Uurimistöö Tyulegenov Anuarbek.doc - Uurimistöö "Kuidas aktiivsüsi "töötab?" Suund: maailma tundmine. Uurimistöö teemal "Aktiivsöe adsorptsioonivõime omaduste uurimine"

Selgub, et paljudel meist on keha krooniliselt mürgitatud ja see vajab üldist puhastamist seestpoolt. Nagu ägeda mürgistuse puhul, saab ka adsorbentidega häid ja kiireid tulemusi saavutada. Kuidas need ained kehas toimivad? Adsorptsiooniprotsessi aitab tutvustada katkend Oleg Olgini raamatust "Katsed ilma plahvatusteta".

Niipea, kui istutate tindipleki paberile või, mis veelgi hullem, riietele, saate selle nähtusega kohe tuttavaks. Kui ühe aine pind (paber, riie jne) neelab teise aine osakesi (tint jne), on see adsorptsioon.

Väga hea adsorbent on kivisüsi. Ja mitte kivine, vaid puitunud ja mitte lihtsalt puitunud, vaid aktiivne (aktiveeritud). Sellist kivisütt müüakse apteekides, tavaliselt tablettidena. Alustame sellega adsorptsioonikatseid.

Valmistage mis tahes värvi kahvatu tindilahus ja valage katseklaasi, kuid mitte ülevalt. Asetage aktiivsöe tablett, eelistatavalt purustatud, katseklaasi, sulgege sõrmega ja loksutage korralikult.

Lahus muutub teie silme ees heledamaks. Vaheta lahus mõne muu, aga ka värvilise vastu – olgu selleks lahjendatud guašš või akvarell. Mõju on sama. Ja kui võtate lihtsalt söetükke, imavad need värvainet palju nõrgemalt.

Selles pole midagi imelikku: aktiivsüsi erineb tavalisest süsinikust selle poolest, et sellel on palju suurem pind. Selle osakesed on sõna otseses mõttes pooridega läbi imbunud (selleks töödeldakse kivisütt erilisel viisil ja sellest eemaldatakse lisandid). Ja kuna adsorptsioon on neeldumine pinna poolt, on selge, et mida suurem pind, seda parem on neeldumine.

Adsorbendid on võimelised absorbeerima aineid mitte ainult lahustest. Võtke pooleliitrine klaaspurk ja pange selle põhja üks tilk odekolonni või muud lõhnavat ainet. Haara peopesadega purgist ja hoia seda nii pool minutit, et lõhnavat vedelikku veidi soojendada - siis aurustub see kiiremini ja lõhnab tugevamalt.

Nüüd pange pudelisse aktiivsütt, sulgege see tihedalt kaanega ja jätke mõneks minutiks seisma. Eemaldage kaas ja suunake õhk uuesti peopesaga enda poole. Lõhn on kadunud. Selle absorbeeris adsorbent, või täpsemalt, lenduva aine molekulid, mille purki panite, imendusid.

Nende katsete jaoks ei ole vaja aktiivsütt võtta. Adsorbentidena võib kasutada palju muid aineid: tuff, kuiv jahvatatud savi, kriit, kuivatuspaber. Ühesõnaga mitmesuguseid aineid, kuid alati arenenud pinnaga. Kaasa arvatud mõned toiduained – ilmselt teate, kui kergesti leib lõhnu imab. Pole asjata, et nisuleiba ei soovitata rukkileivaga ühes pakendis hoida – nende lõhnad segunevad ja igaüks kaotab oma erilise, kordumatu aroomi.

Väga hea adsorbent on popkorn ehk maisipulgad, mida paljud meist nii armastavad. Korrake eelmist katset lõhnaainetega maisipulkade juuresolekul – ja lõhn kaob täielikult. Loomulikult ei saa pärast kogemust enam pulki süüa.

Nüüd on gaasipliitide kohal asuvates köökides seadmed õhu puhastamiseks aurudest ja suitsust. Sellistes seadmetes on kassett mingi adsorbendiga, mille kaudu juhitakse saastunud õhku. Mis sel juhul juhtub, teate nüüd.

Pakendil kiri: “Teie süsi ei ole aktiveeritud. Aktiveerimiseks saada SMS numbrile 111” (nali)

Ilmselt on raske kohata inimest, kes poleks aktiivsöest kuulnud. Kõik teavad selle raviomadusi, seda kasutatakse filtrielementides, daamid püüavad sellega kaalust alla võtta ja mõned härrad kasutavad seda ... uh ... oletame, et omatehtud likööri valmistamisel. Kuid mitte kõik ei tea, mis see on ja miks seda nimetatakse aktiveerituks. Väike eksperiment, mida on kodus väga lihtne ellu viia, aitab meil probleemist aru saada.

Kogemuste saamiseks vajame:

  • Tegelikult aktiivsöe tabletid, mida saate hõlpsalt igas apteegis;
  • Jood, mis on apteegi riiulil kuskil aktiivsöe läheduses;
  • Kaks läbipaistvat anumat - klaasid, kolvid, purgid - mis teil käepärast on;
  • Veidi vett.

Alustuseks purusta umbes kümme tabletti aktiivsütt. Kui lisate paar tilka vett, on neid lihtsam purustada.

Pärast seda lisage umbes teelusikatäis joodi.

Ja siis paar supilusikatäit vett.

Segame kogu selle asja kokku.

Tärklis lisatakse söetablettidele, nii et meie suspensioon koos mustaga omandab sinise varjundi - see on joodi iseloomulik reaktsioon tärklise olemasolule.

Nüüd jätame oma lahenduse mõneks ajaks seisma. Et, nagu öeldakse, vahet tunda, valame teise klaasi ka joodi ja veidi vett, aga aktiivsütt me ei lisa.

Paari tunni pärast näeme, et kontrollklaasil on veel pruuni joodilahust. Ja aktiivsöe klaasis olev vesi puhastus ja muutus läbipaistvaks. Noh, või peaaegu läbipaistev - mul pole veel kogu süsi põhja settinud, nii et vesi tundub veidi udune. Aga see on aja küsimus – kui oleksin kauem oodanud, oleks vesi täiesti selgeks muutunud.

Nii näitas aktiivsüsi meile lahkelt oma adsorptsiooni, st. imavad omadused. Täpselt samamoodi toimib aktiivsüsi mürgituse korral või filtrielementides.

Miks see väike must pill suudab erinevaid aineid nii tõhusalt omastada? Ja miks lihtsa pliiatsi südamikul või näiteks isegi teemandil pole sarnaseid omadusi – need on ju kõik süsinikust.

Kogu fookus on aktiivsöe eritootmises. Aktiivsöe tootmine koosneb kahest etapist. Esimene etapp on söe tootmine. See tekib puidu kuumutamisel ilma hapnikuta. Sel viisil saadud süsi ei ole aga võimeline täitma adsorbendi funktsiooni - selles on poorid ja mikrotuubulid, kuid neid on üsna vähe ja need on suletud. Seejärel toimub süsi aktiveerimine – see on teine ​​etapp, mille käigus sütt kas kuumutatakse, eelnevalt immutatakse spetsiaalsete keemiliste ühenditega või töödeldakse ülekuumendatud veeauruga. Mõlemal juhul kulgeb protsess ilma hapniku juurdepääsuta, nii et kivisüsi ei sütti.

Nende toimingute tulemusena saadakse spetsiaalne süsiniku struktuur, mis koosneb juhuslikult üksteise suhtes paiknevatest süsinikuaatomite kihtidest, mille tõttu moodustub kihtide vahele ruum - poorid. Just need poorid annavad aktiivsöele selle omadused – poorid on võimelised imama ja kinni pidama teisi aineid. Ja kuna need uskumatud arvud. Seega võib vaid 1 grammi aktiivsöe pooride pindala ulatuda kuni 2000 m 2 -ni!

Edu katsetel!

  • Belousov K.S.
  • Minkova A.A.
  • Generalova K.N.
  • Olontsev V.F.

Märksõnad

AKTIVEERITUD SÜSINIK/ AKTIIVSÜSI / MELASS / MELASS / HELGUSTAV JÕUD/ ADSORPTSIOON / POROSUS / DEPOLARISEERIMISVÕIME

annotatsioon teaduslik artikkel majandusest ja majandusteadustest, teadusliku töö autor - Belousov K.S., Minkova A.A., Generalova K.N., Olontsev V.F.

Üks silmapaistvamaid teadussaavutusi 13. sajandil oli vene akadeemiku T.E. Lovitz aktiivsöe adsorptsiooni fenomenist. Seda tüüpi adsorbentide praktiline kasutamine annab väärtuslikke tulemusi, mis on vajalikud tööstuse edasiseks arenguks. Praegu pole ühtegi tööstust, kus aktiivsütt ei kasutataks. Nende ainulaadsus põhineb poorsel struktuuril, mis mõjutab otseselt adsorptsiooni omadusi ja vastavalt ka aktiivsöe kvaliteeti. Aktiivsöe kasutamine võimaldab luua põhimõtteliselt uusi, keskkonnasõbralikke tehnoloogilisi protsesse ja erinevaid sorptsioonitehnoloogia tooteid. Söe aktiivsust saab määrata, testides selle adsorptsioonivõimet erinevate lahuste, orgaaniliste värvainete suhtes. Aktiivsus on nii pinna kui ka süsiniku ruumilise struktuuri omadus. Süsiniksorbentide, antud juhul söe, adsorptsiooniaktiivsust saab määrata spetsiaalsete markeritega orgaaniliste vedelike abil. Kaks määramismeetodit helendav jõud melassi aktiivsöed: prantsuse (SECA) ja vene keel. Esitatakse katse täielik algoritm, mis sisaldab mõlema meetodi põhivalemeid, katsemasside arvutamist ja melassi põhinõudeid. Kirjanduse andmetele tuginedes viidi läbi melassi võrdlev analüüs, tehti kindlaks nende sarnasus. Uuringud on tehtud Venemaa ja Prantsusmaa võrdlussöe kohta: OU-A, SR, CXV. Katseandmetele ja meetodite sisule tuginedes viiakse läbi nende võrdlev analüüs, mille tulemusena tehakse järeldus prantsuse meetodi täpsema rakendamise kohta.

Seotud teemad teaduslikud tööd majanduse ja majandusteaduste kohta, teadustöö autor - Belousov K.S., Minkova A.A., Generalova K.N., Olontsev V.F.,

  • Naatriumkloriidi mõju pärmi debaryomyces hansenii H4651 ensümaatilisele aktiivsusele

    2017 / Yakovleva A.K., Kanarskaya Z.A., Kanarsky A.V.

