Istraživački rad Tyulegenov Anuarbek.doc - Istraživački rad “Kako “radi” aktivni ugljen?” Smjer: poznavanje svijeta. Istraživački rad na temu "Istraživanje svojstava adsorpcijskog kapaciteta aktivnog ugljena"

Ispostavilo se da je za mnoge od nas tijelo kronično zatrovano i potrebno mu je opće čišćenje iznutra. Kao i kod akutnih trovanja, dobri i brzi rezultati mogu se postići adsorbentima. Kako te tvari djeluju u tijelu? Ulomak iz knjige Olega Olgina "Eksperimenti bez eksplozija" pomoći će u predstavljanju procesa adsorpcije.

Čim stavite mrlju od tinte na papir ili, još gore, na odjeću, odmah se upoznate s ovim fenomenom. Kada površina jedne tvari (papira, tkanine itd.) upije čestice druge tvari (tinte itd.), to je adsorpcija.

Vrlo dobar adsorbent je ugljen. I to ne kamena, nego drvenasta, i ne samo drvenasta, nego aktivna (aktivirana). Takav se ugljen prodaje u ljekarnama, najčešće u obliku tableta. S njim ćemo započeti pokuse adsorpcije.

Pripremite otopinu blijede tinte bilo koje boje i ulijte je u epruvetu, ali ne do vrha. Stavite tabletu aktivnog ugljena, po mogućnosti smrvljenu, u epruvetu, zatvorite prstom i dobro protresite.

Rješenje će vam se razvedriti pred očima. Promijenite otopinu u neku drugu, ali također obojenu - neka to bude razrijeđeni gvaš ili akvarel. Učinak će biti isti. A ako samo uzmete komadiće ugljena, oni će apsorbirati boju mnogo slabije.

U tome nema ništa čudno: aktivni ugljen se razlikuje od običnog ugljena po tome što ima mnogo veću površinu. Njegove su čestice doslovno prožete porama (za to se ugljen obrađuje na poseban način i iz njega se uklanjaju nečistoće). A budući da je adsorpcija apsorpcija površine, jasno je da što je veća površina, to je apsorpcija bolja.

Adsorbenti mogu apsorbirati tvari ne samo iz otopina. Uzmite staklenu posudu od pola litre i na dno stavite jednu kap kolonjske vode ili bilo koje druge mirisne tvari. Staklenku uhvatite dlanovima i držite tako pola minute da se mirisna tekućina malo zagrije – tada će brže ispariti i jače zamirisati.

Sada stavite malo aktivnog ugljena u bocu, dobro je zatvorite poklopcem i ostavite nekoliko minuta. Skinite poklopac i pokretom dlana ponovno usmjerite zrak prema sebi. Miris je nestao. Upio ga je adsorbent, točnije, upile su se molekule hlapljive tvari koju ste stavili u staklenku.

Za te pokuse nije potrebno uzimati aktivni ugljen. Postoje mnoge druge tvari koje mogu poslužiti kao adsorbenti: tuf, suha mljevena glina, kreda, upijajući papir. Jednom riječju, razne tvari, ali uvijek s razvijenom površinom. Uključujući i neke prehrambene proizvode – vjerojatno znate kako kruh lako upija mirise. Nije uzalud pšenični kruh ne preporučljivo držati u istoj ambalaži s raženim kruhom - njihovi se mirisi miješaju, a svaki gubi svoju posebnu, jedinstvenu aromu.

Vrlo dobar adsorbent su kokice ili kukuruzni štapići, koje mnogi od nas vole. Ponovite prethodni eksperiment s mirisnim tvarima u prisutnosti kukuruznih štapića - i miris će potpuno nestati. Naravno, nakon iskustva više nije moguće jesti štapiće.

Sada se u kuhinjama iznad plinskih štednjaka postavljaju uređaji za čišćenje zraka od para i dima. U takvim uređajima postoji uložak s nekom vrstom adsorbensa kroz koji se provlači zagađeni zrak. Što se događa u ovom slučaju, sada znate.

Natpis na pakiranju: „Vaš ugljen nije aktiviran. Za aktivaciju pošaljite SMS na broj 111” (Šala)

Vjerojatno je teško upoznati osobu koja nije čula za aktivni ugljen. Svima je poznata njegova ljekovitost, koristi se u filtarskim elementima, dame s njim pokušavaju smršaviti, a neki ga gospoda koriste u izradi... ovaj... recimo domaćeg pića. Ali ne znaju svi što je to i zašto se zove aktivirano. Mali eksperiment, koji je vrlo lako provesti kod kuće, pomoći će nam razumjeti problem.

Za iskustvo nam je potrebno:

  • Zapravo, tablete aktivnog ugljena, koje se lako mogu nabaviti u svakoj ljekarni;
  • Jod, koji je na polici ljekarne negdje blizu aktivnog ugljena;
  • Dvije prozirne posude - čaše, boce, staklenke - ono što imate pri ruci;
  • Malo vode.

Za početak zdrobite desetak tableta aktivnog ugljena. Lakše ćete ih zdrobiti ako dodate nekoliko kapi vode.

Nakon toga dodajte otprilike žličicu joda.

I onda par žlica vode.

Hajdemo pomiješati cijelu stvar.

Škrob se dodaje tabletama ugljena, tako da naša suspenzija, zajedno s crnom, dobiva plavu nijansu - to je karakteristična reakcija joda na prisutnost škroba.

Sada ostavljamo naše rješenje neko vrijeme. Da bismo, kako kažu, osjetili razliku, u drugu čašu također ćemo sipati jod i malo vode, ali nećemo dodati aktivni ugljen.

Nakon nekoliko sati vidimo da kontrolno staklo još uvijek sadrži smeđu otopinu joda. I voda u čaši s aktivnim ugljenom se razbistrila i postala prozirna. Pa, ili gotovo prozirno - još mi se nije sav ugljen slegnuo na dno, pa voda izgleda malo mutno. No, pitanje je vremena – da sam duže čekao, voda bi postala potpuno bistra.

Tako nam je aktivni ugljen ljubazno pokazao svoju adsorpciju, tj. upijajuća svojstva. Na potpuno isti način aktivni ugljen djeluje u slučaju trovanja ili u elementima filtera.

Zašto ova mala crna pilula može tako učinkovito apsorbirati različite tvari? I zašto jezgra jednostavne olovke ili, recimo, čak dijamanta nema slična svojstva - uostalom, svi su napravljeni od ugljika.

Cijeli fokus leži u posebnoj proizvodnji aktivnog ugljena. Proizvodnja aktivnog ugljena sastoji se od dvije faze. Prva faza je proizvodnja drvenog ugljena. Nastaje kada se drvo zagrijava bez kisika. Međutim, tako dobiveni ugljen nije sposoban obavljati funkciju adsorbenta - u njemu ima pora i mikrotubula, ali ih ima dosta i zatvoreni su. Zatim se ugljen podvrgava aktivaciji - ovo je druga faza, tijekom koje se ugljen ili zagrijava, prethodno impregnira posebnim kemijskim spojevima ili tretira pregrijanom vodenom parom. U oba slučaja proces se odvija bez pristupa kisiku, tako da se ugljen ne zapali.

Kao rezultat ovih operacija dobiva se posebna struktura ugljika koja se sastoji od slojeva atoma ugljika smještenih nasumično jedan u odnosu na drugi, zbog čega se između slojeva formira prostor - pore. Upravo te pore daju svojstva aktivnom ugljenu - pore su sposobne apsorbirati i zadržati druge tvari. A budući da ove nevjerojatne brojke. Dakle, površina pora od samo 1 grama aktivnog ugljena može doseći čak 2000 m 2!

Sretno s eksperimentima!

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

Ključne riječi

AKTIVNI UGLJIK/ AKTIVNI UGLJEN / MELASA / MELASA / SNAGA POSVJETLJIVANJA/ ADSORPCIJA / POROZNOST / SPOSOBNOST DEPOLARIZACIJE

anotacija znanstveni članak o ekonomiji i ekonomskim znanostima, autor znanstvenog rada - Belousov K.S., Minkova A.A., Generalova K.N., Olontsev V.F.

Jedno od izuzetnih dostignuća znanosti u 13. stoljeću bilo je otkriće ruskog akademika T.E. Lovitza o fenomenu adsorpcije aktivnim ugljenom. Praktična primjena ove vrste adsorbensa daje vrijedne rezultate potrebne za daljnji razvoj industrije. Trenutno ne postoji niti jedna industrija u kojoj se ne bi koristio aktivni ugljen. Njihova jedinstvenost temelji se na poroznoj strukturi, koja izravno utječe na karakteristike adsorpcije, a time i na kvalitetu aktivnog ugljena. Korištenje aktivnog ugljena omogućuje stvaranje potpuno novih, ekološki prihvatljivih tehnoloških procesa i raznih proizvoda sorpcijske tehnologije. Aktivnost ugljena može se odrediti ispitivanjem njegove adsorpcijske sposobnosti u odnosu na razne otopine, organska bojila. Aktivnost je i svojstvo površine i svojstvo prostorne strukture ugljika. Adsorpcijska aktivnost ugljičnih sorbenata, u ovom slučaju ugljena, može se odrediti pomoću organskih tekućina s posebnim markerima. Dvije metode za određivanje moć posvjetljivanja aktivni ugljen za melasu: francuski (SECA) i ruski. Prikazan je cjelovit algoritam eksperimenta, uključujući osnovne formule, izračun eksperimentalnih težina i osnovne zahtjeve za melasu za obje metode. Na temelju literaturnih podataka provedena je komparativna analiza melasa, utvrđena je njihova sličnost. Studije su provedene za referentne ugljene Rusije i Francuske: OU-A, SR, CXV. Na temelju eksperimentalnih podataka i sadržaja metoda provodi se njihova usporedna analiza, na temelju koje se zaključuje o točnijoj primjeni francuske metode.

