОН)2, прошедший дегиратацию, частичное дегидроксилирование и начальную декарбонизацию. Данная дефектная структура в большей степени подвержена растворению и переходу бикарбонат-ионов
Таким образом, использование гидромагнезитовой породы, прокаленной при температуре 400°C, позволяет получать водный раствор бикарбоната магния с концентрацией 38 г/л при карбонизации под давлением углекислого газа 0,2 МПа в течение 30 мин.
По сравнению с прототипом существенным отличием предлагаемого способа является отсутствие необходимости применения повышенного давления газа CO2, что значительно упрощает технологию получения раствора бикарбоната магния.
Для приготовления водного раствора бикарбоната магния использовали тонкоизмельченную до удельной поверхности 280-350 м 2 /г гидромагнезитовую породу Халиловского месторождения следующего химического состава, мас. %: MgO 43,32, SiO2 9,86, Al2O3 0,69, СаО 0,52, Fe2O3 1,17, MnO 0,03, Δmпр 45,33. Породу прокаливали в муфельной печи при температуре 400°C с выдержкой 1 час. При этой температуре получили дегидратированный высокоактивный гидромагнезит по реакции (1). В автоклав периодического действия емкостью 5 литров, снабженный перемешивающим устройством с числом оборотов 4,0-6,0 мин -1 , загрузили воду с температурой 20°C и прокаленный порошок гидромагнезитовой породы в соотношении 10 г порошка на 1 л воды. Автоклав герметично закрыли, подключили перемешивающее устройство для перевода твердых частиц во взвешенное состояние и их репульпирования водой. При этом частицы прокаленного гидромагнезита начинают взаимодействовать с водой. После перешивания суспензии в течение 30 сек, в автоклав из баллона подали углекислый газ под давлением 0,2 МПа. Процесс карбонизации проводили в течение 30 мин при непрерывном перемешивании. После завершения процесса карбонизации прекратили подачу газа CO2, открыли автоклав, водный раствор бикарбоната перелили в приемные емкости.
Концентрация приготовленного водного раствора бикарбоната магния, определенная титриметрическим способом, по бикарбонат иону
Получаемый таким образом водный раствор бикарбоната магния можно использовать в качестве жидкости затворения при получении водостойкого магнезиального вяжущего, обладающего высокими эксплуатационными свойствами, в том числе коррозионной стойкостью в агрессивных водных средах.
Способ получения водного раствора бикарбоната магния, включающий карбонизацию водной суспензии магнезиального сырья под давлением углекислого газа в автоклаве с мешалкой, отличающийся тем, что в качестве магнезиального сырья используют предварительно прокаленную при 400°С гидромагнезитовую породу, а карбонизацию проводят при давлении углекислого газа 0,2 МПа в течение 30 мин.
Источник
МИНЕРАЛЬНАЯ ВОДА В ЛЕЧЕБНО–ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ
В организме человека важнейшей составляющей является вода. У взрослого человека ее количество составляет ≈60% от массы тела (около 38% содержится в клетках, остальная часть — в межклеточном пространстве).
Преферанская Нина Германовна
Ст. преподаватель кафедры фармакологии фармфакультета ММА им. И.М. Сеченова, к.фарм.н.
Суточная потребность нашего организма в воде составляет около 2,3–2,7 литра (30–40 г на 1 кг массы тела). Потребление воды (водный баланс) взрослого человека складывается из следующих величин: жидкая пища поставляет 1,5 литра, пол-литра – твердые продукты и 300–400 мл образуется в организме в процессе обмена веществ. Избыточное потребление воды приносит несомненный вред организму человека, как и ее недостаток. Избыток усиливает нагрузку на сердце и почки, повышает процессы распада белка, недостаток обезвоживает и зашлаковывает организм. Прием оптимального количества очищенной питьевой воды способствует выведению шлаков, токсинов и других вредных веществ из нашего организма. Поэтому все, кто заботится о своем здоровье, давно перешли на употребление воды, очищенной через различные фильтры, и столовую минеральную воду.
Минеральная вода – это вода подземных источников, она издревле считалась целебным напитком. Главное отличие от обычной воды, попадающей в водопровод, это постоянный химический состав. Правда, есть места, где воду подают в водопровод из подземных источников. Эта вода содержит различные соли, но многоступенчатая очистка постоянно меняет ее состав.