  • Keemiaettevõtte bioloogiliselt puhastatud reovee adsorptsiooni järelpuhastuse protsessi uurimine

    2009 / Ušakov Gennadi Viktorovitš, Žuravlev Vladimir Aleksandrovitš, Ušakov Andrei Gennadievitš

  • Süsinikadsorbentide kvaliteedi hindamise meetod

    2009 / Mokrova Natalia Vladislavovna

  • Vitamiinide ja mikroelementide adsorptsiooni hindamine pärmi Saccharomyces cerevisiae rakuseina poolt

    2007 / Akhmadyshin R. A., Kanarsky A. V., Kanarskaya Z. A.

  • Püridiini ja fenooli adsorptsioon orgaanilisest mineraalsegust happega modifitseeritud aktiivsöe abil

    2011 / Beljajeva Oksana Vladimirovna, Golubeva Nadežda Sergeevna, Krasnova Tamara Andreevna

Teaduse üks silmapaistvamaid saavutusi XIII sajandil on süsiniku adsorptsiooni avastamine vene akadeemiku T. Lovitzi poolt. Seda tüüpi adsorbentide praktiline kasutamine annab väärtuslikke tulemusi, mis on vajalikud tööstuse edasiseks arenguks. Hetkel pole tööstust, kus poleks leidnud aktiivsöe kasutamist. Selle ainulaadsus põhineb pooride struktuuril, mis sõltub adsorptsiooni omadustest ja vastavalt ka aktiivsöe kvaliteedist. Aktiivsöe kasutamine annab võimaluse luua põhimõtteliselt uusi, keskkonnasõbralikke protsesse ja erinevate sorptsioonitehnikate tooteid. Aktiivsütt saab määrata, testides selle adsorptsioonivõimet erinevate lahuste, orgaaniliste värvainete suhtes. Aktiivsus on pinna omadus ja süsiniku ruumilise struktuuri omadus. Süsiniksorbentide, antud juhul kivisöe, adsorptsiooni aktiivsust saab määrata orgaaniliste vedelike spetsiaalsete markeritega. Selles artiklis kirjeldatakse kahte meetodit, kuidas prantslased (firma "CECA") melassi indeksi värvimuutusvõimet vähendavad, ning vaadeldakse Venemaa protseduuri. Antud on katse täielik skeem; see koosneb põhilistest analüütilistest avaldistest, aktiivsöe katsemasside arvutamisest ja mõlema protseduuri melassi põhiväidetest. Kirjanduse andmetele tuginedes tehakse melassi võrdlev test, selgitatakse välja analoogia. Tehakse katsed Venemaalt ja Prantsusmaalt pärit etalonsüsinikega: OU-A, CP, CXV. Mõlema protseduuri katseandmete ja sisu alusel on antud nende võrdlev analüüs; Selle tulemusena tehakse järeldus prantsuse menetluse täpsuse kohta.

Teadusliku töö tekst teemal "Aktiivsöe melassi selginemisvõime testimise meetodid"

_VESTNIK PNRPU_

2014 Keemiatehnoloogia ja biotehnoloogia nr 4

UDK 661.183.2

K.S. Belousov, A.A. Minkova, K.N. Generalova, V.F. Olontsev

Permi Riiklik Teadusuuringute Polütehniline Ülikool, Perm, Venemaa

AKTIIVSÜSI MELASSI SELGITUSVÕIME TESTIMISE MEETODID

Üks silmapaistvamaid teadussaavutusi 13. sajandil oli vene akadeemiku T.E. Lovitz aktiivsöe adsorptsiooni fenomenist. Seda tüüpi adsorbentide praktiline kasutamine annab väärtuslikke tulemusi, mis on vajalikud tööstuse edasiseks arenguks. Praegu pole ühtegi tööstust, kus aktiivsütt ei kasutataks. Nende ainulaadsus põhineb poorsel struktuuril, mis mõjutab otseselt adsorptsiooni omadusi ja vastavalt ka aktiivsöe kvaliteeti. Aktiivsöe kasutamine võimaldab luua põhimõtteliselt uusi, keskkonnasõbralikke tehnoloogilisi protsesse ja erinevaid sorptsioonitehnoloogia tooteid.

Söe aktiivsust saab määrata, testides selle adsorptsioonivõimet erinevate lahuste, orgaaniliste värvainete suhtes. Aktiivsus on nii pinna kui ka süsiniku ruumilise struktuuri omadus. Süsiniksorbentide, antud juhul söe, adsorptsiooniaktiivsust saab määrata orgaaniliste vedelike – spetsiaalsete markeritega.

Aktiivsöe melassi puhastusvõime määramiseks kasutatakse kahte meetodit: prantsuse (CECA) ja vene keelt. Esitatakse katse täielik algoritm, mis sisaldab mõlema meetodi põhivalemeid, katsemasside arvutamist ja melassi põhinõudeid. Kirjanduse andmetele tuginedes viidi läbi melassi võrdlev analüüs ja tehti kindlaks nende sarnasus. Uuringud on tehtud Venemaa ja Prantsusmaa võrdlussöe kohta: OU-A, SR, SHU. Katseandmete ja meetodite sisu põhjal on need

võrdlev analüüs, mille tulemusena tehakse järeldus prantsuse metoodika täpsema rakendamise kohta.

Märksõnad: aktiivsüsi, melass, selginemisvõime, adsorptsioon, poorsus.

K.S. Belousov, A.A. Minkova, K.N. Generalova, V.F. Olontsev

Permi Riiklik Teadusuuringute Polütehniline Ülikool, Perm, Vene Föderatsioon

AKTIIVSÜSINIKE VÄRVITUMISVÕIME KATSEMEETODID

Teaduse üks silmapaistvamaid saavutusi XIII sajandil on süsiniku adsorptsiooni avastamine vene akadeemiku T. Lovitzi poolt. Seda tüüpi adsorbentide praktiline kasutamine annab väärtuslikke tulemusi, mis on vajalikud tööstuse edasiseks arenguks. Hetkel pole tööstust, kus poleks leidnud aktiivsöe kasutamist. Selle ainulaadsus põhineb pooride struktuuril, mis sõltub adsorptsiooni omadustest ja vastavalt ka aktiivsöe kvaliteedist. Aktiivsöe kasutamine annab võimaluse luua põhimõtteliselt uusi, keskkonnasõbralikke protsesse ja erinevate sorptsioonitehnikate tooteid.

Aktiivsütt saab määrata, testides selle adsorptsioonivõimet erinevate lahuste, orgaaniliste värvainete suhtes. Aktiivsus on pinna omadus ja süsiniku ruumilise struktuuri omadus. Süsiniksorbentide, antud juhul kivisöe, adsorptsiooniaktiivsust saab määrata orgaaniliste vedelike – spetsiaalsete markeritega.

Selles artiklis kirjeldatakse kahte meetodit, kuidas prantslased (firma "CECA") melassi indeksi värvimuutusvõimet vähendavad, ning vaadeldakse Venemaa protseduuri. Antud on katse täielik skeem; see koosneb põhilistest analüütilistest avaldistest, aktiivsöe katsemasside arvutamisest ja mõlema protseduuri melassi põhiväidetest. Kirjanduse andmetele tuginedes tehakse melassi võrdlev test, selgitatakse välja analoogia. Tehakse katsed Venemaalt ja Prantsusmaalt pärit etalonsüsinikega: OU-A, CP, CXV. Mõlema protseduuri katseandmete ja sisu alusel on antud nende võrdlev analüüs; Selle tulemusena tehakse järeldus prantsuse menetluse täpsuse kohta.

Märksõnad: aktiivsüsi, melass, depolarisatsioonivõime, adsorptsioon, poorsus.

Söed kuuluvad tööstuslike adsorbentide rühma. Aktiivsöe tootmise toorainena kasutatakse erineva iseloomuga süsinikku sisaldavaid materjale: fossiilset turvast ja kivisütt, polümeere ja vaiku, taimseid tooraineid (puit, koor, kestad jne). Tööstuslikel adsorbentidel on kõrgelt arenenud pind. Aktiivsöel kui tööstuslikel adsorbentidel on mitmeid omadusi, mille määravad nende pinna iseloom ja poorne struktuur. Need omadused hõlmavad adsorptsiooniomadusi. Adsorptsioon on gaaside, aurude või vedelike neeldumine aine ja adsorbendi piirpinnal.

Orgaaniliste ainete füüsikaline adsorptsioon vesilahustest on kõige tugevam siis, kui adsorbentidena kasutatakse süsinikmaterjale, kuna veemolekulide van der Waalsi interaktsiooni energia süsinikukehade pinda moodustavate süsinikuaatomitega on palju väiksem kui vee molekulide energia. nende aatomite dispersiooniline interaktsioon orgaaniliste molekulide süsiniku karkassi aatomitega. Praegu kasvab nõudlus süsiniksorbentide järele joogi-, majapidamis- ja reovee ning tööstusheitmete puhastamiseks.

Analüütilises keemias kasutatakse söe koostise, struktuuri ja omaduste uurimiseks söe teadusliku uurimise meetodeid. Ajaloost on teada, et mõnest neist meetoditest on aja jooksul saanud testimise standardid.

Üks hästi tuntud ja usaldusväärseid meetodeid adsorptsiooniaktiivsuse määramiseks on melassilahuse kasutamine. Melass on tumepruun orgaaniline vedelik. Selle selgitamine on kivisöe tootmisel oluline analüüsimeetod. See kuulub orgaaniliste vedelike hulka, mille molekuli suurus on umbes 3 nm (joonis 1). Teatud tüüpi aktiivsöed, millel on välja töötatud makro- (üle 50 nm) ja mesopooride (2–50 nm) süsteem, on võimelised adsorbeerima suuri molekule, sarnaselt melassi molekulidega. Melassi arv ehk tõhusus on aktiivsöe mesopooride sisalduse mõõt (suurem kui 20 A või suurem kui 2 nm). Selle suur arv näitab suurte molekulide suurt adsorptsiooni. Melassi efektiivsust näitab nii melassi protsent kui ka arv. Selle kasutamiseks adsorbendina on erinevaid meetodeid, kuid need on kõik põhimõtteliselt samad. Nende meetodite ühised omadused on järgmised:

Aktiivsöe melassiarv (EURO) on Euroopa meetodi kohaselt määratletud kui aktiivsöe kogus milligrammides, millel on melassi standardlahuse värvitustamisel sama värvieemaldusefekt kui 350 mg (kuivmassi järgi) standardse A8100 pulbrilise süsiniku puhul. standardmeetodi järgi. Mida madalam on melassiarv (EURO), seda paremini eemaldab süsi melassist suure molekulmassiga orgaanilisi aineid;

Aktiivsöe melassiarv vastavalt USA meetodile väljendab söe värvitustamisvõimet standardse süsiniku B-45 suhtes suhtelistes ühikutes. Selle põhjal, mida suurem on melassi arv (US), seda paremini eemaldab süsi melassist orgaanilist ainet;

Melassi värvitustamise efektiivsust väljendatakse protsentides ja see näitab süsiniku võimet eemaldada 90% melassi standardlahuse värvusest. Samal ajal võeti standardse pulbrilise kivisöe V-45 võime (grammides värviühiku kohta) 100%.