Povezane teme znanstveni radovi o ekonomiji i ekonomskim znanostima, autor znanstvenog rada - Belousov K.S., Minkova A.A., Generalova K.N., Olontsev V.F.,

  • Učinak natrijevog klorida na enzimsku aktivnost kvasca debaryomyces hansenii H4651

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

  • Studija procesa adsorpcijske naknadne obrade biološki pročišćene otpadne vode kemijskog poduzeća

    2009 / Ushakov Gennady Viktorovich, Zhuravlev Vladimir Alexandrovich, Ushakov Andrey Gennadievich

  • Metoda za ocjenu kakvoće ugljikovih adsorbenata

    2009 / Mokrova Natalia Vladislavovna

  • Procjena adsorpcije vitamina i elemenata u tragovima staničnom stijenkom kvasca Saccharomyces cerevisiae

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

  • Adsorpcija piridina i fenola iz organsko-mineralne smjese kiselinom modificiranim aktivnim ugljikom

    2011 / Belyaeva Oksana Vladimirovna, Golubeva Nadezhda Sergeevna, Krasnova Tamara Andreevna

Jedno od najistaknutijih dostignuća znanosti u XIII. stoljeću je otkriće ruskog akademika T. Lovitza o adsorpciji ugljika. Praktična primjena ove vrste adsorbensa daje vrijedne rezultate potrebne za daljnji razvoj industrije. U ovom trenutku ne postoji industrija u kojoj ne bi pronašao korištenje aktivnog ugljena. Njegova jedinstvenost temelji se na strukturi pora, koja ovisi o adsorpcijskim svojstvima, a time i kvaliteti aktivnog ugljena. Korištenje aktivnog ugljena pruža mogućnost stvaranja potpuno novih, ekološki prihvatljivih procesa i proizvoda različitih sorpcijskih tehnika. Aktivni ugljen se može odrediti ispitivanjem njegove adsorpcijske sposobnosti u odnosu na različite otopine, organska bojila. Aktivnost je svojstvo površine i svojstvo prostorne strukture ugljika. Adsorpcijska aktivnost ugljikovih sorbenata, u ovom slučaju ugljena, može se odrediti posebnim markerima organskih tekućina. Ovaj članak opisuje dvije metode obezbojenja sposobnosti na melasnom indeksu aktivnog ugljika od strane Francuske (firma "CECA") i razmatra ruski postupak. Dana je potpuna shema eksperimenta; sastoji se od osnovnih analitičkih izraza, izračuna eksperimentalnih težina aktivnog ugljena i osnovnih tvrdnji za melasu za oba postupka. Na temelju literaturnih podataka napravljen je usporedni test za melasu, utvrđena je analogija. Izvedeni su pokusi za etalonske ugljike iz Rusije i Francuske: OU-A, CP, CXV. Na temelju eksperimentalnih podataka i sadržaja obaju postupaka dana je njihova usporedna analiza; posljedično tome dolazi se do zaključka o točnosti francuskog postupka.

Tekst znanstvenog rada na temu "Metode ispitivanja sposobnosti bistrenja aktivnog ugljena za melasu"

_VESTNIK PNRPU_

2014 Kemijska tehnologija i biotehnologija br.4

UDK 661.183.2

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

Permsko nacionalno istraživačko politehničko sveučilište, Perm, Rusija

METODE ZA ISPITIVANJE MOĆI BISTRENJA AKTIVNOG UGLJENA ZA MELASU

Jedno od izuzetnih dostignuća znanosti u 13. stoljeću bilo je otkriće ruskog akademika T.E. Lovitza o fenomenu adsorpcije aktivnim ugljenom. Praktična primjena ove vrste adsorbensa daje vrijedne rezultate potrebne za daljnji razvoj industrije. Trenutno ne postoji niti jedna industrija u kojoj se ne bi koristio aktivni ugljen. Njihova jedinstvenost temelji se na poroznoj strukturi, koja izravno utječe na karakteristike adsorpcije, a time i na kvalitetu aktivnog ugljena. Korištenje aktivnog ugljena omogućuje stvaranje potpuno novih, ekološki prihvatljivih tehnoloških procesa i raznih proizvoda sorpcijske tehnologije.

Aktivnost ugljena može se odrediti ispitivanjem njegove adsorpcijske sposobnosti u odnosu na razne otopine, organska bojila. Aktivnost je i svojstvo površine i svojstvo prostorne strukture ugljika. Adsorpcijska aktivnost ugljikovih sorbenata, u ovom slučaju ugljena, može se odrediti pomoću organskih tekućina - posebnih markera.

Razmatraju se dvije metode za određivanje sposobnosti bistrenja aktivnog ugljena za melasu: francuska (CECA) i ruska. Prikazan je cjelovit algoritam eksperimenta, uključujući osnovne formule, izračun eksperimentalnih težina i osnovne zahtjeve za melasu za obje metode. Na temelju literaturnih podataka provedena je komparativna analiza melasa te je utvrđena njihova sličnost. Studije su provedene za referentne ugljene Rusije i Francuske: OU-A, SR, SHU. Na temelju eksperimentalnih podataka i sadržaja metoda su

komparativne analize, na temelju koje se zaključuje o točnijoj primjeni francuske metodologije.

Ključne riječi: aktivni ugljen, melasa, sposobnost bistrenja, adsorpcija, poroznost.

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

Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište Perm, Perm, Ruska Federacija

METODE ISPITIVANJA SPOSOBNOSTI DEKOLORIZACIJE AKTIVNOG UGLJENA

Jedno od najistaknutijih dostignuća znanosti u XIII. stoljeću je otkriće ruskog akademika T. Lovitza o adsorpciji ugljika. Praktična primjena ove vrste adsorbensa daje vrijedne rezultate potrebne za daljnji razvoj industrije. U ovom trenutku ne postoji industrija u kojoj ne bi pronašao korištenje aktivnog ugljena. Njegova jedinstvenost temelji se na strukturi pora, koja ovisi o adsorpcijskim svojstvima, a time i kvaliteti aktivnog ugljena. Korištenje aktivnog ugljena pruža mogućnost stvaranja potpuno novih, ekološki prihvatljivih procesa i proizvoda različitih sorpcijskih tehnika.

Aktivni ugljen se može odrediti ispitivanjem njegove adsorpcijske sposobnosti u odnosu na različite otopine, organska bojila. Aktivnost je svojstvo površine i svojstvo prostorne strukture ugljika. Adsorpcijska aktivnost ugljičnih sorbenata, u ovom slučaju ugljena, može se odrediti pomoću organskih tekućina - posebnih markera.

Ovaj članak opisuje dvije metode obezbojenja sposobnosti na melasnom indeksu aktivnog ugljika od strane Francuske (firma "CECA") i razmatra ruski postupak. Dana je potpuna shema eksperimenta; sastoji se od osnovnih analitičkih izraza, izračuna eksperimentalnih težina aktivnog ugljena i osnovnih tvrdnji za melasu za oba postupka. Na temelju literaturnih podataka napravljen je usporedni test za melasu, utvrđena je analogija. Izvedeni su pokusi za etalonske ugljike iz Rusije i Francuske: OU-A, CP, CXV. Na temelju eksperimentalnih podataka i sadržaja obaju postupaka dana je njihova usporedna analiza; posljedično tome dolazi se do zaključka o točnosti francuskog postupka.

Ključne riječi: aktivni ugljen, melasa, sposobnost depolarizacije, adsorpcija, poroznost.

Ugljeni spadaju u skupinu industrijskih adsorbenata. Kao sirovine za proizvodnju aktivnog ugljena koriste se materijali koji sadrže ugljik različite prirode: fosilni treset i ugljen, polimeri i smole, biljne sirovine (drvo, kora, školjke itd.). Industrijski adsorbenti imaju vrlo razvijenu površinu. Aktivni ugljen kao industrijski adsorbenti imaju niz svojstava određenih prirodom njihove površine i porozne strukture. Ove značajke uključuju svojstva adsorpcije. Adsorpcija je apsorpcija plinova, para ili tekućina na granici između tvari i adsorbensa.

Fizikalna adsorpcija organskih tvari iz vodenih otopina najizraženija je kada se kao adsorbenti koriste ugljični materijali, budući da je energija van der Waalsove interakcije molekula vode s atomima ugljika koji tvore površinu ugljikovih tijela puno manja od energije disperzijska interakcija ovih atoma s atomima ugljikovog skeleta organskih molekula. Trenutačno raste potražnja za sorbentima ugljika za pročišćavanje pitke, kućanske i otpadne vode, industrijskih emisija.

U analitičkoj kemiji metode znanstvenog proučavanja ugljena koriste se za proučavanje sastava, strukture i svojstava ugljena. U povijesti je poznato da su neke od ovih metoda s vremenom postale standardi za testiranje.

Jedna od poznatih i pouzdanih metoda za određivanje adsorpcijske aktivnosti je uporaba otopine melase. Melasa je tamnosmeđa organska tekućina. Njegovo bistrenje je važna analitička metoda u proizvodnji ugljena. Spada u organske tekućine, čija je veličina molekule oko 3 nm (slika 1). Neke vrste aktivnog ugljena, koje imaju razvijen sustav makro- (više od 50 nm) i mezopora (od 2 do 50 nm), imaju sposobnost adsorpcije velikih molekula, slično molekulama melase. Melasni broj, ili učinkovitost, mjera je sadržaja mezopora u aktivnom ugljenu (veći od 20 A ili veći od 2 nm). Njegov visok broj ukazuje na visoku adsorpciju velikih molekula. O učinkovitosti melase govori i postotak i broj melase. Postoje različiti načini korištenja kao adsorbensa, ali svi su u biti isti. Zajedničke značajke ovih metoda su sljedeće:

Broj melase aktivnog ugljena (EURO) prema europskoj metodi definiran je kao količina aktivnog ugljena u miligramima koja ima isti učinak obezbojavanja kao 350 mg (suha težina) standardnog A8100 ugljena u prahu kada obezboji standardnu ​​otopinu melase prema standardnoj metodi. Što je niži broj melase (EURO), to bolje ugljen uklanja visokomolekularne organske tvari iz melase;

Melasni broj aktivnog ugljena prema američkoj metodi izražava sposobnost obezbojavanja ugljena u relativnim jedinicama prema standardnom ugljenu B-45. Na temelju toga, što je veći broj melase (US), to bolje ugljen uklanja organsku tvar iz melase;

Učinkovitost dekolorizacije melase izražava se u postocima i označava sposobnost ugljika da ukloni 90% boje standardne otopine melase. U isto vrijeme, sposobnost standardnog ugljena u prahu V-45 (u gramima po jedinici boje) uzeta je kao 100%.