Испокон веков сохранился обычай посылать больного для лечения «на воды». Петр I учредил первый в России курорт «Марциальные воды». Маленького Михаила Лермонтова бабушка возила на кавказские минеральные воды. В Баден-Бадене жили И.С. Тургенев и Ф.М. Достоевский.
Любая вода из подземных, подпочвенных источников или открытых водоемов содержит минеральные соли, их нет лишь в дистиллированной воде. Но состав воды из подпочвенных источников и открытых водоемов меняется в зависимости от времени года и от погодных условий. Минеральные воды под влиянием определенных факторов сотни лет формируются в подземных источниках, и их состав в каждом определенном месторождении всегда стабилен. Греческий врач Архигенес, живший в I в. н.э., одним из первых в мире утверждал, что секрет подземных вод — в их составе. Он даже занялся систематизацией вод, разделив их на 4 группы: щелочные, железистые, соленые и сернистые. Более 2 тыс. лет прошло с тех пор. Сегодня никто не сомневается, что сила этих вод обусловлена содержанием биологически активных действующих минеральных компонентов. В минеральных водах действующие вещества содержатся в разных агрегатных состояниях. Это зависит от природы электролитов, концентрации ионов и температуры раствора. Одни полностью диссоциируются на ионы (ионизируются), другие существуют в виде неионизированных молекул, третьи представляют собой коллоидные частицы.
Потребление минеральной водя в России за последние несколько лет резко выросло, с 9 до 15 литров в год на каждого россиянина. По сравнению с Европой Россия сильно отстает, т.к. средний европеец выпивает около 100 литров минеральной воды в год. В Австрии эта цифра достигает 72 литра, во Франции 80 литров, в Германии 93 литра, в Польше 40 литров, в Чехии 50 литров в год. Италия является своеобразным рекордсменом, т.к. средний итальянец выпивает за год около 116 литров минеральной воды. Один завод в Италии выпускает минеральной воды больше, чем вся Россия. В странах СНГ производится более 500 наименований минеральных вод, причем свыше 90% из них – российского происхождения. Российским потребителям минеральной воды не хватает, т.к. спрос на эту продукцию неуклонно растет. В год на каждого из нас приходится очень небольшая доля воды отечественного розлива. Смягчает положение наличие минеральной воды импортного происхождения. По данным статистики, потребность в минеральных водах на российском рынке удовлетворяется лишь на 50%.
Минеральные воды отличаются друг от друга составом и концентрацией минеральных солей.
По составу минеральные воды делятся на следующие основные группы: 1. Бикарбонатные (Углекислые); 2. Сульфатные; 3. Хлоридные; 4. Магниевые; 5. Железистые; 6. Сероводородные; 7. Бромные, иодные и фторсодержащие; 8. Борсодержащие и йодо-борсодержащие воды; 9. С повышенным содержанием ионов K+, Cа2+, Мn2+, Zn2+ и др.; 10. Радоновые (радиоактивные); 11. Кремнисто-термальные; 12. Слабоминерализованные, с высоким содержанием оpгaнических веществ; 13. Смешанные, различаются по ионному составу на: бикарбонатно-кальциевые, магниево-кальциевые, бикарбонатно-натриевые, хлоридно-натриевые, хлоридно-гидрокарбонатные, сульфатно-гидрокарбонатные, кpемнисто-термальные, кальциево-магниево-натриевые, хлоридно-гидрокарбонатно-натриевые, хлоридно-гидрокарбонатно-натриево-кальциевые, магниево–кальциево-натриевые.
По температуре минеральные воды подразделяются на холодные (до 20°С), субтермальные (20–37°С), термальные (37–42°С) и гипертермальные (свыше 42°С).
По степени концентрации минеральных солей природные минеральные воды делятся на столовые, лечебно-столовые и лечебные.
Столовая. Минеральная (натуральная) вода пригодна для ежедневного применения. Различают столовую воду с минерализацией менее 1 г/л и с минерализацией 1–2 грамма на литр воды. Столовая минеральная вода мягкая, приятная на вкус, без постороннего запаха и привкуса. Изготовляются прохладительные напитки «Пилигрим», «Шишкин лес», «Меркурий», «Святой источник» и др. Столовую воду можно употреблять как напиток систематически и без назначения врача.