Minimaalne pooride läbimõõt 3 nm (30 A) 1,5 nm (15 A) 0,5 nm (5 A)

Riis. 1. Molekulide pooride suuruse võrdlus melassile, metüleenile

sinine ja jood

Melassi arv ja melassi adsorptsiooni efektiivsus on kõige tõhusamad standardmeetodid söe võime näitamiseks eemaldada amiinidest ja muudest lahustest saasteaineid. Melass sisaldab aineid, mis on oma suuruselt sarnased lisanditega, mis põhjustavad absorptsioonilahuste vahutamist. Melass on suhkrutootmise jääkprodukt, spetsiifilise lõhnaga tumepruun siirupjas vedelik. Sisaldab 20-25% vett, 50-60% glükoosi, fruktoosi, sahharoosi, umbes 10% lahustunud kõrgmolekulaarseid looduslikke värvaineid, aso-

puhtad ühendid (peamiselt amiidid), vabad ja seotud happed, tuhka umbes 8%.

Kaalumiseks esitatakse kaks meetodit: prantsuse meetod, mille on välja töötanud CECA, ja Venemaa standard GOST4453-74.

Mellase number (CESA)

Põhiosa

Aktiivsöe massi m mõõdetakse melassilahuse suspensioonis. Võttes arvesse lahuse ilmnenud värvimuutust, ilmneb värvitustamisvõime.

Mass P on standardse kivisöe mass, mille määramine viiakse läbi samadel tehnilistel tingimustel, et saada sama värvimuutus.

IMS on ülalmainitud kivisöe värvitustamisvõimet iseloomustav konstant. Seejärel määratakse aktiivsöe melassi arv järgmiselt

IMS-i arvväärtus määratakse ja esitatakse tavaliselt vastavalt eespool kasutatud kuiva aktiivsöe melassi väärtusele.

Meetodi üldine skeem

Värvusetustamise isotermi ehitamine

Melassilahuse värvimuutuse D saab määrata võrrandi järgi

D =ÇD)Mûf.1()o, (1)

kus (D0f ja (D0)b on melassi lahuse optiline tihedus pärast värvide eemaldamist ja "pimekatse" on vastavalt ilma aktiivsöeta saadud lahus).

Kasutatud aktiivsöe massi m ja tulemuseks oleva värvimuutuse D vahelise seose saab kirjutada vastavalt Freundlichi sorptsiooniisotermile:

K (100 - D)a, m

milles K ja a saab defineerida kui konstandid konkreetse kivisöe, konkreetse melassi, spetsiifilise spetsifikatsiooni ja nii edasi, vastavalt asjaolule, et värvitustamise intervall on 60 kuni 90%.

Kõnealuse aktiivsöe kogus, mida nimetatakse standardiks või standardiks ja mis on vajalik antud värvide eemaldamiseks

Võrdlusmaterjali mass P, mille värvimuutus on sama kui uuritava proovi puhul, registreeritakse ja määratakse võrrandiga (1). Eksponent a on imaginaarne ja sisaldub igas katseseerias standardi määramiseks; iga seeria sisaldab paarissuurusi (p0, D0), mis võimaldavad elimineerida konstanti K. Võrrand kirjutatakse järgmiselt:

Eksponent väärtus a

A väärtus määratakse lineaarse regressiooniga, alustades võrrandist (1), mis on kirjutatud logaritmilises vormis, kasutades vähemalt 10 väärtust (ri D), mis on jaotatud ettenähtud viisil kogu värvitustamise intervalli väärtusele - 60 kuni 90 %.

Sarnane analüüs tuleks teha iga kord, kui standardit või melassi muudetakse. See on mõistlik ja soovitav, kuid praktikas on vaja sellist analüüsi korrata iga kolme kuu tagant, et tuvastada võimalik muutus melassi keemilises koostises.

A väärtus ümardatakse alati teise kümnendkohani. Kui muutus uue a väärtuse ja varem kasutatud väärtuse vahel on suurem või võrdne ±0,02, tuleb enne uue väärtuse aktsepteerimist teha uuesti kinnitus. Praegustele tingimustele vastav a väärtus:

märg standard

Püsimaterjali kasutamiseks peab viide alati olema samades niiskustingimustes. Praktilistel eesmärkidel arvestatakse ja võetakse arvesse 0% niiskust.

Seega on vaja järgmist:

Kuivatage kasutatud süsi alati enne kasutamist;

Või kasutage seda sellises olekus, nagu see on, kuid kohe pärast selle kasutamist määrake söe niiskusesisaldus ja lisage see defekt koguarvusse.

Reeglina, kui I on standardi niiskusesisaldus protsentides, on valem (2) järgmine:

Aktiivse süsiniku proovid

Kuna värvitustamise väärtust on vaja hoida nõutavas vahemikus 60-90%, tuleb söed jagada 4 rühma. Iga rühma iseloomustab mass m¿, mis on saadud mõõtmiste seeriaga. Selgitamiseks kasutatavad prantsuse söerühmad on järgmised:

1. rühm: sisaldab CFS-i, SR-i tüüpe; t1 = 125 mg;

Rühm 2: sisaldab söed 4B, 3B, 2B ja nende ekvivalente, võrdselt oksüdeeritud või happega töödeldud: +СХА, СХ, 3 BB 2, СЯ, BA 1703; m2 = 250 mg;

3. rühm: sisaldab tüüpe BM, B ja neile vastavaid oksüdeeritud või happega töödeldud +20 ja B45 tüüpe; m3 = 500 mg;

4. rühm: O, TK, 25 v; m4 = 1,000 mg (selle tüübi puhul on aga väga oluline, et soovitatud massiväärtuse asemel saaks kasutada arvu m = 1,500 mg).

Juhul, kui kaks suurt erinevust uuritud kivisöe aktiivsuse vahel ei võimalda B-l olla vahemikus 60–90%, on vaja läbi viia katse uue prooviga ja valida sobivam tg- väärtus.

Üldreeglina tuleks massi m2 määramiseks kasutada vastavalt valitud aktiivsöe aktiivsusele, mille rühm on teada, teha eelkatse, kasutades massi m2. Sel viisil saadud värvitustamise väärtus B määrab aktiivse rühma ja seega sobivama r- väärtuse, mille tulemuseks on värvitustamise väärtus vahemikus 60 kuni 90%.

Värvusetus, % rühm

90 > 0 > 60 II

60 > 0 > 35 III

Kontrolli meetod

Varustus:

Pipeteerige 100 ml ühe märgiga või automaatne;

Klaaskolb 1 l;

Volditud filter (filterpaber), tüüp 4B;

N 111 filtrid - sinise kihi läbimõõduga 150 mm;

Laboratoorsed anumad;

Põleti või pliit;

Termostaatvann;

Spektrofotomeeter;

lehtrid;

Analüütilised kaalud.

Reaktiivid:

Melassi lahus;

Ortofosforhape (H3PO4) - lahus, 52 või 60 skaalal

Formaldehüüd (formaldehüüd) 30%.

Melassilahuse valmistamine

Suhkruroost saadud melassi lahus mahuga n0 kaalutakse ja viiakse 1-liitrisesse ümarkolbi.

Lisatakse 500 ml destilleeritud vett ja seejärel x ml puhast H3PO4 lahust (analüütiline puhastus); katseliselt valitud, et kõrvaldada vead pH väärtusega 2,6 melassi lõpplahuses. Põhimõtteliselt piisab 60 Boma happe jaoks 2–3 ml-st:

x(H3PO4) = " = 1,71.

3 144,3 - 60 84,3

Õige (õige) melassilahuse tagamiseks lahust kuumutatakse ja keedetakse 5 minutit. Jahutage kiiresti voolava veega toatemperatuurini. Lisage destilleeritud vett, et saada 1 liiter 5 g lahuse kohta. Filtrimaterjal Clarcel DIC ja lisa

Uus filtrikiht volditakse Durier 4B filtri peale, lahus läbib kogu komplekti kaks korda.

Külmkapis säilitatava melassilahuse säilivusaja pikendamiseks lisatakse tavaliselt 1 ml 30% sipelghappe aldehüüdi lahust. Seega võib lahust säilitada maksimaalselt 2 või 3 päeva.

Sel viisil valmistatud melassilahuse optilist tihedust mõõdetakse spektrofotomeetriga lainepikkusel 450 nm, mille tulemuseks on värvimuutus, mille võrdlusmass on P0 = m2:

= (B0)b0 - (B0)/0 = 68 ± 20%. 0 (ZD

Melassilahus on kasutamiseks valmis.

Tööprotseduur

Melassi värvitustamine aktiivsöe abil

t mg kivisöepulbrit viiakse 150 ml mahuga keeduklaasi pärast söe kaalumist +0,1 mg täpsusega, selle niiskusesisaldus<10 %.

Proovi mass m määratakse testitud süsiniku aktiivsuse tasemega vastavalt punktile "Aktiivsöe proovid".

100 ml melassilahust, mis on valmistatud vastavalt lõigus "Melassilahuse valmistamine", mõõdetakse (kogutakse) pipetiga, lisatakse aktiivsöele, segades klaassegajaga. Keeduklaas asetatakse termostaadivanni temperatuuril 92±2 °C. Lahust aeg-ajalt segades tuleb saavutada temperatuur 70 °C. Seejärel eemaldatakse keeduklaas vannist ja lahus filtreeritakse läbi 150 mm sinise ribaga Durier filtri. Esimesed paar milliliitrit lahust tuleb uuesti filtreerida (1-2 korda), et saada täiesti selge filtraat.

Värvimuutus standardi ja "tühi" puhul

Iga katseseeria sisaldab kahte järgmist testi:

Kaks mõõtmist etaloniga, mis viidi läbi samadel tingimustel nagu katsesöe puhul, alustades massist P = 250 mg kuivstandardi (või teadaoleva niiskustasemega I);

Üks "jõudeoleku kogemus"; teisisõnu melassilahus, mis ei sisalda aktiivsütt, mida käsitletakse samadel tingimustel kui muid lahuseid, mille värvitustamise arvutuste aluseks võetakse lõplik värvuse tase.