Minimalni promjer pora 3 nm (30 A) 1,5 nm (15 A) 0,5 nm (5 A)

Riža. 1. Usporedba veličina pora molekula za melasu, metilen

plavo i jod

Broj melase i učinkovitost adsorpcije melasa najučinkovitije su standardne metode za određivanje sposobnosti ugljena da ukloni kontaminante iz amina i drugih otopina. Melasa sadrži tvari koje su po veličini slične nečistoćama koje uzrokuju pjenjenje apsorpcijskih otopina. Melasa je otpadni proizvod proizvodnje šećera, tamnosmeđa sirupasta tekućina specifičnog mirisa. Sadrži 20-25% vode, 50-60% glukoze, fruktoze, saharoze, oko 10% otopljenih visokomolekularnih prirodnih boja, azo-

čisti spojevi (uglavnom amidi), slobodne i vezane kiseline, oko 8% pepela.

Na razmatranje su dostavljene dvije metode: francuska, koju je razvio CECA, i ruski standard GOST4453-74.

Mellasov broj (CESA)

Glavni dio

Masa m aktivnog ugljena mjeri se u suspenziji otopine melase. Uzimajući u obzir pojavu obezbojenosti otopine, otkriva se sposobnost obezbojenja.

Masa P je masa standardnog ugljena, čije se određivanje provodi pod istim tehničkim uvjetima kako bi se dobila ista diskoloracija.

IMS je konstanta koja karakterizira sposobnost dekolorizacije gore navedenog ugljena. Tada se melasni broj aktivnog ugljika definira kao

IMS numerička vrijednost obično se postavlja i daje u skladu s vrijednošću melase suhog aktivnog ugljena koji se koristi gore.

Opća shema metode

Izrada izoterme dekolorizacije

Dekolorizacija D otopine melase može se odrediti prema jednadžbi

D =ÇD)Mûf.1()o, (1)

gdje su (D0f i (D0)b optička gustoća otopine melase nakon dekolorizacije odnosno "slijepog iskustva" ("slijepo iskustvo" je otopina dobivena bez aktivnog ugljena).

Odnos između mase m upotrijebljenog aktivnog ugljena i rezultirajuće dekolorizacije D može se napisati u skladu s Freundlichovom sorpcijskom izotermom:

K (100 - D)a, m

u kojoj se K i a mogu definirati kao konstante za određeni ugljen, određenu melasu, određenu specifikaciju i tako dalje, u skladu s činjenicom da je interval obezbojenja od 60 do 90%.

Dotična količina aktivnog ugljena, nazvana standard ili standard, potrebna za određeno obezbojenje

Masa P referentnog uzorka koja pokazuje istu dekoloraciju kao ispitni uzorak bilježi se i određuje jednadžbom (1). Eksponent a je imaginaran i sadržan je u svakoj eksperimentalnoj seriji za određivanje standarda; svaka serija sadrži uparene veličine (p0, D0), koje omogućuju eliminaciju konstante K. Jednadžba se piše na sljedeći način:

Vrijednost eksponenta a

Vrijednost a određuje se linearnom regresijom polazeći od jednadžbe (1), zapisane u logaritamskom obliku uz korištenje najmanje 10 vrijednosti (ri D), raspoređenih na propisan način na cjelokupnu vrijednost intervala dekolorizacije - od 60 do 90. %.

Sličnu analizu treba napraviti svaki put kada se mijenja standard ili melasa. To je razumno i poželjno, no u praksi je takvu analizu potrebno ponavljati svaka tri mjeseca kako bi se utvrdila eventualna promjena kemijskog sastava melase.

Vrijednost a uvijek se zaokružuje na drugu decimalu. Ako je promjena između nove a vrijednosti i prethodno korištene vrijednosti veća ili jednaka ±0,02, mora se izvršiti ponovna potvrda prije prihvaćanja nove a vrijednosti. Vrijednost a koja odgovara trenutnim uvjetima:

mokri standard

Za korištenje trajnog materijala, referenca uvijek mora biti unutar istih uvjeta vlažnosti. Za praktične svrhe, 0% vlage se smatra i uzima u obzir.

Stoga je potrebno sljedeće:

Uvijek osušite iskorišteni drveni ugljen prije upotrebe;

Ili ga koristiti u stanju u kojem je, ali odmah nakon upotrebe odrediti vlažnost ugljena i tu grešku uključiti u ukupno brojanje.

U pravilu, ako je I sadržaj vlage u standardu, izražen u postocima, tada formula (2) ima sljedeći oblik:

Uzorci aktivnog ugljena

Budući da je potrebno održavati vrijednost dekolorizacije u potrebnom rasponu od 60-90%, potrebno je različite kvalitete ugljena podijeliti u 4 skupine. Svaku skupinu karakterizira masa m¿, dobivena nizom mjerenja. Grupe francuskih ugljena koje se koriste za bistrenje su sljedeće:

Grupa 1: uključuje vrste CFS, SR; tl = 125 mg;

Grupa 2: uključuje ugljene 4B, 3B, 2B i njihove ekvivalente, jednako oksidirane ili tretirane kiselinom: +SHA, SH, 3 BB 2, SÂ, BA 1703; m2 = 250 mg;

Grupa 3: uključuje tipove BM, B i njihove odgovarajuće oksidirane ili kiselinom tretirane tipove +20 i B45; m3 = 500 mg;

Grupa 4: O, TK, 25 v; m4 = 1.000 mg (međutim, vrlo je važno za ovaj tip da se umjesto predložene vrijednosti mase može koristiti brojka m = 1.500 mg).

U slučaju da dvije velike razlike između aktivnosti ispitivanog ugljena ne dopuštaju da B bude u rasponu od 60 do 90%, potrebno je provesti pokus s novim uzorkom i odabrati prikladniju vrijednost tg-.

Kao opće pravilo, da bi se odredila masa m- koja bi se koristila u skladu s aktivnošću odabranog aktivnog ugljika, čija je skupina poznata, treba provesti preliminarni pokus s masom m2. Tako dobivena vrijednost obezbojenja B određuje aktivnu skupinu i stoga prikladniju vrijednost r-, što će rezultirati vrijednošću obezbojenja između 60 i 90%.

Dekolorizacija, % Grupa

90 > 0 > 60 II

60 > 0 > 35 III

Metoda kontrole

Oprema:

Pipeta 100 ml s jednom oznakom ili automatska;

Staklena tikvica za 1 l;

Savijeni filter (filter papir), tip 4B;

N 111 filteri - s plavim slojem promjera 150 mm;

Laboratorijske posude;

Plamenik ili štednjak;

Termostatska kupka;

Spektrofotometar;

lijevci;

Analitičke vage.

Reagensi:

Otopina melase;

Ortofosforna kiselina (H3PO4) - otopina, 52 ili 60 na skali

Formaldehid (formaldehid) 30%.

Priprema otopine melase

Otopina melase volumena n0 iz šećerne trske izvaže se i unese u okruglu tikvicu od 1 litre.

Doda se 500 ml destilirane vode, a zatim x ml čiste otopine H3PO4 (analitički stupanj); eksperimentalno odabrani kako bi se otklonile pogreške s pH 2,6 u konačnoj otopini melase. U osnovi, 2 do 3 ml dovoljno je za 60 Boma kiselina:

x(H3PO4) = " = 1,71.

3 144,3 - 60 84,3

Kako bi se osigurala odgovarajuća (ispravna) otopina melase, otopina se zagrijava i održava 5 minuta na vrijenju. Brzo ohladite tekućom vodom na temperaturu okoline. Dodajte destiliranu vodu do 1 litre na 5 g otopine. Materijal filtera Clarcel DIC i dodatni

Novi filtarski sloj presavijen je preko filtra Durier 4B, otopina dva puta prolazi kroz cijeli sklop.

Za produljenje roka trajanja otopine melase, koja se mora čuvati u hladnjaku, obično se dodaje 1 ml 30% otopine mravljeg aldehida. Tako se otopina može čuvati najviše 2 do 3 dana.

Optička gustoća tako pripremljene otopine melase mjeri se spektrofotometrom na valnoj duljini od 450 nm kako bi se dobila promjena boje s referentnom masom jednakom P0 = m2:

= (B0)b0 - (B0)/0 = 68 ± 20%. 0 (ZD

Otopina melase je spremna za upotrebu.

Radni postupak

Dekolorizacija melase aktivnim ugljenom

t mg ugljena u prahu unosi se u čašu volumena 150 ml nakon što je ugljen izvagan s točnošću od +0,1 mg, njegov sadržaj vlage<10 %.

Masa uzorka m određena je razinom aktivnosti ispitivanog ugljena u skladu s odjeljkom "Uzorci aktivnog ugljena".

100 ml otopine melase, pripremljene kako je opisano u odjeljku "Priprema otopine melase", odmjeri se (sakupi) pipetom, doda aktivnom ugljenu, miješajući staklenom mješalicom. Čaša se stavi u termostatsku kupelj na 92±2°C. Potrebno je postići temperaturu od 70 °C uz povremeno miješanje otopine. Čaša se zatim izvadi iz kupelji i otopina se filtrira kroz Durier filtar s plavom trakom od 150 mm. Prvih nekoliko mililitara otopine potrebno je ponovno filtrirati (1-2 puta) kako bi se dobio potpuno bistar filtrat.

Promjena boje u slučaju standarda i "praznine"

Svaki niz eksperimenata uključuje sljedeća dva testa:

Dva mjerenja sa standardom, izvedena pod istim uvjetima, istim kao i za ispitni ugljen, počevši od mase P = 250 mg suhog standarda (ili s poznatom razinom vlage I);

Jedno "prazno iskustvo"; drugim riječima, otopina melase koja ne sadrži aktivni ugljen, razmatrana pod istim uvjetima kao i druge otopine, za koju će se konačna razina boje koristiti kao osnova za izračune dekolorizacije.