Лечебно-столовая. В этой воде может содержаться от 2 до 10 г солей на литр воды. Достоинство лечебно-столовых минеральных вод, к которым относятся «Липецкий бювет», «Хрустальный исток», «Эдельвейс», «Архыз» и др., состоит в их многофункциональности. Применяют их по назначению врача.
Лечебная. Самая насыщенная по солевому составу минеральная вода. К этой категории относят минеральные воды с минерализацией — более 10 граммов на литр, либо воды с повышенным содержанием активных микроэлементов, например, йода, магния, железа или бора. Используются маломинерализованные – «Смирновская», «Славяновская», «Боржоми», «Березовская», средней и высокой степени минерализации – «Моршинская», «Ессентуки», «Миргородская», «Лужанская» и др. Ее употребляют строго по рекомендации врача!
Бикарбонатная минеральная вода содержит более 600 мг бикарбонатов на литр и снижает кислотность желудочного сока. При этом, в зависимости от способа применения, она может как стимулировать, так и тормозить секрецию желудочного сока. Применяется при лечении мочекаменной болезни, эти воды оказывают ощелачивающее действие на содержимое желудка. Бикарбонатные воды способствуют удалению слизи из желудка, мочевых путей и органов дыхания, оказывают противовоспалительное действие при болезнях печени и желчевыводящих путей. Наличие в бикарбонатных водах ионов кальция усиливает их противовоспалительный эффект, а содержание магния — обеспечивает спазмолитическое действие. Они показаны при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и других заболеваниях с повышенной секреторной и кислотообразующей функцией желудка. К бикарбонатным минеральным водам относятся «Авадхара», «Боржоми», «Дилижан», «Лужанская №1», «Поляна Квасова», «Саирме», «Свалява», «Сираб», «Уцера» и др.
Хлоридные воды содержат 200 мг хлоридов на литр, стимулируют обменные процессы в организме, регулируют работу кишечника, т.к. улучшают секрецию желудка, поджелудочной железы, тонкого кишечника, регулируют работу печени и желчных путей. Применяются при расстройствах пищеварительной системы. К лечебно-столовой хлоридной минеральной воде относятся: «Миргородская», «Липецкий бювет», «Долинская», «Ижевская», «Арзни», « «Березовская» и др.
Сульфатные воды содержат 200 мг сульфатов на литр, стимулируют моторику желудочно-кишечного тракта, особенно благоприятно влияют на восстановление функции печени и желчного пузыря. Применяются при заболеваниях желчных путей, хроническом гепатите, сахарном диабете, ожирении. Обладают слабительным действием. При их применении плохо усваивается кальций, поэтому они противопоказаны детям, подросткам, беременным и кормящим матерям, а также лицам, страдающим остеопорозом. К минеральным сульфатным водам относят: «Кисловодский сульфатный нарзан», «Баталинскую», «Смирновскую», «Славяновскую», «Уфимскую», «Друскининкайскую» и др.
Минеральные воды, содержащие сероводород (Пятигорский источник №2), попадая во внутреннюю среду организма, связывается с промежуточными продуктами обмена, при этом он обезвреживает их и эвакуирует во внешнюю среду. Проникновение сероводорода в организм приводит к увеличению содержания сероводорода в коже и внутренних органах. Являясь по своей химической природе сильным восстановителем, сероводород легко отдает в окружающую среду электрон, приобретая в связи с этим высокую химическую активность и вступая в клетках организма в окислительно-восстановительные реакции с биологическими субстратами. Повышается физико-химическая и биологическая активность высокомолекулярных белков, ферментов, гормонов белковой природы, а также низкомолекулярных соединений. Вследствие этого повышаются энергетический метаболизм и реакции детоксикации.
Большинство минеральных вод имеют сложную смешанную структуру (хлоридно-сульфатные, бикарбонатно-сульфатные и т.п.), что повышает их лечебный эффект при правильном применении. Наиболее широкое распространение в курортном лечении и во внекурортных условиях получили сульфатные, углекислые, кремнистые термальные, хлоридно-натриевые, йодо-борные («Семигорская», «Свалявская», «Драговская»), йодсодержащая минеральная вода («Майкопская») и с содержанием органических соединений («Трускавецкая»).
Природные лечебные минеральные воды, принятые человеком, оказывают на организм разностороннее влияние в соответствии с химическим (электролиты, микроэлементы, органические вещества) и газовым составом (углекислота, сероводород, радон, метан, азот), физико-химическими свойствами (температура, плотность, минерализация), содержанием органических веществ и микроэлементов, температурой и активной реакцией среды.