Optilise tiheduse mõõtmine

Optilist tihedust (D0)b "pimekatse" ja (D0)/süsiniku värvitustatud melassi lahust ja sarnast katset standardiga mõõdetakse spektrofotomeetril lainepikkusel 450 nm.

Melassi arv

1. Arvutus põhineb optiliste tiheduste mõõtmisel. Värvimuutus määratakse võrrandi (1) abil.

Teisisõnu, D (%) - testitud aktiivsöe jaoks (mass m) ja D0 (%) - standardi jaoks (mass P0 = m2). D0 on kahe väärtuse keskmine, mis vastavad kahele standardiga tehtud katsele.

2. Võrrand (2) määrab värvimuutuse D saamiseks vajaliku etalon massi P, etalonaine niiskusesisaldus k on teada. Praegustes tingimustes on indikaatori a väärtus 0,26.

3. Testitud aktiivsöe melassiarv /M saadakse suhtega, milles 1M3 on kuivreferentsi melassiindeks.

Praegu kasutatakse standardväärtusi /M^: M = 168.

Melassi adsorptsiooniaktiivsuse määramine (GOST 4453-76)1

ühine osa

Melassilahus valmistatakse järgmiselt: umbes 50 g melassi lahjendatakse 800 cm3 destilleeritud veega ja seejärel reguleeritakse lahuse optiline tihedus vee või melassiga 0,6-0,7 optilisele. ühikut mõõtmisel küvetis, mille tööpindade vaheline kaugus on 5 mm ja kuni 1.21,4 opt. ühikut kui mõõta küvetis, mille tööpindade vaheline kaugus on 10 mm, lisage 1 g diiseli või silikageeli, mis on jahvatatud pulbriks, mille osakesed ei ületa 1 mm, ja loksutage. Lahus filtreeritakse läbi volditud filterpaberi.

1 GOST 4453-76. Söe aktiivne helendav puidupulber.

Muudatuste ja muudatustega. Tehnilised andmed. Sissejuhatus 01.01.93. Moskva: kirjastus

Dartov, 1993. 23 lk.

Saadud melassilahuse optilist tihedust mõõdetakse fotoelektrilisel kolorimeetril sinise valguse filtriga lainepikkusega 40 nm. Kontrolllahusena kasutatakse destilleeritud vett.

Varustus:

Fotoelektriline kolorimeeter tüüp FEK-M;

Mõõtekolb vastavalt standardile GOST 1770-74 mahuga 250 cm3;

Vannivesi;

Kiiselguhr või silikageeli klass KSK vastavalt GOST 3956-76;

Valgusüsi - proov;

Destilleeritud vesi;

Filterpaber.

Analüüsi läbiviimine

0,5 g analüüsitud ja näidissütt kaalutakse, veaga mitte rohkem kui 0,01 g, asetatakse lamepõhjalistesse kolbidesse ja lisatakse 100 cm3 melassilahust. Kolbide sisu kuumutatakse vannis pidevalt loksutades temperatuurini 80 °C ja hoitakse sellel temperatuuril 5 minutit ilma loksutamist katkestamata. Pärast loksutamist filtreeritakse lahused kohe läbi paberfiltri, visates filtraadi esimesed osad ära. Pärast filtreerimist peaksid lahused olema täiesti läbipaistvad.

Lahus jahutatakse ümbritseva keskkonna temperatuurini ja nende optiline tihedus määratakse destilleeritud vee suhtes tingimustes, mis vastavad melassi alglahuse optilise tiheduse määramisele.

Tulemuste töötlemine

Analüüsitud kivisöe adsorptsiooniaktiivsus melassi jaoks (X1) protsentides arvutatakse valemiga

kus d on melassi alglahuse optiline tihedus; d1 on võrdlussöega töödeldud lahuse optiline tihedus; d2 on analüüsitud süsinikuga töödeldud lahuse optiline tihedus.

Tulemuseks võetakse kahe paralleelse määramise aritmeetiline keskmine, mille lubatud lahknevus ei tohiks ületada 5 abs. %2.

2 GOST 4453-76. Söe aktiivne helendav puidupulber.

Muudatuste ja muudatustega. Tehnilised andmed. Sissejuhatus 01.01.93. M.: Standardite kirjastus, 1993. 23 lk.

Melass on universaalne näidisaine aktiivsete selgitavate pulbrisöe kvaliteedi hindamiseks, mida kasutatakse vastavalt nendes tööstusharudes, kus toimub kõrgmolekulaarsete tehnoloogiliste toodete ja vaheainete puhastamine (või selitamine). Melassi on 4 tüüpi: rafineeritud, suhkruroog, toormelass ja peet. Firma "CESA" melass on suhkruroog. Melass, mida kasutatakse Venemaa vahelduvvoolu analüüsimisel GOST 4453-74 järgi, on suhkrupeet.

Loomulikult põhjustab melassi erinev päritolu objektiivselt mõningaid mittepõhilisi erinevusi, mis ilmnevad spektroskoopiliste uuringute käigus IR-piirkonnas. Üldiselt on kahe melassi IR-spektrid identsed (joonis 2), välja arvatud madala sagedusega piirkond (1300–650 cm-1), mida nimetatakse sõrmejäljepiirkonnaks, kus iga ühend selles intervallis sellel on oma spetsiifiline spektraalkõver. Allpool (tabel 1) on toodud andmed mõlema melassi kohta iseloomulike sageduste juures.

Tabel 1

Melassi omadused

Nr Prantsuse melass, cm 1 Tehase melass, cm 1

1 1000 1000 (õlg)

2930 (sv.) 930 (õlg)

3 850–870 (L) 910 (L)

4 835 870 (n.)

5 780 (õlg) 780

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 cm"1

Riis. 2. Kahe melassi IR-spektrid: - kodumaise peedi melass; - Prantsuse suhkruroo melass

Kahe melassi UV- ja nähtavatest piirkondadest võetud spektrid (joonis 3) näitavad, et nende neeldumiskõverad on üksteisega sarnased. Ultraviolettkiirguses (<320 нм) красящие вещества меласс (по литературным данным) обладают селективным поглощением, различаясь лишь конфигурацией кривых. Это позволило применить спектроабсорбци-онный метод для количественного определения отдельных групп красящих веществ в мелассах и установить, что основная окраска их и, соответственно, состав обусловлены наличием следующих (табл. 2) групп красящих веществ в процентном отношении (приближенная оценка).

tabel 2

Värvained Prantsuse melass Tehase melass

Invertsuhkrute leeliselised lagunemissaadused, % 70-75 70

Melanoidiinid, % 20-25 25-30

Karamell, % 5 0-5

200 210 220 230 240 250 260 200 280 290 300 350 400 nm

Riis. 3. Kahe melassi spektrid UV- ja nähtavatel aladel: - kodumaine peedimelass; - Prantsuse suhkruroo melass

Saadud tulemused on hästi kooskõlas MTIPP töötajate katseandmetega, kes uurisid kõiki melassi liike geelfiltratsiooniga eraldamise meetodil.

Rakenduslikult võimaldas kahe melassi visuaalne võrdlus märgata järgmist:

Prantsuse melassi vees lahustumise kiirus on mõnevõrra viivitatud;

CESA firma esialgne (siirupitaoline) melass on mitu korda kontsentreeritum kui vene oma.

Melassi kasutamine adsorbendina on klassikaline, hästi tuntud meetod, kuid kõigi meile teadaolevate looduslikku melassi kasutavate meetodite objektiivne hindamine viib paratamatult ühe suure, kõikidele melassidele omase puuduse väljaselgitamiseni. See seisneb selles, et nende kvalitatiivne ja kvantitatiivne olemus on suuresti allutatud muutustele, mille omakorda määravad erinevad baastooraine päritolu looduslikud ja klimaatilised tingimused. Teisisõnu on adsorbentvärvi (melassi) koostise ebastabiilsus võrdselt negatiivne punkt nii Venemaa metoodikale vastavalt GOST 4453-74 kui ka CECA ettevõtte metoodikale. Esimese meetodi puhul kinnitavad järeldust Venemaa laborite aastatepikkused kogemused ja teist - sarnaste uuringute kirjanduse andmed.

Samuti tuleks märkida veel üks meie arvates negatiivne punkt metoodikas vastavalt GOST 4453-74 ja ettevõtte "SECA" metoodikas. See on vajadus kasutada võrdlussütt. Lisaks raskustele rangelt määratletud omadustega võrdlussöe valimisel, peame põhimõtteliselt valeks kasutada seda ühtse võrdlusstandardina tööstuslike aktiivsöe kvaliteedikontrolliks, mille olemus ei ole sama (leeliseline, happeline). ).

Praktilises plaanis võimaldas ettevõttes CECA kasutatava melassi arvu määramise meetodi valdamine paljastada järgmist: prantsuse meetod on kvalitatiivselt kõrgemal tasemel kui vene oma, kuigi meetodite olemus ja põhisuund on toimingud on samad. Prantsuse metoodika taseme määrab arenduse eriline detailsus, põhjalik mitmeetapiline ettevalmistusperiood enne otseanalüüsi, küllastus laboriseadmete ja instrumentidega. Mõõtmistel põhinevate arvutuste tegemise algoritm sisaldab mitmeid samme, mis loomulikult muudab need keeruliseks. Selgitusvõime indeks, erinevalt tavalisest vene meetodist, on mõõtmeteta väärtus (melassi arv), mis sisaldab mitmeid suhtelisi väärtusi ja konstante.

Üldiselt on tehnika rakendamiseks vaja kõrgelt kvalifitseeritud laborant.

CECA metoodika täielik reprodutseerimine meie tingimustes ei olnud võimalik, kuna me ei suutnud kõiki tingimusi täita. Näiteks:

Clarcel DIC-reaktiiv asendati oletatava analoogia põhjal meile tuntud diiselguriga;

CECA laboriseadmetest ei ole meil Durier volditud filtreid (need asendati volditud paberfiltritega) ja ei kasutanud filtreerimiseks tiiglitega vaakumkolve.

Võttes arvesse mitmeid lähendusi ja eeldusi, näevad CECA metoodika valdamise käigus analüüsitud proovide tulemused välja järgmised (tabel 3).

Tabel 3

Aktiivsöe testimine

Proovi melassi arv (CESA) Adsorptsiooniaktiivsus, % (GOST 4453-74)

SR (Prantsusmaa) 363 174

ŒV (Prantsusmaa) 335 169

OU-A (RF) 150 109

Etalon (RF) 136 100

Esitatud tabeli põhjal saab saadud tulemusi tõlgendada järgmiselt: tänu mõõtmis- ja arvutusalgoritmi erilisele ehitusele prantsuse meetodil osutub see liikuvamaks, tundlikumaks söe kvaliteedi hindamisel. Kivisöeproovide, näiteks SR ja CXV aktiivsuse erinevus on Venemaa meetodil peaaegu kõrvaldatud, CECA-meetodiga analüüs aga fikseerib nende erineva kvaliteedi. Sellise selguse saavutamine söe kvaliteedi kuvamisel on analüüsi põhjaliku teadusliku uurimise tulemus koos vajalike laboriseadmete kaasamisega.