Mjerenje optičke gustoće

Optička gustoća (D0)b "slijepa proba" i (D0)/ugljik obezbojena otopina melase i sličan pokus sa standardom mjeri se na spektrofotometru na valnoj duljini od 450 nm.

Brojanje broja melase

1. Izračun se temelji na mjerenju optičkih gustoća. Promjena boje određena je pomoću jednadžbe (1).

Drugim riječima, D(%) - za ispitivani aktivni ugljen (masa m) i D0(%) - za standard (masa P0 = m2). D0 je prosjek dviju vrijednosti koje odgovaraju dvama eksperimentima sa standardom.

2. Jednadžba (2) određuje masu P reference koja je potrebna da se dobije diskoloracija D, sadržaj vlage k reference je poznat. U sadašnjim uvjetima vrijednost pokazatelja a = 0,26.

3. Broj melase ispitivanog aktivnog ugljena /M dobiva se iz omjera u kojem je 1M3 indeks melase za suhu referencu.

Trenutno se koriste standardne vrijednosti /M^: M = 168.

Određivanje adsorpcijske aktivnosti za melase (GOST 4453-76)1

zajednički dio

Otopina melase se priprema na sljedeći način: oko 50 g melase se razrijedi sa 800 cm3 destilirane vode i zatim se optička gustoća otopine podesi na 0,6-0,7 opt. vodom ili melasom. jedinice kod mjerenja u kiveti s razmakom između radnih površina od 5 mm do 1.21.4 opt. jedinice pri mjerenju u kiveti s razmakom između radnih površina od 10 mm, zatim dodajte 1 g kieselguhra ili silikagela, samljevenog u prah s česticama ne većim od 1 mm, i protresite. Otopina se filtrira kroz nabrani filter papir.

1 GOST 4453-76. Drveni prah za aktivno posvjetljivanje drva.

Uz izmjene i dopune. Tehnički podaci. Uvod 01.01.93. Moskva: Izdavačka kuća

Dartov, 1993. 23 str.

Optička gustoća dobivene otopine melase mjeri se na fotoelektričnom kolorimetru s filtrom plave svjetlosti valne duljine 40 nm. Kao kontrolna otopina koristi se destilirana voda.

Oprema:

Fotoelektrični kolorimetar tipa FEK-M;

Volumetrijska tikvica prema GOST 1770-74 kapaciteta 250 cm3;

Voda za kupanje;

Kieselguhr ili silikagel stupnja KSK prema GOST 3956-76;

Ugalj za sijevanje - uzorak;

Destilirana voda;

Filter papir.

Provođenje analize

Odvaga se 0,5 g analiziranog i oglednog ugljena, s greškom ne većom od 0,01 g, stavi u tikvice s ravnim dnom i doda se 100 cm3 otopine melase. Sadržaj tikvica se zagrijava u kupelji na 80 °C uz neprekidno mućkanje i održava na toj temperaturi 5 minuta bez prestanka mućkanja. Nakon mućkanja, otopine se odmah filtriraju kroz papirnati filtar, odbacujući prve dijelove filtrata. Otopine nakon filtracije trebaju biti potpuno prozirne.

Otopina se ohladi na sobnu temperaturu i odredi se njihova optička gustoća u odnosu na destiliranu vodu pod uvjetima koji odgovaraju određivanju optičke gustoće početne otopine melase.

Obrada rezultata

Adsorpcijska aktivnost analiziranog ugljena za melasu (X1) u postotku izračunava se formulom

gdje je d optička gustoća početne otopine melase; d1 je optička gustoća otopine tretirane referentnim ugljikom; d2 je optička gustoća otopine tretirane analiziranim ugljikom.

Rezultat se uzima kao aritmetička sredina dva paralelna određivanja, dopuštena razlika između kojih ne smije biti veća od 5 abs. %2.

2 GOST 4453-76. Drveni prah za aktivno posvjetljivanje drva.

Uz izmjene i dopune. Tehnički podaci. Uvod 01.01.93. M.: Izdavačka kuća za standarde, 1993. 23 str.

Melasa je univerzalna modelna tvar za procjenu kvalitete aktivnog bistrenja ugljena u prahu, koji se koristi u onim industrijama u kojima se provodi pročišćavanje (ili bistrenje) visokomolekularnih tehnoloških proizvoda i intermedijera. Postoje 4 vrste melase: rafinirana, trska, sirova i repa. Melasa tvrtke "CESA" je trska. Melasa, koja se koristi u analizi ruske AC prema GOST 4453-74, je šećerna repa.

Naravno, različito podrijetlo melase objektivno uzrokuje neke neprincipijelne razlike, koje se otkrivaju tijekom spektroskopskih istraživanja u IR području. Općenito, IR spektri dviju melasa su identični (slika 2), s izuzetkom područja niske frekvencije (1300-650 cm-1), poznatog kao područje "otiska prsta", gdje je svaki spoj u ovom intervalu ima svoju specifičnu spektralnu krivulju. U nastavku (Tablica 1) dani su podaci za obje melase na karakterističnim frekvencijama.

stol 1

Karakteristike melase

Br. Francuska melasa, cm 1 Tvornička melasa, cm 1

1 1000 1000 (rame)

2,930 (str. int.) 930 (rame)

3 850-870 (W) 910 (W)

4 835 870 (n.)

5 780 (rame) 780

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

Riža. 2. IR spektri dviju melasa: - melasa domaće repe; - Francuska melasa od trske

Spektri dviju melasa snimljeni u UV i vidljivom području (slika 3) pokazuju da su njihove apsorpcijske krivulje slične jedna drugoj. U ultraljubičastom (<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).

tablica 2

Bojila Francuska melasa Tvornička melasa

Lužnati produkti razgradnje invertnih šećera, % 70-75 70

Melanoidini, % 20-25 25-30

Karamela, % 5 0-5

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

Riža. 3. Spektri dviju melasa u UV i vidljivom području: - melasa domaće repe; - Francuska melasa od trske

Dobiveni rezultati dobro se slažu s eksperimentalnim podacima dobivenim od strane osoblja MTIPP-a, koji su proučavali sve vrste melasa metodom odvajanja gel filtracijom.

U primijenjenom smislu, vizualna usporedba dviju melasa omogućila je uočiti sljedeće:

Malo kašnjenje u brzini otapanja francuske melase u vodi;

Početna (sirupasta) melasa tvrtke CESA nekoliko je puta koncentriranija od ruske.

Korištenje melase kao adsorbensa je klasična, dobro poznata metoda, ali objektivna procjena svih nama poznatih metoda korištenja prirodne melase neizbježno dovodi do identifikacije jednog velikog nedostatka svojstvenog svim melasama. Naime, oni su u velikoj mjeri podložni promjenama kvalitativne i kvantitativne prirode, što je pak određeno različitim prirodnim i klimatskim uvjetima podrijetla osnovne sirovine. Drugim riječima, nestabilnost sastava adsorbensa-boje (melasa) jednako je negativna točka kako za rusku metodologiju prema GOST 4453-74, tako i za metodologiju tvrtke CECA. Što se tiče prve metode, zaključak je potvrđen dugogodišnjim iskustvom ruskih laboratorija, a drugi - literaturnim podacima sličnih studija.

Također treba napomenuti još jednu, po našem mišljenju, negativnu točku u metodologiji prema GOST 4453-74 iu metodologiji tvrtke "SECA". To je potreba za korištenjem referentnog ugljena. Uz poteškoće pri odabiru referentnog ugljena sa strogo određenim karakteristikama, smatramo da je temeljno pogrešno koristiti ga kao jedinstveni usporedni standard za kontrolu kvalitete industrijsko aktivnih ugljena za bistrenje, čija priroda nije ista (alkalna, kisela ).

U praktičnom smislu, ovladavanje metodom određivanja melasnog broja koju koristi tvrtka CECA omogućilo je da se otkrije sljedeće: francuska metoda je na kvalitativno višoj razini od ruske, iako je suština metoda i glavno jelo operacije su iste. Razina francuske metodologije određena je posebnim detaljima razvoja, temeljitim višefaznim pripremnim razdobljem prije izravne analize, zasićenošću laboratorijskom opremom i instrumentima. Algoritam za izvođenje izračuna na temelju mjerenja uključuje nekoliko koraka, što ih prirodno komplicira. Indeks sposobnosti pročišćavanja, za razliku od standardne ruske metode, bezdimenzionalna je vrijednost (broj melase), koja uključuje niz relativnih vrijednosti i konstanti.

Općenito, provedba tehnike zahtijeva visokokvalificiranog laboratorijskog pomoćnika.

Potpuna reprodukcija CECA metodologije u našim uvjetima nije bila moguća jer nismo bili u mogućnosti ispuniti sve uvjete. Na primjer:

Clarcel DIC reagens, po pretpostavljenoj analogiji, zamijenjen je nama poznatim kieselguhrom;

Od laboratorijske opreme CECA nemamo Durierove nabrane filtere (zamijenjeni su filterima od presavijenog papira) i nismo koristili vakuumske posude s lončićima za filtriranje.

Uzimajući u obzir niz aproksimacija i pretpostavki, rezultati analiziranih uzoraka u procesu svladavanja CECA metodologije izgledaju kako slijedi (Tablica 3).

Tablica 3

Ispitivanje aktivnim ugljenom

Broj melase uzorka (CESA) Adsorpcijska aktivnost, % (GOST 4453-74)

SR (Francuska) 363 174

ŒV (Francuska) 335.169

OU-A (RF) 150 109

Etalon (RF) 136 100

Na temelju prikazane tablice dobiveni rezultati mogu se protumačiti na sljedeći način: zbog posebne konstrukcije algoritma mjerenja i izračuna u francuskoj metodi, ona se pokazuje pokretljivijom, osjetljivijom u ocjeni kvalitete ugljena. Razlika u aktivnosti između uzoraka ugljena, primjerice SR i CXV, ruskom je metodom gotovo eliminirana, dok analizom CECA metodom utvrđuje se njihova različita kvaliteta. Postizanje takve jasnoće u prikazivanju kakvoće ugljena rezultat je dubokog znanstvenog proučavanja analize uz uključivanje potrebne laboratorijske opreme.