При лечении минеральными водами имеет место мобилизация регулирующих систем организма (нервной, эндокринной) и активирование обменных процессов. При раздражении минеральной водой рецепторов полости рта (при питье) или толстой кишки (при микроклизмах, промываниях кишечника) усиливается выделение пищеварительных соков железами желудка, кишечника, поджелудочной железой, активируются образование желчи и желчеотделение, функция эндокринных желез, печени, почек, мышечная деятельность органов пищеварения и мочеотделения. Минеральные воды вызывают разной степени выраженности гемодинамические, терморегуляционные, нейрососудистые реакции, меняют тонус и рeактивность скелетных мышц, кровенаполнение кожных сосудов и периферическое сопротивление капиллярной и прекапиллярной сети, вследствие этого происходит перераспределение крови, изменяются частота дыхания, интенсивность мочеотделения и др. Доказано, что лечебные питьевые минеральные воды начинают действовать уже в первые секунды. При лечении питьевыми минеральными водами активируются продукция гормонов желудка, кишечника, поджелудочной железы, надпочечников, щитовидной железы, тканевых ферментов и функция иммунной системы, меняется электролитный и ферментный состав пищеварительных соков, состав электролитов в крови, тканях внутренних органов, изменяется содержание натрия, калия, кальция, меди, цинка и других электролитов. Известно, что применение минеральных вод повышает устойчивость организма к повреждающему, в том числе токсическому воздействию. Они оказывают влияние на все стороны обмена веществ, в том числе на обмен углеводов, жиров, белков и водно-солевой обмен, способствуют восстановлению (регенерации) тканей поврежденных органов, восстановлению нарушенных функций организма при многих заболеваниях. Внутреннее применение минеральных вод предусматривает следующие варианты: питье минеральных вод; промывание желудка; дуоденальный дренаж; внутрикишечные (ректальные) процедуры – микроклизмы, сифонные промывания кишечника, орошения кишечника, субаквальные ванны; ингаляции мелко распыленными частицами минеральной воды.
Минеральные воды, благодаря своему разнообразию, используются в лечении широкого спектра заболеваний.
ПОКАЗАНИЯ К ПРИМЕНЕНИЮ
лечебных питьевых минеральных вод
- Болезни органов пищеварения: хронические эзофагиты, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гастриты, функциональные заболевания кишечника, дискинезия желчного пузыря и желчных путей, хронические заболевания печени, желчного пузыря, желчных путей, хронические гепатиты, панкреатиты, холециститы и др.
- Болезни обмена веществ: ожирение (алиментарное, нейрогенное, эндокринное), сахарный диабет, подагра, мочекислый диатез.
- Болезни почек и мочевыводящих путей: хронические нефриты, пиелонефриты, циститы, пиелоциститы, мочекаменная и др.
- Болезни органов дыхания: хронические риниты, фарингиты, ларинготрахеиты, тонзиллиты и т.д.
Поскольку вода артезианских скважин практически не содержит микроорганизмов, ибо микроорганизмы задерживаются верхними слоями почвы, то их применение безопасно. Другое дело, при употреблении бутилированной питьевой минеральной воды, в которой могут содержаться в повышенных концентрациях вредные для здоровья вещества. Поэтому, главное требование, которое предъявляется ГОСТом, это предельно допустимые концентрации токсичных веществ, примесей и микроорганизмов, что обеспечивается системой очистки.
Важно! Вся информация о минеральной воде, произведенной в России, дается на этикетке. Там указывается ее назначение: столовая, лечебно-столовая или лечебная, а также уровень минерализации – г/л, содержание катионов в мг/л (Ca2+, Na+, K+, Mg2+ и др.) и анионов – мг/л (HCO3-, Cl-, HSO4- и др.). Помимо химического состава, для лечебных вод необходимо указать рекомендации по применению. На оригинальной продукции должен быть обязательно логотип компании на пробке и стекле бутылки, на пятилитровых канистрах и полулитровых пластиковых бутылках, кроме логотипа на пробке, должно обязательно присутствовать название фирмы. Везде на этикетке обязательно указаны номер скважины и минеральный состав воды, определяемый ГОСТом.
Покупая минеральную воду, необходимо внимательно ознакомится с ее составом и рекомендациями по применению, указанными на этикетке.
Источник