Seega näitavad läbiviidud uuringud, et CECA meetod on tundlikum kui kodune ja võimaldab aktiivsütt nende kvaliteedi järgi peenemalt eristada. Neid prantsuse metoodika iseärasusi tuleks kodumaise standardmetoodika täiustamisel arvesse võtta.

Bibliograafia

1. Baklanova O.N. Taimsetel toorainetel põhinevad mikropoorsed süsiniku sorbendid / Russian Chemical Journal. - 2004. - nr 3. - S. 89-94.

2. Kingle H., Bader E. Aktiivsed söed ja nende tööstuslik kasutamine. - L.: Keemia, 1984. - 216 lk.

3. Koganovsky A.M., Levchenko T.M., Kirichenko V.A. Lahustunud ainete adsorptsioon. - L.: Naukova Dumka, 1977. - 223 lk.

4. Roštšina T. M. Adsorptsiooninähtused ja pind / Sorosovski õppeajakiri. - 1998. - nr 2. - S. 89-94.

5. Shumyatsky Yu.I. Adsorptsiooniprotsessid: õpik. toetust. -M., 2005. - 164 lk.

6. Keltsev N.V. Adsorptsioonitehnoloogia põhialused. - M.: Keemia, 1984. - 592 lk.

7. Avguševitš I.V., Bronovets T.M. Söe testimise standardmeetodid. Söe klassifikatsioon. - M.: NTK "Trek", 2008. - 368 lk.

8. Petrodarco aktiivsöed - efektiivsed aktiivsöed makromolekulaarsete ühendite ja mineraalõliosakeste eemaldamiseks absorptsioonilahustest [Elektrooniline ressurss] // Norit Digital Library. - 2011. - URL: http://tdtka.ru/wp-content/uploads/ 2012/10/3.2.-Aktivirovannye-ugli-Petrodarco.pdf (juurdepääsu kuupäev: 5.10.2014).

9. Silin M.P. suhkru tehnoloogia. - M.: Raamat tellimisel, 1967. - 625 lk.

1. Baklanova O.N. Mikroporistye uglerodnye adsorbent na osnove rastitelnogo syrya. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal, 2004, nr. 3, lk. 89-94.

2. Kingle Kh., Bader E. Aktivnye ugli i ikh promyshlennoe prime-nenie. Moskva: Himiya, 1984. 216 lk.

3. Koganovski A.M., Levtšenko T.M., Kiritšenko T.A. Adsorbtsiya rastvorennykh veschestv. Leningrad: Naukova Dumka, 1977. 223 lk.

4. Roschina T.M. Adsorbtsionnye yavleniya i poverkhnost. Sorosovski obrazovatelnyy zhurnal, 1998, nr. 2, lk. 89-94.

5. Shumyatskiy Yu.I. Adsorbtsiooniprotsess. Moskva, 2005. 164 lk.

6. Keltsev N.V. Osnovy adsorbtsionnoy tehniki. Moskva: Himiya, 1984. 592 lk.

7. Avguševitš I.V., Bronovets T.M. Standardmeetod on pyrtaniya ugley. Klassifikatsia ugley. Moskva: NTK "Trek", 2008. 368 lk.

8. Aktivirovannye ugli Petrodarco - effektivnye activirovannye ugli dlya udaleniya vysokomolekulyarnykh soedineniy i chastits mineralnykh masel iz adsorbtsionnykh rastvorov. Norit Digital Library, 2011, saadaval aadressil: http://tdtka.ru/wp-content/uploads/2012/10/3.2.-Aktivirovannye-ugli-Petrodarco.pdf (vaadatud 5. oktoobril 2014).

9 Silin M.P. Tehnoloogia sakhara. Moskva: Kniga po trebovaniyu, 1967. 625 lk.

Belousov Konstantin Sergejevitš (Perm, Venemaa) - Permi Riikliku Teadusliku Polütehnilise Ülikooli pulbrimaterjalide teaduse osakonna aspirant (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29, e-post: [e-postiga kaitstud]).

Minkova Anfisa Andreevna (Perm, Venemaa) - Permi riikliku teadusuuringute polütehnilise ülikooli pulbermaterjaliteaduse osakonna magistrant (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-post: [e-postiga kaitstud]).

Generalova Ksenia Nikolaevna (Perm, Venemaa) - Permi Riikliku Teadusliku Polütehnilise Ülikooli pulbrimaterjalide teaduse osakonna magistrant (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-post: [e-postiga kaitstud]).

Olontsev Valentin Fedorovitš (Perm, Venemaa) - tehnikateaduste doktor, Permi Riikliku Teadusliku Polütehnilise Ülikooli pulbrimaterjalide teaduse osakonna professor (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-post: [e-postiga kaitstud]).

Autorite kohta

Konstantin S. Belousov (Perm, Venemaa Föderatsioon) - Permi riikliku teadusuuringute polütehnilise ülikooli pulbriliste materjalide osakonna magistrant (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Venemaa Föderatsioon, e-post: [e-postiga kaitstud]).

Anfisa A. Minkova (Perm, Vene Föderatsioon) - Permi Riikliku Teadusliku Polütehnilise Ülikooli pulbriliste materjalide osakonna magistrant (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Venemaa Föderatsioon; e-post: [e-postiga kaitstud]).

Ksenija N. Generalova (Perm, Vene Föderatsioon) - Permi riikliku teadusuuringute polütehnilise ülikooli pulbriliste materjalide osakonna magistrant (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Venemaa Föderatsioon, e-post: [e-postiga kaitstud]).

Valentin F. Olontsev (Perm, Venemaa Föderatsioon) - tehnikateaduste doktor, professor, Permi riikliku teadusuuringute polütehnilise ülikooli pulbriliste materjalide osakond (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Venemaa Föderatsioon; e-post: [e-postiga kaitstud]).

Teema: Aktiivsöe adsorptsioonivõime uurimine

Uurimistöö

Lõpetatud:

Ermakova Ksenia, Romanchuk Leonid, 8.A klassi õpilased

Pea: Rybakova Jelena Nikolaevna,

keemia õpetaja.


Sihtmärk: tutvuge aktiivsöe adsorptsioonivõimega

  • Ülesanded :
  • 1. Tutvuge selleteemalise kirjandusega.
  • 2. Tehke katse aktiivsöega ja tehke vastavad järeldused.
  • 3. Uurida esimese gaasimaski loomise ajalugu.

Õppeobjekt: aine adsorptsioon.

Õppeaine: aktiivsöe adsorptsioon.

Uurimismeetodid: teoreetiline, empiiriline, eksperimentaalne


Hüpotees:

  • Tahame praktikas veenduda, et aktiivsüsi on tõesti ebatavaliste ja huvitavate omadustega ning võimeline absorbeerima nii gaasilisi aineid kui ka lahustest aineid.

AKTIVEERITUD

Aktiveeritud süsinik

SÜSI


AKTIVEERITUD

SÜSI ON:

PORINE AINE, MIDA TOODETAKSE ERINEVATEST ORGAANILISEST PÄRITOLUGA SÜSINIST SISALDAVAD MATERJALID: SÜSI, SÖÖKOKS JA NAFTOKOKS.

SISALDAB SUUR ARV POORE JA SEEGA ON SELLEL VÄGA SUUR KONKREETSNE PIND MASSIÜHIKU KOHTA, SELLEST SELLEL ON KÕRGE SORPTSIOONIVÕIME. RAKENDATAKSE MEDITSIINIS JA TÖÖSTUSES ERINEVATE AINETE ERALDAMISEKS.


  • Adsorptsioon – gaaside, aurude või vedelike neeldumine tahke aine (adsorbendi) või vedeliku pinnakihi poolt

Meie uurimustöö

Adsorptsiooni fenomen

demonstreerime edasi

järgmised katsed.

Kogemus nr 1

Me vajame:

  • 2 lamedapõhjalist kolbi.
  • piirituslamp
  • Tikud
  • 2 lusikat aine põletamiseks.
  • Lilled
  • Väävel
  • Aktiveeritud süsinik

Igasse lamedapõhjalisse kolbi asetame lille. Kolbi nr 3 asetame purustatud aktiivsöe. Igasse põlevasse lusikasse asetame väikese koguse väävlit. Toome lusikad alkoholilambi leeki. Jätkake kuumutamist, kuni väävel hakkab põlema. Nüüd asetame iga lusikaga kolbi nr 2 ja nr 3, sulgege kaas tihedalt. Mõne aja pärast näeme kolvis nr 2, et õis on värvi muutnud ja kolvis nr 3 jääb õis sama värvi.


Järeldus kogemusest nr 1

  • Katses nr 1 absorbeeris aktiivsüsi vääveloksiidi ja kolvi nr 3 õie värvus jäi muutumatuks. Kolvis nr 2 muutis moodustunud vääveloksiid (IV) õie värvi. See tähendab, et aktiivsüsi on hea gaasi adsorbent. .

Kogemus nr 2

Me vajame:

  • paberfilter
  • Mõõtesilinder
  • 2 klaasi
  • Aktiveeritud süsinik
  • Aine lakmus (lahus)

Valage lakmus klaasi nr 1 ja nr 2. Lisage klaasile nr 2 purustatud aktiivsüsi ja segage. Seejärel lastakse see lahus läbi paberfiltri. Pärast lahuse filtreerimist võrdleme seda keeduklaasis nr 1 oleva lahusega. Ja me näeme, et filtreeritud lahus on värvi muutnud.


Järeldused kogemuse nr 2 ja nr 3 kohta

  • Katses nr 2 muutus lahus adsorptsiooni tulemusena värvituks aktiveeritud süsinik lahustunud värviline aine.
  • Aktiveeritud süsinik valikuliselt neelab lahustest aineid, mis on seotud lahustunud ainete molekulide suurusega .

Järeldus

  • Oleme praktikas näinud, et aktiivsöel on tõesti ebaharilikud adsorbeerivad omadused. Nimelt leiutas N.D.Zelinsky aktiivsöe teadmistele tuginedes gaasimaski. Oleme uhked, et meie kaasmaalane leiutas esimesena gaasimaski, päästes sellega palju inimelusid.
  • Pidevalt erinevates valdkondades täiustuval inimkonnal on väga väike võimalus leida aktiivsöest tugevam absorbeerija. Seega loodame keemiat õppides jätkata oma teadmiste avardamist ja saada rohkem teada ümbritseva maailma koostisobjektide omadustest.