Dakle, provedena istraživanja pokazuju da je CECA metoda osjetljivija od domaće, te omogućuje suptilnije razlikovanje aktivnog ugljena po kvaliteti. Ove značajke francuske metodologije treba uzeti u obzir pri poboljšanju domaće standardne metodologije.

Bibliografija

1. Baklanova O.N. Mikroporozni sorbenti ugljika na bazi biljnih sirovina / Russian Chemical Journal. - 2004. - br. 3. - S. 89-94.

2. Kingle H., Bader E. Aktivni ugljeni i njihova industrijska primjena. - L.: Kemija, 1984. - 216 str.

3. Koganovsky A.M., Levchenko T.M., Kirichenko V.A. Adsorpcija otopljenih tvari. - L.: Naukova Dumka, 1977. - 223 str.

4. Roshchina T. M. Adsorpcijski fenomeni i površina / Obrazovni časopis Sorosovsky. - 1998. - br. 2. - S. 89-94.

5. Shumyatsky Yu.I. Adsorpcijski procesi: udžbenik. džeparac. -M., 2005. - 164 str.

6. Keltsev N.V. Osnove adsorpcijske tehnologije. - M.: Kemija, 1984. - 592 str.

7. Avgushevich I.V., Bronovets T.M. Standardne metode za ispitivanje ugljena. Klasifikacija ugljena. - M.: NTK "Trek", 2008. - 368 str.

8. Petrodarco aktivni ugljeni - učinkoviti aktivni ugljeni za uklanjanje makromolekularnih spojeva i čestica mineralnog ulja iz apsorpcijskih otopina [Elektronički izvor] // Norit Digital Library. - 2011. - URL: http://tdtka.ru/wp-content/uploads/ 2012/10/3.2.-Aktivirovannyie-ugli-Petrodarco.pdf (datum pristupa: 5.10.2014.).

9. Silin M.P. tehnologija šećera. - M.: Knjiga na zahtjev, 1967. - 625 str.

1. Baklanova O.N. Mikroporistye uglerodnye adsorbenty na osnovi rastitelnogo syrya. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal, 2004, br. 3, str. 89-94 (prikaz, ostalo).

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

3. Koganovskiy A.M., Levchenko T.M., Kirichenko T.A. Adsorbtsiya rastvorennykh veschestv. Lenjingrad: Naukova Dumka, 1977. 223 str.

4. Roschina T.M. Adsorbtsionnye yavleniya i poverkhnost. Sorosovskiy obrazovatelnyy zhurnal, 1998, br. 2, str. 89-94 (prikaz, ostalo).

5. Shumyatskiy Yu.I. Adsorbtsionnye procesi. Moskva, 2005. 164 str.

6. Keltsev N.V. Osnovy adsorbtsionnoy techniki. Moskva: Khimiya, 1984. 592 str.

7. Avgushevich I.V., Bronovets T.M. Standardna metoda je pyrtaniya ugley. Klassifikatsia ugley. Moskva: NTK "Trek", 2008. 368 str.

8. Aktivirovannye ugli Petrodarco - effektivnye activirovannye ugli za udaleniya vysokomolekulyarnykh soedineniy i chastits mineralnykh masel iz adsorbtsionnykh rastvorov. Norit Digital Library, 2011., dostupno na: http://tdtka.ru/wp-content/uploads/2012/10/3.2.-Aktivirovannyie-ugli-Petrodarco.pdf (pristupljeno 5. listopada 2014.).

9 Silin M.P. Tehnologija sahara. Moskva: Kniga po trebovaniyu, 1967. 625 str.

Belousov Konstantin Sergeevich (Perm, Rusija) - postdiplomski student Odsjeka za znanost o praškastim materijalima, Permsko nacionalno istraživačko politehničko sveučilište (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29, e-mail: [e-mail zaštićen]).

Minkova Anfisa Andreevna (Perm, Rusija) - studentica master studija Odsjeka za znanost o praškastim materijalima Nacionalnog istraživačkog politehničkog sveučilišta u Permu (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-mail: [e-mail zaštićen]).

Generalova Ksenia Nikolaevna (Perm, Rusija) - studentica master studija Odsjeka za znanost o praškastim materijalima Nacionalnog istraživačkog politehničkog sveučilišta u Permu (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-mail: [e-mail zaštićen]).

Olontsev Valentin Fedorovich (Perm, Rusija) - doktor tehničkih znanosti, profesor Odsjeka za znanost o praškastim materijalima Nacionalnog istraživačkog politehničkog sveučilišta u Permu (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-mail: [e-mail zaštićen]).

O autorima

Konstantin S. Belousov (Perm, Ruska Federacija) - diplomirani student, odjel za praškaste materijale, Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište u Permu (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Ruska Federacija, e-pošta: [e-mail zaštićen]).

Anfisa A. Minkova (Perm, Ruska Federacija) - studentica master studija, Odsjek za praškaste materijale, Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište u Permu (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Ruska Federacija; e-mail: [e-mail zaštićen]).

Kseniya N. Generalova (Perm, Ruska Federacija) - studentica master studija, Odsjek za praškaste materijale, Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište u Permu (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Ruska Federacija, e-mail: [e-mail zaštićen]).

Valentin F. Olontsev (Perm, Ruska Federacija) - doktor tehničkih znanosti, profesor, Odsjek za praškaste materijale, Permsko nacionalno istraživačko politehničko sveučilište (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Ruska Federacija; e-mail: [e-mail zaštićen]).

Tema: Ispitivanje adsorpcijske sposobnosti aktivnog ugljena

Istraživački rad

Završeno:

Ermakova Ksenia, Romanchuk Leonid, učenici 8A razreda

Voditelj: Rybakova Elena Nikolaevna,

profesorica kemije.


Cilj: Upoznajte se s adsorpcijskim kapacitetom aktivnog ugljena

  • Zadaci :
  • 1. Proučite literaturu o ovom pitanju.
  • 2. Provedite pokus s aktivnim ugljenom i izvedite odgovarajuće zaključke.
  • 3. Proučiti povijest stvaranja prve plinske maske.

Predmet proučavanja: adsorpcija tvari.

Predmet proučavanja: adsorpcija aktivnog ugljena.

Metode istraživanja: teorijski, empirijski, eksperimentalni


Hipoteza:

  • Želimo se u praksi uvjeriti da aktivni ugljen zaista ima neobična i zanimljiva svojstva te da može apsorbirati i plinovite tvari i tvari iz otopina.

AKTIVIRANO

Aktivni ugljik

UGLJEN


AKTIVIRANO

UGLJEN JE:

POROZNA TVAR KOJA SE PROIZVODI OD RAZLIČITIH MATERIJALA ORGANSKOG PODRIJETLA KOJI SADRŽE UGLJENIK: DRVENI UGLJEN, UGLJENI KOKS I NAFTNI KOKS.

SADRŽI VELIKI BROJ PORA I STOGA IMA VRLO VELIKU SPECIFIČNU POVRŠINU PO JEDINICI MASE, KAO REZULTAT ČEGA IMA VISOKU SPOSOBNOST SORPCIJE. PRIMJENJUJE SE U MEDICINI I INDUSTRIJI ZA ODVAJANJE RAZLIČITIH TVARI.


  • Adsorpcija – apsorpcija plinova, para ili tekućina površinskim slojem krutine (adsorbent) ili tekućine

Naše istraživanje

Fenomen adsorpcije

demonstrirat ćemo na

sljedeće pokuse.

Iskustvo #1

Trebamo:

  • 2 tikvice ravnog dna.
  • špiritusna lampa
  • Šibice
  • 2 žlice za spaljivanje tvari.
  • Cvijeće
  • Sumpor
  • Aktivni ugljik

U svaku tikvicu ravnog dna stavimo cvijet. U tikvicu br. 3 stavljamo zdrobljeni aktivni ugljen. U svaku goruću žlicu stavimo malu količinu sumpora. Žlice unosimo u plamen alkoholne lampe. Nastavite zagrijavati dok sumpor ne počne gorjeti. Sada stavljamo svaku žlicu u tikvicu br. 2 i br. 3, čvrsto zatvorimo poklopac. Nakon nekog vremena, u tikvici br. 2 vidimo da je cvijet izgubio boju, au tikvici br. 3 cvijet ostaje iste boje.


Zaključak iz iskustva br.1

  • U pokusu br. 1 aktivni je ugljen apsorbirao sumporni oksid, a boja cvijeta u tikvici br. 3 ostala je nepromijenjena. U tikvici br. 2 nastali sumporni oksid (IV) promijenio je boju cvijeta. To znači da je aktivni ugljen dobar adsorbent plina. .

Iskustvo #2

Trebamo:

  • papirni filter
  • Mjerni cilindar
  • 2 čaše
  • Aktivni ugljik
  • Supstanca lakmus (otopina)

U čašu br. 1 i br. 2 ulijte lakmus. Dodati zdrobljeni aktivni ugljen u čašu br. 2 i promiješati. Zatim se ova otopina propusti kroz papirnati filter. Nakon filtriranja otopinu uspoređujemo s otopinom u čaši br.1. I vidimo da je filtrirana otopina obezbojena.


Zaključci o iskustvu br. 2 i br. 3

  • U pokusu br. 2 otopina je postala bezbojna kao rezultat adsorpcije aktivni ugljik otopljena obojena tvar.
  • Aktivni ugljik selektivno upija tvari iz otopina, što je povezano s veličinom molekula otopljenih tvari .