GAASIMASKI AJALUGU

1915. aastal pidas PROFESSOR NIKOLAI DMITRIEVICH ZELENSKI SÜSI KÕIGE EFEKTIIVSEmaks MÜRGISTE AINETE IMENDAMISEKS. TA LEIDS VIISID SELLE AKTIVEERIMISEKS, S.T. POORSUSE MÄRKUSLIK SUURENDAMINE. ÜHE GRAMMI ERITI ARENDATUD KAPILLAARSÜSI AKTIIVSÜSI ON NEELAV PIND 15 RUUTMEETRIT.



Materjali ülevaade

Sissejuhatus

Adsorptsiooninähtused on elus- ja eluta looduses äärmiselt laialt levinud. Kivid ja pinnas on tohutud adsorbentidega kolonnid, millest liiguvad läbi vee- ja gaasilahused. Imetajate kopsukude sarnaneb adsorbendiga - kandjaga, millel hoitakse vere hemoglobiini, mis tagab hapniku ülekande kehasse. Paljud elusraku funktsioonid on seotud nende pinna võimega absorbeerida väljastpoolt tulevaid toitaineid. Isegi meie meeled, nagu lõhn ja maitse, sõltuvad vastavate ainete molekulide adsorptsioonist ninaõõnes ja keelel.

Adsorptsiooni nähtus on tuntud väga pikka aega. Looduslikke materjale, nagu liiv ja muld, on vee puhastamiseks kasutatud inimühiskonna algusest peale. 18. sajandi lõpul avastasid K. Scheele ja samal ajal F. Fontana värskelt kaltsineeritud puusöe võime absorbeerida erinevaid gaase oma mahust mitu korda suuremates mahtudes. Peagi sai selgeks, et neelduva mahu hulk sõltub kivisöe tüübist ja gaasi olemusest.

NEED. Lovitz avastas 1785. aastal süsiniku adsorptsiooni nähtuse vedelas keskkonnas, uuris seda üksikasjalikult ja tegi ettepaneku kasutada kivisütt ravimite, alkoholi, veini ja orgaaniliste ühendite puhastamiseks. Lovitz näitas, et süsi suudab riknenud vee kiiresti puhastada ja muuta selle joogikõlbulikuks. Ja nüüd on veefiltrite peamine tööpõhimõte süsinikmaterjalid, loomulikult kaasaegsemad kui looduslikud söed.

Mürgiste ainete adsorptsiooni õhust kasutas N.D. Zelinsky esimese maailmasõja ajal gaasimaski loomisel.

Tänapäeval on adsorptsioon paljude tööstuslike operatsioonide ja teadusuuringute aluseks. Adsorptsiooni kasutatakse gaaside puhastamiseks lisanditest ja kahjulikest ainetest, väärtuslike toodete, näiteks haruldaste metallide ühendite lahustest eraldamiseks ning erinevate kemikaalide eraldamiseks.

Adsorptsiooni kui aine pinnal toimuva protsessi uuringud on tihedalt seotud pooljuhttehnoloogia, meditsiini, ehituse ja sõjanduse arenguga. Adsorptsiooniprotsessid mängivad keskkonnakaitsestrateegia valikul võtmerolli.

Uuringu eesmärk: adsorptsioonialase teabe otsimine ja uurimine, adsorptsiooni fenomeni demonstreerivate katsete seadistamine ja kirjeldamine.

Eesmärgi saavutamiseks püstitati järgmised ülesanded:

1. Adsorptsiooni nähtuse kohta info otsimine ja üldistamine.

2. Erinevat tüüpi adsorbentide arvestamine.

3. Adsorptsiooni fenomeni demonstreerivate katsete seadistamine ja kirjeldamine.

4. Adsorptsioonikatsete käigus saadud tulemuste analüüs.

5. Järelduste ja järelduste kirjutamine adsorptsiooni fenomeni uurimise protsessi kohta.

6. Seadmete, mudelite prototüüpimine.

7. Sellise protsessi nagu adsorptsiooni kõigi võimaluste uurimine.

Töö kirjutamisel kasutati järgmisi uurimismeetodeid: ajalooline meetod, adsorptsiooni käsitleva kirjanduse analüüsimeetod ja selle rakendamine, eksperimentaalne meetod.

1. peatükk

Adsorptsioon. Üldine informatsioon

Adsorptsioon- gaasiliste või lahustunud ainete neeldumine tahke aine pinnale.

Pöördprotsess - nende imendunud ainete vabanemine - desorptsioon.

Adsorptsioon on universaalne ja kõikjal esinev nähtus, mis leiab aset alati ja kõikjal, kus ainete vahel on kokkupuutepunkt. Suurim praktiline tähtsus on pindaktiivsete ainete adsorptsioon ja lisandite adsorptsioon gaasist või vedelikust spetsiaalsete ülitõhusate adsorbentide abil. Erinevad materjalid kõrge spetsiifiline pind(pindala 1 g adsorbendi): poorne süsinik (kõige levinum vorm on aktiivsüsi), silikageelid, tseoliidid ja mõned muud looduslike mineraalide ja sünteetiliste ainete rühmad.

Aine, mille pinnal adsorptsioon toimub, nimetatakse adsorbent ja gaasist või vedelikust imendunud aine - adsorbeerida. Sõltuvalt adsorbaadi molekuli ja adsorbendi interaktsiooni iseloomust jagatakse adsorptsioon tavaliselt järgmisteks osadeks: füüsiline adsorptsioon ja kemisorptsioon. Vähem tugeva füüsikalise adsorptsiooniga ei kaasne olulisi muutusi adsorbaadi molekulides. Seda põhjustavad molekulidevahelised jõud, mis seovad molekule vedelikes ja mõnedes kristallides ning avalduvad tugevalt kokkusurutud gaaside käitumises. Kemisorptsiooni käigus moodustavad adsorbeerivad ja adsorbeerivad molekulid keemilisi ühendeid. Adsorptsiooni juhivad sageli nii füüsikalised kui ka keemilised jõud, mistõttu ei ole füüsikalise adsorptsiooni ja kemisorptsiooni vahel selget piiri.

Adsorptsiooni kogust, see tähendab adsorbeeritud gaasi (või auru) kogust, väljendatakse erinevates ühikutes, kuid kõige sagedamini adsorbeeritud aine moolides 1 g adsorbendi kohta. On selge, et antud aine adsorptsiooniväärtus on seda suurem, seda ligipääsetavam on selle aine jaoks adsorbendi pind. Seetõttu on tahkete ainete tunnuseks antud eripind S.

Eraldi adsorptsiooni tüübid ( kemisorptsioon, füüsiline adsorptsioon, aktiveeritud adsorptsioon) esinevad praktikas sageli samaaegselt. Nii et väga sageli kombineeritakse füüsiline ja aktiveeritud adsorptsioon ning madalatel temperatuuridel toimub see valdavalt - esimene, kõrgetel temperatuuridel teine. Vaatamata vaadeldavate nähtuste eripärale pole adsorptsiooni põhjustavaid erijõude. Siin toimivad ainult tavalised aatomite ja molekulide vastastikused tõmbejõud, mille tulemusena tekivad sidemed neelduva aine ja neelduja vahel.

See protsess on väga tõhus ka keskkonna parandamisel. Iga päev paiskub atmosfääri suur hulk süsihappegaasi, mis põhjustab kasvuhooneefekti ja kliimamuutusi. Süsinikdioksiid põhjustab inimeste tervisele suurt kahju. Süsinikdioksiidi suurenenud kontsentratsioon mõjutab inimeste tervist, kuna selle mõjul langeb vere pH, mis põhjustab atsidoosi, atsidoosi tagajärje minimaalne mõju on üleerutuvuse ja mõõduka hüpertensiooni seisund. Atsidoosi astme suurenedes ilmneb unisus ja ärevus. Nende muutuste üheks tagajärjeks on liikumissoovi ja füüsilise tegevuse nautimise vähenemine. Teadlased on leidnud, et süsihappegaas mõjutab isegi madalates kontsentratsioonides negatiivselt inimese rakumembraani ja võib viia organismis selliste biokeemiliste muutusteni nagu CO 2 tõus, bikarbonaadioonide kontsentratsiooni tõus, atsidoos jne inimese lämmastikdioksiidina (NO 2)

2. peatükk

KRISTALLIPIND

Esimese maailmasõja ajal oli Saksamaa esimene suurriik, kes kasutas keemilisi sõjavahendeid. Kui see kuritegu oli teada, leiutas suur teadlane Nikolai Dmitrijevitš Zelinski spetsiaalse seadme, mis kaitses inimesi sõjaliste kemikaalide eest. Seda seadet nimetatakse süsinikgaasimaskiks, mis päästis kümnete tuhandete süütute inimeste elu. Zelinsky välja töötatud mask on kaasaegse gaasimaski prototüüp. Söepulbriga täidetud kast on gaasimaski põhiosa. Seejärel püüame mõista, millel sellise pulbri toime põhineb ja kuidas see võib kaitsta mürgiste gaaside toime eest.

Väike, kuid kauge

Oletame, et gaasimaski kastis on kivisöepulbri asemel samas massis kivisöetükk. Huvitav, mis saab siis, kui sellise gaasimaskiga gaasirünnaku tsooni satud? Kas see võib kaitsta mürgiste gaaside eest? Tuleb välja, et mitte. Kogu probleem on karbist pärit pulbris. No mis siis pulbrit lihtsast kivisöetükist eristab?Gaasimaskis kasutatakse spetsiaalselt valmistatud sütt, mida nimetatakse aktiveeritud. Sellise kivisöe pind massiühiku kohta on palju suurem, erineb see seega tavalisest kivisöest. See meenutab ussitanud puud, kuna selle osakesed on täis poore. Aktiivsöe pindala massiühiku kohta, mida nimetatakse eripinnaks, osutub miljoneid kordi suuremaks kui tahke tüki eripind. Ühe grammi aktiivsöe pindala on üle 1000 m 2 . Mõelda vaid: spetsiaalselt ettevalmistatud ja pulbriks jahvatatud väike tükk omandab tohutu pinna. Sellises pulbris ei ilmu pinnale väike osa molekulidest ja aatomitest. Ja just see asjaolu selgitab gaasimaski kaitsvat toimet: kuna kivisöe pinnaaatomid "kinni hoiavad" mürgiste gaaside aatomeid, mis lähevad hingamismaski. Miks võivad pinnaaatomid absorbeerida mürgist gaasi, kuid mitte lahtiselt? Selgitame välja.

Miks on aatom pinnal ebamugav?

Teame hästi, et kristallil on järjestatud ja sümmeetriline võre, milles iga aatom hõivab rangelt määratletud koha. Kristalli aatomid omakorda interakteeruvad üksteisega ja selle tulemusena moodustab iga aatom stabiilsed "sidemed" oma naabritega. Aatomi lähimate naabrite arvu antud kristallvõres nimetatakse koordinatsiooniarvuks ja see on kristalli tunnus. Igal pool kristalli sees on aatomil alati koordinatsiooninumbriga võrdne naabrite arv. Mis siis, kui aatom on pinnal?

Kujutage ette kristalli, mis on vaakumis. Pinnal paiknevatel aatomitel ei ole igal pool naabreid, ühelt poolt pole aatomeid üldse (joonis 1). Seega võime järeldada, et pinnal oleval aatomil on erinev koordinatsiooniarv kui kristalli sees oleval aatomil.

Näiteks kuupvõrega kristalli sees oleval aatomil (nagu joonisel 1) on kuus naabrit, samal ajal kui pinnal oleval aatomil on ainult viis. Järelikult jääb osa pinnaaatomi võimalikest sidemetest kasutamata ning sellise aatomi energia on suurem kui kristalli sees elaval aatomil. Pinna olemasolu on energeetiliselt ebasoodne, kuna see suurendab kristalli kui terviku energiat. Pinnaaatomid kipuvad minema kristalli sisse, ümbritsema end oma natiivsete aatomitega, kasutama kõiki võimalikke sidemeid ja vähendama seeläbi oma energiat. Iga tõeline kristall võtab aga piiratud ruumi, pind on olemas ja keegi peab sellel olema. Pealegi pole aatomid pinnal mitte mingisuguse "vea" pärast, vaid juhuslikult. Nagu kuulsas laulus: "Las kellelgi veab, aga kellelgi mitte."

Seega näeme, et pinna moodustumine on seotud teatud energiakuludega ning pinna põhiomaduseks on pinnaenergia - pindalaühiku pinna loomiseks vajalik energia.

Siiani oleme rääkinud vaakumis olevast kristallist. Tavaliselt on ained aga reaalses keskkonnas ja koostoime keskkonnaga saab alguse just pinnalt.

3. peatükk

Adsorbentide tüübid

Adsorbendid jagunevad mittepoorsed ja poorne. Spetsiifiline pindala mittepoorsed adsorbentide sisaldus ulatub sajandikutest sadadeni m 2 /g. Võib hinnata, kuidas 1 cm servaga tahke keha kuubiku pind suureneb purustamise tulemusena samasuurteks kuubikuteks, mille serv on 500 nm (1 nm=1×10 -9 m). Selgub, et väikeste kuubikute pind suureneb 20 000 korda.

poorne adsorbendid eristuvad pooride (kanalite) süsteemi olemasolust, mis on õõnsused tahkes kehas, mis on tavaliselt omavahel ühendatud ja millel on erinev kuju ja suurus. Enamikul poorsetel kehadel on pooride sisepind kümneid, sadu ja isegi tuhandeid kordi suurem kui välimine. Huvitav on see, et 1 cm 3 tavalise poorse ränidioksiidi pindala on umbes 90 m 2 .

Tahked ained või vedelikud, millel on suur eripind ja mida kasutatakse gaaside, aurude või lahustunud ainete absorbeerimiseks. Adsorbentide aktiivsust iseloomustab aine kogus, mis neeldub nende massi- või ruumalaühikus. Maksimaalne aktiivsus, mis saavutatakse tasakaaluhetkega gaasifaasis neelduva aine antud temperatuuril ja kontsentratsioonil, on tasakaaluline staatiline aktiivsus.

Tahke gaasi ja auru absorbeerijatena võivad toimida mitmesugused suure eripinnaga materjalid: poorne süsinik (kõige levinum vorm on aktiivsüsi) ja mineraalsed adsorbendid: silikageel, alumiiniumsilikageel, erinevad ioonivahetusvaigud, tseoliidid jne. samuti mõned teised looduslike materjalide ja sünteetiliste ainete rühmad.

3.1 Looduslikud adsorbendid

Taimsetest või mineraalsetest toorainetest saadud looduslikel adsorbentidel on samuti arenenud poorne struktuur.

Looduslike adsorbentide hulka kuuluvad teatud tüüpi savid, tripolid, kolvid, diatomiidid, boksiidid, serpentiin, ascanglina, Krimmi kiil, natroliit, kaoliin.

Head looduslikud adsorbendid on põhjasetted, eriti mudased. Need on võimelised akumuleerima suuremaid saasteainete kontsentratsioone võrreldes nende sisaldusega sama veehoidla vees.

aktiivsüsi- orgaanilise päritoluga adsorbendid (söest, turbast, puitmaterjalidest, paberitootmisjäätmetest, loomaluudest, pähklikoortest, puuviljaseemnetest jne) Aktiivsöed on spetsiaalselt töödeldud söed, mis vabastavad poorid vaigustest ainetest ja suurendavad adsorbeerivat pinda . Väga sageli toimivad taimset päritolu ained aktiivsöe tootmiseks süsinikku sisaldava materjalina. Seetõttu seostatakse aktiivsöe nimetust sageli lähtematerjali nimetusega: süsi, suhkur, veri, luu.

Neil on suurepärased adsorbeerivad omadused, tänu oma poorsele struktuurile imavad nad endasse väga erinevaid kahjulikke aineid – mürke, toksiine, raskmetalle, gaase.

Aktiivne alumiiniumoksiid

looduslikud tseoliidid(molekulaarsõelad) on kristallid, mida iseloomustavad rangelt määratletud suurusega poorid, seetõttu saavad neid kristalle adsorbeerida ainult need molekulid, mille läbimõõt on väiksem või võrdne kasutatava adsorbendi pooride suurusega. Nende kasutusala on väga lai: alates kasutamisest katalüsaatorid paljudes naftakeemia- ja õlirafineerimisprotsessides kassiliivaks ning loomade ja lindude söödalisanditeks, mis täiendavad mineraalide vajadust ja parandavad ainevahetust tänu oma adsorptsiooniomadustele.

Looduslikest tseoliitidest, sealhulgas kõrge ränihappekindlate vormide hulgast, on teada klinoptiloliit, mordeniit ja erioniit. Tseoliitide sisaldus ulatub mõnes maardlas 80-90%ni, mõnel juhul isegi ületab neid väärtusi. Arenenud ladestustest pärinevad looduslikud tseoliidid teatud suurusega ebakorrapärase kujuga teradena, mis saadakse vastavate tseoliiti sisaldavate kivimite purustamisel ja sellele järgneval klassifitseerimisel. Erinevate lisandite ja nendega seotud kivimite esinemine looduslikes tseoliitides ning rikastamise keerukus takistavad aga nende olulist kasutamist heitgaaside puhastamise probleemide lahendamisel tööstuslikes tingimustes.

silikageel on kuivatatud ränihappegeel. Silikageelid saadakse tavaliselt vesiklaasil toimimisel vesinikkloriid- või väävelhappega. Valmistatud silikageelid eristuvad pooride ja osakeste suuruse järgi. Ränigeeli kasutatakse peamiselt õhu, süsinikdioksiidi, vesiniku, hapniku, lämmastiku, kloori ja muude tööstuslike gaaside kuivatamiseks.

3.2 Kunstlikud adsorbendid

Alumogeelid

Aktiivne alumiiniumoksiid saadakse kaubanduslikust alumiiniumhüdroksiidist, töödeldes seda naatriumhüdroksiidiga ja sadestades lämmastikhappega. Seda kasutatakse kuivatina mitmesugustes keemia-, naftakeemiatööstuse protsessides, eriti maagaasi ja muude süsivesinikgaaside kuivatamisel veeldatud ja gaasilises olekus.

Peamised kodumaise tööstuse toodetud aktiivse alumiiniumoksiidi kaubamärgid on silindrilised graanulid läbimõõduga 2,5-5,0 mm ja pikkusega 3-7 mm, samuti kuulgraanulid keskmise läbimõõduga 3-4 mm. Alumiiniumgeelide eripind on 170-220 m2/g, pooride kogumaht on vahemikus 0,6-1,0 cm3/g, silindriliste ja sfääriliste graanulite keskmine pooride raadius ja gravimeetriline tihedus on (6-10 ) * vastavalt 10-9 ja (3-4)*10-9 m ning 500-700 ja 600-900 kg/m3. Erinevalt silikageelidest on alumogeelid vastupidavad tilganiiskusele. Neid kasutatakse polaarsete orgaaniliste ühendite ja kuivade gaaside püüdmiseks.

Tseoliidid

Need on leelis- ja leelismuldmetallide oksiide sisaldavad alumosilikaadid ning neid iseloomustab korrapärane pooride struktuur, mille mõõtmed on vastavuses molekulide suurusega, mis määras ka nende teise nime - "molekulaarsõelad". Tseoliitide üldine keemiline valem on Me2 / nO * Al2O3 * xSiO2 * yH2O, (kus Me on leelismetalli katioon, n on selle valents). Tseoliitide kristallstruktuuri (alumosilikaatskeleti) moodustavad SiO4 ja A1O4 tetraeedrid, nende liigse negatiivse laengu kompenseerib vastavate metallikatioonide positiivne laeng. Tseoliidi katioone saab nende töötlemise teatud tingimustel asendada nendega kokkupuutes olevate lahuste vastavate katioonidega, mis võimaldab tseoliite käsitleda katioonivahetitena. Aine imendumine toimub peamiselt tseoliitide adsorptsiooniõõnsustes, mis on omavahel ühendatud rangelt määratletud suurusega sissepääsuakendega. Läbi akende võivad tungida ainult need molekulid, mille kriitiline läbimõõt (läbimõõt piki molekuli väikseimat telge) on väiksem kui sissepääsuakna läbimõõt.

Tseoliite saadakse sünteetiliselt ja neid kaevandatakse looduslike maardlate arenemise käigus. Paljude kümnete erinevate sünteetiliste tseoliitide hulgast kasutatakse gaasipuhastusprobleemide lahendamisel peamiselt kaubanduslikult toodetud NaA, CaA, CaX ja Max kaubamärkide üldotstarbelisi tseoliite, mida iseloomustab sisselaskeakna läbimõõt. Sünteetilisi tseoliite toodetakse kaubanduslikult silindriliste ja sfääriliste graanulite kujul, mille läbimõõt on tavaliselt 2-5 mm, mis on toodetud sideainega (10-20% savi) või ilma (viimasel juhul graanulite mehaaniline tugevus). on kõrgem).

Tseoliitidel on suurim adsorptsioonivõime polaarsete ühendite paaride ja molekulides mitme sidemega ainete suhtes.