Zaključak

  • U praksi smo se uvjerili da aktivni ugljen zaista ima neobična adsorbirajuća svojstva. Naime, na temelju znanja o aktivnom ugljenu N.D.Zelinski je izumio gas masku. Ponosni smo što je naš sunarodnjak prvi izumio gas masku i time spasio mnoge ljudske živote.
  • Čovječanstvo, koje se neprestano usavršava na raznim poljima, ima vrlo male šanse pronaći jači apsorber od aktivnog ugljena. Stoga, proučavajući kemiju, nadamo se da ćemo nastaviti proširivati ​​svoje znanje i naučiti više o svojstvima sastavnih objekata okolnog svijeta.

POVIJEST GAS MASKE

1915. GODINE PROFESOR NIKOLAJ DMITRIJEVIČ ZELENSKI SMATRAO JE UGLJEN NAJUČINKOVITIJIM ASORBENTOM OTROVNIH TVARI. PRONAŠAO JE NAČINE DA GA AKTIVIRA, TJ. ZNAČAJNO POVEĆANJE POROZNOSTI. JEDAN GRAM AKTIVNOG UGLJENA EKSTREMNO RAZVIJENE KAPILARNOSTI IMA UPIJAJUĆU POVRŠINU OD 15 KVADRATNIH METARA.



Pregled materijala

Uvod

Pojave adsorpcije izuzetno su raširene u živoj i neživoj prirodi. Stijene i tla su ogromni stupovi s adsorbentima, kroz koje se kreću otopine vode i plina. Plućno tkivo sisavaca slično je adsorbensu - nosaču na kojem se drži hemoglobin krvi koji osigurava prijenos kisika u tijelo. Mnoge funkcije žive stanice povezane su sa sposobnošću njihove površine da apsorbira hranjive tvari koje dolaze izvana. Čak i naša osjetila, kao što su miris i okus, ovise o adsorpciji molekula odgovarajućih tvari u nosnoj šupljini i na jeziku.

Fenomen adsorpcije je poznat već jako dugo. Prirodni materijali poput pijeska i zemlje korišteni su za pročišćavanje vode od osvita ljudskog društva. Krajem 18. stoljeća K. Scheele i istodobno F. Fontana otkrili su sposobnost svježe kalciniranog drvenog ugljena da upija različite plinove u volumenima nekoliko puta većim od vlastitog volumena. Ubrzo je postalo jasno da količina apsorbiranog volumena ovisi o vrsti ugljena i prirodi plina.

ONI. Lovitz je 1785. godine otkrio fenomen adsorpcije ugljika u tekućem mediju, detaljno ga proučavao i predložio korištenje ugljena za pročišćavanje lijekova, alkohola, vina i organskih spojeva. Lovitz je pokazao da drveni ugljen može brzo pročistiti pokvarenu vodu i učiniti je pitkom. A sada glavni princip rada filtera za vodu su ugljični materijali, naravno, moderniji od prirodnog ugljena.

Adsorpciju otrovnih tvari iz zraka koristio je N.D. Zelinsky prilikom stvaranja plinske maske tijekom Prvog svjetskog rata.

Danas adsorpcija čini temelj mnogih industrijskih operacija i znanstvenih istraživanja. Adsorpcija se koristi za pročišćavanje plinova od nečistoća i štetnih tvari, za izdvajanje vrijednih proizvoda iz otopina, kao što su spojevi rijetkih metala, te za odvajanje raznih kemikalija.

Proučavanja adsorpcije, kao procesa koji se odvija na površini tvari, usko su povezana s razvojem tehnologije poluvodiča, medicine, građevinarstva i vojnih poslova. Adsorpcijski procesi igraju ključnu ulogu u odabiru strategije zaštite okoliša.

Svrha studije: pretraživanje i proučavanje podataka o adsorpciji, postavljanje i opis pokusa koji pokazuju fenomen adsorpcije.

Za postizanje cilja postavljeni su sljedeći zadaci:

1. Traženje i generalizacija informacija o fenomenu adsorpcije.

2. Razmatranje raznih vrsta adsorbenata.

3. Postavljanje i opis pokusa koji demonstriraju pojavu adsorpcije.

4. Analiza rezultata dobivenih tijekom pokusa adsorpcije.

5. Pisanje zaključaka i zaključaka o procesu proučavanja pojave adsorpcije.

6. Izrada prototipova uređaja, modela.

7. Proučavanje svih mogućnosti takvog procesa kao što je adsorpcija.

Prilikom pisanja rada korištene su sljedeće metode istraživanja: povijesna metoda, metoda analize literature o adsorpciji i njezinoj primjeni, eksperimentalna metoda.

Poglavlje 1

Adsorpcija. Opće informacije

Adsorpcija- upijanje plinovitih ili otopljenih tvari površinom čvrste tvari.

Obrnuti proces - oslobađanje ovih apsorbiranih tvari - desorpcija.

Adsorpcija je univerzalna i sveprisutna pojava koja se događa uvijek i svugdje gdje postoji sučelje između tvari. Najveću praktičnu važnost ima adsorpcija površinski aktivnih tvari i adsorpcija nečistoća iz plina ili tekućine posebnim visoko učinkovitim adsorbensima. Razni materijali s visokim specifična površina(površina 1 g adsorbensa): porozni ugljen (najčešći oblik je aktivni ugljen), silika gelovi, zeoliti i neke druge skupine prirodnih minerala i sintetskih tvari.

Tvar na čijoj se površini događa adsorpcija naziva se adsorbent, i tvar apsorbirana iz plina ili tekućine - adsorbat. Ovisno o prirodi interakcije između molekule adsorbata i adsorbensa, adsorpcija se obično dijeli na fizička adsorpcija i kemisorpcija. Manje jaka fizička adsorpcija nije popraćena značajnim promjenama u molekulama adsorbata. Uzrokovana je međumolekularnim silama koje vežu molekule u tekućinama i nekim kristalima i očituju se u ponašanju visoko komprimiranih plinova. Tijekom kemisorpcije molekule adsorbata i adsorbensa tvore kemijske spojeve. Adsorpciju često pokreću fizičke i kemijske sile, tako da ne postoji jasna granica između fizičke adsorpcije i kemosorpcije.

Količina adsorpcije, odnosno količina adsorbiranog plina (ili pare) izražava se u različitim jedinicama, ali najčešće u molovima adsorbirane tvari na 1 g adsorbensa. Jasno je da je adsorpcijska vrijednost određene tvari to veća što je površina adsorbensa za tu tvar pristupačnija. Stoga je specifična površina S dana kao karakteristika čvrstih tijela.

Odvojene vrste adsorpcije ( kemisorpcija, fizička adsorpcija, aktivirana adsorpcija) u praksi se često pojavljuju istovremeno. Tako se vrlo često fizikalna i aktivirana adsorpcija kombiniraju, a na niskim temperaturama se pretežno odvija - prva, a na visokim druga. Unatoč osobitosti razmatranih pojava, ne postoje posebne sile koje uzrokuju adsorpciju. Ovdje djeluju samo uobičajene sile međusobnog privlačenja između atoma i molekula, uslijed čega nastaju veze između apsorbirane tvari i apsorbera.

Ovaj proces je također vrlo učinkovit u poboljšanju okoliša. Svakodnevno se u atmosferu oslobađa velika količina ugljičnog dioksida, što uzrokuje efekt staklenika i klimatske promjene. Ugljični dioksid uzrokuje veliku štetu ljudskom zdravlju. Povećana koncentracija ugljičnog dioksida utječe na ljudsko zdravlje, budući da pod njegovim utjecajem pH krvi pada, što dovodi do acidoze, minimalni učinak posljedice acidoze je stanje pretjerane ekscitacije i umjerena hipertenzija. Kako se stupanj acidoze povećava, javlja se pospanost i stanje tjeskobe. Jedna od posljedica ovih promjena je smanjenje želje za vježbanjem i uživanjem u tjelesnoj aktivnosti. Znanstvenici su otkrili da ugljični dioksid, čak iu niskim koncentracijama, negativno utječe na staničnu membranu čovjeka i može dovesti do takvih biokemijskih promjena u tijelu kao što su povećanje CO 2, povećanje koncentracije bikarbonatnih iona, acidoza itd. kao dušikov dioksid (NO 2)

2. Poglavlje

KRISTALNA POVRŠINA

Tijekom Prvog svjetskog rata Njemačka je bila prva od sila koja je upotrijebila kemijska bojna sredstva. Kada se saznalo za ovaj zločin, veliki znanstvenik Nikolaj Dmitrijevič Zelinski izumio je poseban uređaj koji je štitio ljude od vojnih kemikalija. Ovaj uređaj se zove karbonska plinska maska, koja je spasila živote desetaka tisuća nevinih ljudi. Maska koju je razvio Zelinsky prototip je moderne plinske maske. Kutija ispunjena ugljenim prahom je glavni dio gas maske. Zatim ćemo pokušati razumjeti na čemu se temelji djelovanje takvog praha i kako može zaštititi od djelovanja otrovnih plinova.

Mali, ali dalek

Pretpostavimo da se u kutiji plinske maske umjesto ugljenog praha nalazi komad ugljena iste mase. Pitam se što će se dogoditi ako uđete u zonu napada plinom s takvom plinskom maskom? Može li zaštititi od otrovnih plinova? Ispostavilo se da nije. Cijeli problem je u puderu iz kutijice. Pa, što onda razlikuje prah od jednostavnog komada ugljena?Posebno pripremljeni ugljen, koji se naziva aktivirani, koristi se u plinskoj maski. Takav ugljen ima mnogo veću površinu po jedinici mase, po čemu se razlikuje od običnog ugljena. Podsjeća na stablo koje je izjedalo crvima jer su mu čestice izrešetane porama. Površina aktivnog ugljena po jedinici mase, koja se naziva specifična površina, ispada da je milijunima puta veća od specifične površine čvrstog komada. Jedan gram aktivnog ugljena ima površinu veću od 1000 m 2 . Zamislite samo: mali komad, posebno pripremljen i samljeven u prah, dobiva ogromnu površinu. U takvom prahu nemali dio molekula i atoma pojavljuje se na površini. I upravo ta činjenica objašnjava zaštitni učinak plinske maske: budući da površinski atomi ugljena "zadržavaju" atome otrovnih plinova koji prolaze u masku za disanje. Zašto onda površinski atomi mogu apsorbirati otrovni plin, ali ne u velikoj količini? Shvatit ćemo.