Tseoliit NaA suudab adsorbeerida enamikke tööstusgaaside komponente, mille molekulide kriitiline läbimõõt ei ületa 4*10-9m.

Nende ainete hulka kuuluvad H2S, CS2, CO2, NH3, madalamad dieeni- ja atsetüleensüsivesinikud, etaan, etüleen, propüleen, orgaanilised ühendid, mis sisaldavad molekulis ühte metüülrühma ning madalal sorptsioonitemperatuuril ka CH4, Ne, Ar, Kr, Xe, O2 , N2, CO. See tseoliit ei adsorbeeri propaani ja orgaanilisi ühendeid, milles on rohkem kui kolm süsinikuaatomit molekuli kohta.

CaA tseoliiti iseloomustab suurenenud stabiilsus kergelt happelises keskkonnas, mis määrab selle kasutamise võimaluse gaaside dekarboniseerimise ja väävlitustamise protsessides. See tseoliit on võimeline adsorbeerima süsivesinikke ja tavalisi alkohole.

X tüüpi tseoliidid adsorbeerivad igat tüüpi süsivesinikke, orgaanilist väävlit, lämmastiku- ja hapnikuühendeid, halogeenitud süsivesinikke, penta- ja dekaboraani. Naatriumkatiooni täielikul asendamisel kaltsiumkatiooniga ei adsorbeeri CaX tseoliit erinevalt NaX tseoliidist aromaatseid süsivesinikke ja nende derivaate hargnenud radikaalidega.

Tseoliitidele, nagu silikageelidele ja aktiivsele alumiiniumoksiidile, on iseloomulik märkimisväärne veeauru sorptsioonivõime. Koos sellega eristuvad tseoliidid vastavate sihtkomponentide jaoks piisavalt kõrge aktiivsuse säilimise poolest suhteliselt kõrgel (kuni 150–250 °C) temperatuuril. Võrreldes teist tüüpi tööstuslike adsorbentidega on neil aga suhteliselt väike adsorptsiooniõõnsuste maht, mistõttu neid iseloomustavad suhteliselt väikesed adsorptsiooni piirväärtused. Sünteetiliste tseoliitide gravimeetriline tihedus on 600-900 kg/m3.

ioonivahetid

Ioniidid – kõrgmolekulaarsed ühendid – ei ole veel leidnud laialdast rakendust tööstuslike heitgaaside puhastamiseks. Siiski tehakse uuringuid; happeliste komponentide (väävli- ja lämmastikoksiidid, halogeenid jne) ekstraheerimine gaasidest anioonivahetitel ja leeliseliste komponentide ekstraheerimine katioonivahetitel.

4. peatükk

Oma uuringud erinevate adsorbentide adsorptsiooniomaduste kohta

KOGEMUSTE KIRJELDUS nr 1 (aktiivsöe kasutamine)

Väga hea adsorbent – ​​kivisüsi. Ja mitte kivine, vaid puitunud ja mitte lihtsalt puitunud, vaid aktiivne (aktiveeritud). Sellist kivisütt müüakse apteekides, tavaliselt tablettidena. Alustame sellega adsorptsioonikatseid.

Valmistage mis tahes värvi kahvatu tindilahus ja valage katseklaasi, kuid mitte ülevalt. Asetage aktiivsöe tablett, eelistatavalt purustatud, katseklaasi, sulgege sõrmega ja loksutage korralikult. Lahus muutub teie silme ees heledamaks. Nad vahetasid lahuse teise, ka värvilise - lahjendatud guašši vastu. Mõju on sama. Ja kui võtate lihtsalt söetükke, imavad need värvainet palju nõrgemalt.

Selles pole midagi imelikku: aktiivsüsi erineb tavalisest süsinikust selle poolest, et sellel on palju suurem pind. Selle osakesed on sõna otseses mõttes pooridega läbi imbunud (selleks töödeldakse kivisütt erilisel viisil ja eemaldatakse selle lisanditest). Ja kuna adsorptsioon on neeldumine pinna poolt, on selge: mida suurem pind, seda parem on neeldumine.

Katse tulemused on toodud (lisa 2)

KOGEMUSTE KIRJELDUS nr 2 (aktiivsöe, maisipulkade kasutamine)

1. Adsorbendid on võimelised absorbeerima aineid mitte ainult lahustest. Võtke klaaskolb, tilgutage selle põhja üks tilk odekolonni või mõnda muud lõhnavat ainet. Pane kolb piirituslambile, et lõhnavedelik veidi kuumutada – siis aurustub see kiiremini ja lõhnab tugevamalt. Kergete käelainetega suunake õhk koos aine aurudega ninasse.

Lõhn on tuntav. Nüüd pange pudelisse aktiivsütt, sulgege see tihedalt kaanega ja laske mõneks minutiks seista. Eemaldage kate ja suunake õhk uuesti peopesaga enda poole. Lõhn on kadunud. Selle absorbeeris adsorbent ehk täpsemalt lenduva aine molekulid, mis pandi purki.

2. Väga hea adsorbent on paisutatud mais ehk maisipulgad, mida paljud meist nii armastavad. Muidugi pole mõtet katsele kulutada pakki või isegi veerandit pakikest, vaid paar tükki... Korrake eelmist katset lõhnaainetega maisipulkade juuresolekul - ja lõhn kaob täielikult. Loomulikult ei saa pärast kogemust enam pulki süüa.

Katse tulemused on toodud (lisa 1)

5. peatükk

HEITGAASI PUHASTAMISE ADSORPTSIOONIMEETODID

Adsorptsiooni vedelikega kasutatakse tööstuses vääveldioksiidi, vesiniksulfiidi ja teiste väävliühendite, lämmastikoksiidide, happeaurude (НCI, HF, H2SO4), süsinikdioksiidi ja -monooksiidi, erinevate orgaaniliste ühendite (fenool, formaldehüüd, lenduvad lahustid) eraldamiseks gaasidest. .

Adsorptsioonimeetod rakendab gaaside ja vedelike molekulide vahel toimuvaid protsesse. Kui pihustusvedeliku ja niisutusgaasi vahel puudub koostoime, määrab komponentide auru-õhu segust imendumise efektiivsuse ainult auru-vedeliku tasakaal.

Gaasi neeldumiskiirus vedelikus sõltub:

a) neeldunud ainete difusioon gaasivoolust absorbeeriva vedelikuga kokkupuutepinnale;

b) gaasiosakese üleminek vedeliku pinnale;

c) imendunud ainete difusioon pesuvedelikus, kus tasakaal saavutatakse;

d) keemiline reaktsioon (kui see on olemas).

Absorptsioonpuhastust kasutatakse nii väärtuslike komponentide eraldamiseks gaasivoost ja taaskasutamiseks tehnoloogilisesse protsessi tagasi viimiseks, kui ka kahjulike ainete absorbeerimiseks heitgaasidest sanitaargaaside puhastamise eesmärgil. Tavaliselt on otstarbekas kasutada absorptsioontöötlust, kui lisandite kontsentratsioon gaasivoos ületab 1% (maht). Sel juhul eksisteerib neelduva komponendi teatud tasakaalurõhk lahuse kohal ja neeldumine toimub ainult seni, kuni selle osarõhk gaasifaasis on kõrgem kui tema tasakaalurõhk lahuse kohal. Sel juhul saavutatakse gaasist komponendi ekstraheerimise täielikkus ainult vastuvooluga ja puhast absorbeerijat, mis ei sisalda ekstraheeritavat ainet, varustamisel absorberisse.

5.1 Adsorptsioonitöötluse rakendamine

Adsorptsioonpuhastus on pidev ja reeglina tsükliline protsess, kuna tavaliselt kaasneb lisandite imendumisega absorptsioonilahuse regenereerimine ja selle tagasitulek puhastustsükli alguses. Absorptsioonpuhastusmeetodi kasutamine on tingitud absorptsiooniprotsesside suurest intensiivsusest, mis võimaldab luua suure jõudlusega gaasipuhastusseadmeid, võimalusest kasutada meetodit nii kahjulikke gaase kui ka tolmu sisaldavate gaaside puhastamiseks ning lõpuks, laialdased kogemused absorptsiooniseadmete kasutamisel erinevates tehnoloogilistes protsessides ja eelkõige keemiatehnoloogias.

5.2 Gaasi puhastamise adsorptsioonimeetodi puudused ja eelised

Gaasi puhastamise adsorptsioonimeetod ei ole vaba teatud puudused, mis on seotud peamiselt seadmete mahukusega. See Meetod on töös üsna kapriisne ja on seotud suurte kuludega. Absorptsioonimeetodi puudused hõlmavad tahkete sademete teket, mis raskendab seadmete tööd, ja paljude vedelate ainete söövitamist. Kuid vaatamata nendele puudustele kasutatakse absorptsioonimeetodit gaasipuhastuse praktikas endiselt laialdaselt, kuna see võimaldab kinnistada tahkeid osakesi koos gaasidega, on seadmetes lihtne ja avab võimalused kinni jäänud lisandite ärakasutamiseks.

KOKKUVÕTE

Teadusliku töö käigus uuriti suurel hulgal kirjanduslikku materjali erinevatest süsinikku sisaldavatest toorainetest saadud poorsete süsinikmaterjalide aurude adsorptsiooni kohta. Tegin ka seadmete ja mudelite prototüübid, mis näitavad selgelt adsorptsiooni efektiivsust.

Praegune maailma poorsete süsinikmaterjalide tootmine läheneb miljonile tonnile aastas. Hetkel on perspektiivikas suund sorbentide tootmine erinevatest puidutöötlemisjäätmetest ja mittepuidulisest taimsest toorainest. Erinevate tööstusharude jäätmete selline kasutamine võimaldab meil üheaegselt lahendada nende kõrvaldamise keskkonnaprobleeme ja laiendada erinevates valdkondades kasutamiseks sobivate sorbentide nimekirja. Praegu toodetakse umbes 36% süsiniksorbente puidust, 28% kivisöest, 14% pruunsöest, 10% turbast ja umbes 10% kookospähkli koortest.

Sorbentide kasutamise ulatust keskkonnaprobleemide lahendamisel piirab nende maksumus. Odava tooraine kaasamine ja tõhusate tehnoloogiliste lahenduste väljatöötamine nende töötlemiseks võib oluliselt vähendada kaubandusliku toote maksumust.

Aktiivsöe tootmisel on kõige olulisem tooraine puit (saepuru kujul), puusüsi, turvas, turbakoks, mõned kõvad ja pruunsöed, samuti pruunsöe poolkoks.

Rakendused

Esitlus

Rakendused:

Laadige materjal alla
Sarnased postitused