Zašto je atom neugodan na površini?

Dobro nam je poznato da kristal ima uređenu i simetričnu rešetku, u kojoj svaki atom zauzima strogo određeno mjesto. Atomi kristala, zauzvrat, međusobno djeluju, i kao rezultat toga, svaki atom tvori stabilne "veze" sa svojim susjedima. Broj najbližih susjeda atoma u određenoj kristalnoj rešetki naziva se koordinacijski broj i karakteristika je kristala. Bilo gdje unutar kristala, atom će uvijek imati broj susjeda jednak koordinacijskom broju. Što ako je atom na površini?

Zamislite kristal koji je u vakuumu. Atomi koji se nalaze na površini nemaju susjede sa svih strana, s jedne strane atoma uopće nema (slika 1). Stoga možemo zaključiti da atom na površini ima drugačiji koordinacijski broj od atoma unutar kristala.

Na primjer, atom unutar kristala s kubičnom rešetkom (kao na slici 1) ima šest susjeda, dok atom na površini ima samo pet. Posljedično, dio mogućih veza površinskog atoma ostaje neiskorišten, a energija takvog atoma veća je od energije atoma koji živi unutar kristala. Postojanje površine je energetski nepovoljno jer povećava energiju kristala u cjelini. Površinski atomi teže ući unutar kristala, okružiti se svojim izvornim atomima, koristiti sve moguće veze i time smanjiti svoju energiju. Međutim, svaki pravi kristal zauzima ograničeno područje prostora, površina postoji i netko mora biti na njoj. Štoviše, atomi su na površini ne zbog bilo kakve "greške", već slučajno. Kao u poznatoj pjesmi: "Neka netko ima sreće, ali netko ne."

Dakle, vidimo da je formiranje površine povezano s određenim energetskim troškovima, a glavna karakteristika površine je površinska energija - energija potrebna za stvaranje površine jedinice površine.

Do sada smo govorili o kristalu u vakuumu. Međutim, obično se tvari nalaze u stvarnom okolišu, a interakcija s okolišem počinje upravo s površine.

Poglavlje 3

Vrste adsorbenata

Adsorbenti se dijele na neporozan i porozan. Specifična površina neporozan adsorbensa kreće se od stotinki do stotina m 2 /g. Može se procijeniti kako se povećava površina kocke čvrstog tijela s bridom od 1 cm kao rezultat drobljenja u kocke iste veličine s bridom od 500 nm (1 nm=1×10 -9 m). Ispostavilo se da se površina malih kockica povećava 20.000 puta.

porozan Adsorbenti se razlikuju po prisutnosti sustava pora (kanala), koji su šupljine u čvrstom tijelu, obično međusobno povezane i imaju različite oblike i veličine. U većini poroznih tijela unutarnja površina pora je desetke, stotine pa čak i tisuće puta veća od vanjske. Zanimljivo je da 1 cm 3 konvencionalnog poroznog silicijevog dioksida ima površinu od oko 90 m 2 .

Krutine ili tekućine koje imaju veliku specifičnu površinu i koriste se za apsorpciju plinova, para ili otopljenih tvari. Djelovanje adsorbenata karakterizira količina tvari koju apsorbira jedinica njihove mase ili volumena. Maksimalna aktivnost koju postiže trenutak ravnoteže pri danoj temperaturi i koncentraciji apsorbirane tvari u plinovitoj fazi je ravnotežna statička aktivnost.

Različiti materijali s visokom specifičnom površinom mogu djelovati kao čvrsti apsorberi plina i pare: porozni ugljen (najčešći oblik je aktivni ugljen) i mineralni adsorbenti: silikagel, aluminosilikagel, razne ionsko-izmjenjivačke smole, zeoliti, kao kao i neke druge skupine prirodnih materijala i sintetičkih tvari.

3.1 Prirodni adsorbensi

Prirodni adsorbenti dobiveni iz biljnih ili mineralnih sirovina također imaju razvijenu poroznu strukturu.

Prirodni adsorbenti uključuju neke vrste gline, tripoli, tikvice, dijatomiti, boksiti, serpentin, ascanglina, krimska kobilica, natrolit, kaolin.

Dobri prirodni adsorbenti su donji sedimenti, pogotovo one blatne. Oni su sposobni akumulirati povećane koncentracije onečišćujućih tvari u odnosu na njihov sadržaj u vodi istog rezervoara.

aktivni ugljeni- adsorbenti organskog podrijetla (od ugljena, treseta, drvnih materijala, otpadaka od proizvodnje papira, životinjskih kostiju, ljuski oraha, sjemenki voća itd.) Aktivni ugljen je ugljen posebno tretiran da oslobodi svoje pore od smolastih tvari i poveća adsorpcijsku površinu. Vrlo često tvari biljnog podrijetla služe kao materijali koji sadrže ugljik za proizvodnju aktivnog ugljika. Stoga se naziv aktivnog ugljena često povezuje s nazivom sirovine: ugljen, šećer, krv, kost.

Imaju izvrsna adsorpcijska svojstva, zbog svoje porozne strukture apsorbiraju širok spektar štetnih tvari - otrove, toksine, teške metale, plinove.

Aktivni aluminij

prirodni zeoliti(molekularna sita) su kristali koji se odlikuju porama strogo definiranih veličina, stoga ove kristale mogu adsorbirati samo one molekule čiji je promjer manji ili jednak veličini pora upotrijebljenog adsorbensa. Njihova upotreba je vrlo široka: od korištenja kao katalizatora za mnoge petrokemijske procese i procese rafiniranja nafte do pijeska za mačke i dodataka hrani za životinje i ptice koji nadoknađuju potrebu za mineralima i poboljšavaju metabolizam zahvaljujući svojim adsorpcijskim svojstvima.

Od prirodnih zeolita, uključujući oblike s visokim udjelom silicija otporne na kiselinu, poznati su klinoptilolit, mordenit i erionit. Sadržaj vlastitih zeolita u nekim ležištima doseže 80-90%, au nekim slučajevima i prelazi te vrijednosti. Iz razvijenih ležišta prirodni zeoliti dolaze u obliku zrnaca nepravilnog oblika određenih veličina, dobivenih drobljenjem i naknadnim razvrstavanjem odgovarajućih stijena koje sadrže zeolit. Međutim, prisutnost različitih nečistoća i pridruženih stijena u prirodnim zeolitima, kao i teškoća obogaćivanja, otežava njihovu značajniju primjenu za rješavanje problema čišćenja ispušnih plinova u industrijskim uvjetima.

silikonski gel je osušeni gel silicijeve kiseline. Silikagel se obično dobiva djelovanjem klorovodične ili sumporne kiseline na vodeno staklo. Proizvedeni silika gelovi razlikuju se po veličini pora i čestica. Silikagel se uglavnom koristi za sušenje zraka, ugljičnog dioksida, vodika, kisika, dušika, klora i drugih industrijskih plinova.

3.2 Umjetni adsorbensi

Alumogelovi

Aktivni aluminij dobiven iz komercijalnog aluminijevog hidroksida obradom s kaustičnom sodom i taloženjem s dušičnom kiselinom. Koristi se kao sušač u raznim procesima kemijske, petrokemijske industrije, posebice pri sušenju prirodnog plina i drugih ugljikovodičnih plinova u tekućem i plinovitom stanju.

Glavne marke aktivne glinice proizvedene u domaćoj industriji su cilindrične granule promjera 2,5-5,0 mm i duljine 3-7 mm, kao i kuglične granule prosječnog promjera 3-4 mm. Specifična površina aluminijskih gelova je 170-220 m2/g, ukupni volumen pora je u rasponu od 0,6-1,0 cm3/g, prosječni radijus pora i gravimetrijska gustoća cilindričnih i sferičnih granula su (6-10 ) * 10-9, odnosno (3-4)*10-9 m i 500-700 i 600-900 kg/m3. Za razliku od silika gela, alumogel je otporan na vlagu. Koriste se za hvatanje polarnih organskih spojeva i suhih plinova.

Zeoliti

Oni su aluminosilikati koji sadrže okside alkalnih i zemnoalkalijskih metala i karakterizirani su pravilnom strukturom pora, čije su dimenzije razmjerne veličini molekula, što je odredilo i njihov drugi naziv - "molekularna sita". Opća kemijska formula zeolita je Me2 / nO * Al2O3 * xSiO2 * yH2O, (gdje je Me kation alkalijskog metala, n je njegova valencija). Kristalnu strukturu (aluminosilikatni kostur) zeolita čine tetraedri SiO4 i A1O4, njihov višak negativnog naboja kompenzira se pozitivnim nabojem odgovarajućih metalnih kationa. Kationi zeolita pod određenim uvjetima njihove obrade mogu se zamijeniti odgovarajućim kationima otopina u kontaktu s njima, što omogućuje da se zeoliti smatraju kationskim izmjenjivačima. Apsorpcija tvari odvija se uglavnom u adsorpcijskim šupljinama zeolita, koje su međusobno povezane ulaznim prozorima strogo definiranih veličina. Kroz prozore mogu prodrijeti samo molekule čiji je kritični promjer (promjer duž najmanje osi molekule) manji od promjera ulaznog prozora.

Zeoliti se dobivaju sintetičkim putem i iskopavaju se tijekom razvoja prirodnih ležišta. Među mnogim desecima različitih sintetskih zeolita, komercijalno proizvedeni zeoliti opće namjene marki NaA, CaA, CaX i Max, koji se karakteriziraju promjerom ulaznog prozora, uglavnom se koriste za rješavanje problema čišćenja plinova. Sintetski zeoliti se komercijalno proizvode u obliku cilindričnih i sferičnih granula, promjera kojih je obično 2-5 mm, proizvedenih sa ili bez veziva (10-20% gline) (u potonjem slučaju, mehanička čvrstoća granula je viši).

Zeoliti imaju najveći adsorpcijski kapacitet za parove polarnih spojeva i tvari s višestrukim vezama u molekulama.

Zeolit ​​NaA može adsorbirati većinu komponenti industrijskih plinova čiji kritični promjer molekula ne prelazi 4*10-9m.

Te tvari uključuju H2S, CS2, CO2, NH3, niže dienske i acetilenske ugljikovodike, etan, etilen, propilen, organske spojeve koji sadrže jednu metilnu skupinu u molekuli, a pri niskim temperaturama sorpcije i CH4, Ne, Ar, Kr, Xe, O2 , N2, CO. Ovaj zeolit ​​ne adsorbira propan i organske spojeve s više od tri ugljikova atoma po molekuli.

CaA zeolit ​​karakterizira povećana stabilnost u blago kiselom okruženju, što predodređuje mogućnost njegove primjene u procesima dekarbonizacije i odsumporavanja plinova. Ovaj zeolit ​​može adsorbirati ugljikovodike i normalne alkohole.

Zeoliti tipa X adsorbiraju sve vrste ugljikovodika, organski sumpor, dušikove i kisikove spojeve, halogenirane ugljikovodike, penta- i dekaboran. Uz potpunu zamjenu natrijevog kationa kalcijevim kationom, CaX zeolit, za razliku od NaX zeolita, ne adsorbira aromatske ugljikovodike i njihove derivate s razgranatim radikalima.

Zeoliti, kao i silika gelovi i aktivni aluminijev oksid, karakterizirani su značajnim kapacitetom sorpcije vodene pare. Osim toga, zeoliti se odlikuju očuvanjem dovoljno visoke aktivnosti za odgovarajuće ciljne komponente na relativno visokim (do 150-250 ° C) temperaturama. Međutim, u usporedbi s drugim vrstama industrijskih adsorbenata, oni imaju relativno mali volumen adsorpcijskih šupljina, zbog čega ih karakteriziraju relativno male granične vrijednosti adsorpcije. Gravimetrijska gustoća sintetskih zeolita je 600-900 kg/m3.

ionski izmjenjivači

Ioniti - visokomolekularni spojevi - još nisu pronašli široku primjenu za pročišćavanje industrijskih ispušnih plinova. Međutim, istražuju se; ekstrakcija kiselih komponenti (sumporovi i dušikovi oksidi, halogeni i dr.) iz plinova na anionskim izmjenjivačima i alkalnih komponenti na kationskim izmjenjivačima.

Poglavlje 4

Vlastita istraživanja adsorpcijskih svojstava različitih adsorbenata

OPIS ISKUSTVA br. 1 (upotreba aktivnog ugljena)

Vrlo dobar adsorbent - ugljen. I to ne kamena, nego drvenasta, i ne samo drvenasta, nego aktivna (aktivirana). Takav se ugljen prodaje u ljekarnama, najčešće u obliku tableta. S njim ćemo započeti pokuse adsorpcije.

Pripremite otopinu blijede tinte bilo koje boje i ulijte je u epruvetu, ali ne do vrha. Stavite tabletu aktivnog ugljena, po mogućnosti smrvljenu, u epruvetu, zatvorite prstom i dobro protresite. Rješenje će vam se razvedriti pred očima. Promijenili su rješenje drugim, također obojenim - razrijeđenim gvašom. Učinak će biti isti. A ako samo uzmete komadiće ugljena, oni će apsorbirati boju mnogo slabije.

U tome nema ništa čudno: aktivni ugljen se razlikuje od običnog ugljena po tome što ima mnogo veću površinu. Njegove su čestice doslovno prožete porama (za to se ugljen obrađuje na poseban način i uklanja nečistoće). A budući da je adsorpcija apsorpcija površinom, jasno je: što je površina veća, to je apsorpcija bolja.

Rezultati eksperimenta prikazani su u (Prilog 2)

OPIS ISKUSTVA br. 2 (upotreba aktivnog ugljena, kukuruznih štapića)

1. Adsorbenti su sposobni apsorbirati tvari ne samo iz otopina. Uzmite staklenu bocu, kapnite jednu kap kolonjske vode ili bilo koje druge mirisne tvari na dno. Stavite tikvicu na špiritusnu lampu da lagano zagrijete mirisnu tekućinu - tada će brže ispariti i jače mirisati. Laganim zamahom ruke usmjerite zrak u nos zajedno s parama tvari.

Miris se osjeti. Sada stavite malo aktivnog ugljena u bocu, dobro je zatvorite poklopcem i ostavite nekoliko minuta. Uklonite poklopac i pokretom dlana ponovno usmjerite zrak prema sebi. Miris je nestao. Apsorbirao ga je adsorbent, točnije, apsorbirale su se molekule hlapljive tvari koje su stavljene u staklenku.

2. Vrlo dobar adsorbent je lisnati kukuruz ili kukuruzni štapići, koje mnogi od nas vole. Naravno, nema smisla potrošiti paket ili čak četvrtinu paketa na eksperiment, ali nekoliko komada ... Ponovite prethodni eksperiment s mirisnim tvarima u prisutnosti kukuruznih štapića - i miris će potpuno nestati. Naravno, nakon iskustva više nije moguće jesti štapiće.

Rezultati eksperimenta prikazani su u (Prilog 1)

5. poglavlje

ADSORPCIJSKE METODE ZA ČIŠĆENJE ISPUŠNIH PLINOVA

Adsorpcija tekućinama koristi se u industriji za izdvajanje iz plinova sumporovog dioksida, sumporovodika i drugih sumpornih spojeva, dušikovih oksida, kiselih para (NCI, HF, H2SO4), ugljičnog dioksida i monoksida, raznih organskih spojeva (fenol, formaldehid, hlapljiva otapala). .

Metoda adsorpcije provodi procese koji se odvijaju između molekula plinova i tekućina. Ako nema interakcije između tekućine za prskanje i navodnjavanog plina, tada je učinkovitost apsorpcije komponenata iz smjese para-zrak određena samo ravnotežom para-tekućina.

Brzina apsorpcije plina tekućinom ovisi o:

a) difuzija apsorbiranih tvari iz struje plina na površinu kontakta s apsorbirajućom tekućinom;

b) prijelaz čestice plina na površinu tekućine;

c) difuzija apsorbiranih tvari u tekućini za pranje, gdje se uspostavlja ravnoteža;

d) kemijska reakcija (ako postoji).

Apsorpcijsko čišćenje koristi se kako za izdvajanje vrijednih komponenti iz struje plina i vraćanje u tehnološki proces za ponovnu upotrebu, tako i za apsorbiranje štetnih tvari iz ispušnih plinova u svrhu sanitarnog čišćenja plinova. Obično je racionalno koristiti apsorpcijski tretman kada koncentracija nečistoća u struji plina prelazi 1% (vol). U tom slučaju iznad otopine postoji određeni ravnotežni tlak apsorbirane komponente, a apsorpcija se događa samo dok je njezin parcijalni tlak u plinovitoj fazi viši od njezina ravnotežnog tlaka nad otopinom. U tom slučaju potpunost ekstrakcije komponente iz plina postiže se samo protustrujom i dovodom čistog apsorbera, koji ne sadrži tvar koju treba ekstrahirati, u apsorber.

5.1 Primjena adsorpcijske obrade

Adsorpcijsko čišćenje je kontinuirani i u pravilu ciklički proces, jer apsorpciju nečistoća obično prati regeneracija apsorpcijske otopine i njezino vraćanje na početku ciklusa čišćenja. Korištenje apsorpcijske metode pročišćavanja je zbog visokog intenziteta apsorpcijskih procesa, što omogućuje stvaranje visokoučinkovitih instalacija za pročišćavanje plinova, mogućnosti korištenja metode za pročišćavanje plinova koji sadrže i štetne plinove i prašinu i, konačno, veliko iskustvo u upravljanju apsorpcijskim uređajima u različitim tehnološkim procesima, a prvenstveno u kemijskoj tehnologiji.

5.2 Nedostaci i prednosti adsorpcijske metode pročišćavanja plinova

Adsorpcijska metoda pročišćavanja plinova nije oslobođena određenih nedostaci povezani prvenstveno s glomaznošću opreme. Ovaj Metoda je prilično hirovita u radu i povezana je s visokim troškovima. Nedostaci apsorpcijske metode uključuju stvaranje čvrstih naslaga, što komplicira rad opreme i korozivnost mnogih tekućih medija. Međutim, unatoč ovim nedostacima, apsorpcijska metoda još uvijek se široko koristi u praksi čišćenja plinova, budući da omogućuje hvatanje čvrstih čestica zajedno s plinovima, jednostavna je oprema i otvara mogućnosti za iskorištavanje zarobljenih nečistoća.

ZAKLJUČAK

Tijekom znanstvenog rada proučena je velika literatura o adsorpciji para poroznih ugljikovih materijala dobivenih iz različitih sirovina koje sadrže ugljik. Izradio sam i prototipove uređaja i modela koji jasno pokazuju učinkovitost adsorpcije.

Trenutna svjetska proizvodnja poroznih karbonskih materijala približava se milijunu tona godišnje. Trenutačno obećavajući smjer je proizvodnja sorbenata iz raznih otpadaka prerade drva i nedrvnih biljnih sirovina. Takvo korištenje otpada iz različitih industrija omogućuje nam da istovremeno riješimo ekološki problem njihovog zbrinjavanja i proširimo popis sorbenata pogodnih za upotrebu u različitim područjima. Trenutno se oko 36% ugljičnih sorbenata proizvodi od drva, 28% od ugljena, 14% od smeđeg ugljena, 10% od treseta i oko 10% od kokosovih ljuski.

Opseg korištenja sorbenata za rješavanje ekoloških problema ograničen je njihovom cijenom. Privlačenje jeftinih sirovina i razvoj učinkovitih tehnoloških rješenja za njihovu preradu može značajno smanjiti troškove komercijalnog proizvoda.

Najvažnija sirovina za proizvodnju aktivnog ugljena je drvo (u obliku piljevine), drveni ugljen, treset, tresetni koks, neki kameni i mrki ugljen, kao i polukoks mrkog ugljena.

Prijave

Prezentacija

Prijave:

Preuzmite materijal
Slični postovi