Tyulegenov Anuarbek kutatási munkája.doc - Kutatómunka „Hogyan „működik” az aktív szén? Irány: a világ ismerete. Kutatómunka "Az aktív szén adszorpciós képességének tulajdonságainak kutatása" témában.

Kiderült, hogy sokunk szervezete krónikusan mérgezett, és belülről általános tisztításra szorul. Akárcsak az akut mérgezéseknél, az adszorbensekkel is jó és gyors eredményeket lehet elérni. Hogyan hatnak ezek az anyagok a szervezetben? Az adszorpciós folyamat bemutatásában segít egy részlet Oleg Olgin „Kísérletek robbanások nélkül” című könyvéből.

Amint tintafoltot ültetsz a papírra, vagy ami még rosszabb, a ruhákra, azonnal megismerkedsz ezzel a jelenséggel. Amikor egy anyag (papír, ruha, stb.) felülete elnyeli egy másik anyag részecskéit (tinta stb.), ez adszorpció.

Nagyon jó adszorbens a szén. És nem köves, hanem fás, és nem csak fás, hanem aktív (aktivált). Az ilyen szenet a gyógyszertárakban értékesítik, általában tabletták formájában. Elkezdjük vele az adszorpciós kísérleteket.

Készítsünk bármilyen színű halvány tintaoldatot, és öntsük egy kémcsőbe, de ne a tetejéig. Tegyünk egy tablettát aktív szenet lehetőleg összetörve egy kémcsőbe, zárjuk le az ujjunkkal és jól rázzuk fel.

Az oldat felderül a szeme előtt. Cserélje ki az oldatot egy másik, de színesre is - legyen az hígított gouache vagy akvarell. A hatás ugyanaz lesz. És ha csak széndarabokat veszel, azok sokkal gyengébben szívják fel a festéket.

Nincs ebben semmi különös: az aktív szén abban különbözik a közönséges széntől, hogy sokkal nagyobb felülettel rendelkezik. Részecskéi szó szerint átjárják a pórusokat (ehhez a szenet speciális módon dolgozzák fel, és eltávolítják belőle a szennyeződéseket). És mivel az adszorpció a felület általi abszorpció, nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a felület, annál jobb az abszorpció.

Az adszorbensek nemcsak az oldatokból képesek felszívni az anyagokat. Vegyünk egy fél literes üvegedényt, és cseppentsünk az aljára egy csepp kölnivizet vagy bármilyen más szagú anyagot. Fogja meg tenyerével az üveget, és tartsa így fél percig, hogy a szagú folyadékot kicsit felmelegítse - akkor gyorsabban elpárolog és erősebb az illata.

Most tegyen egy kis aktív szenet az üvegbe, szorosan zárja le fedővel, és hagyja állni néhány percig. Távolítsa el a fedelet, és ismét irányítsa maga felé a levegőt tenyerével. A szag eltűnt. Felszívta az adszorbens, pontosabban az illékony anyag molekulái, amelyeket az edénybe tettél.

Ezekhez a kísérletekhez nem szükséges aktív szenet venni. Sok más anyag is szolgálhat adszorbensként: tufa, száraz őrölt agyag, kréta, itatópapír. Egyszóval sokféle anyag, de mindig fejlett felülettel. Beleértve néhány élelmiszerterméket – valószínűleg tudja, hogy a kenyér milyen könnyen elnyeli a szagokat. A búzakenyeret nem véletlenül nem tanácsos a rozskenyérrel egy csomagban tárolni - az illatuk keveredik, és mindegyik elveszti különleges, egyedi aromáját.

Nagyon jó adszorbens a pattogatott kukorica vagy a kukoricarudak, amelyeket sokan szeretünk. Ismételje meg az előző kísérletet illatos anyagokkal kukoricarudak jelenlétében - és a szag teljesen eltűnik. Persze az élmény után már nem lehet botot enni.

Most a konyhákban a gáztűzhelyek felett olyan eszközöket helyeznek el, amelyek megtisztítják a levegőt a füsttől és a füsttől. Az ilyen eszközökben van egy patron valamilyen adszorbenssel, amelyen keresztül szennyezett levegőt vezetnek. Hogy mi történik ebben az esetben, most már tudod.

A csomagoláson a következő felirat olvasható: „A szén nincs aktiválva. Az aktiváláshoz küldjön SMS-t a 111-es számra” (Vicc)

Valószínűleg nehéz találkozni olyan személlyel, aki nem hallott az aktív szénről. Mindenki ismeri a gyógyászati ​​tulajdonságait, szűrőelemekben használják, hölgyek próbálnak fogyni vele, és néhány úriember... ööö... mondjuk házi szeszes ital gyártása során. De nem mindenki tudja, mi ez, és miért hívják aktiváltnak. Egy kis kísérlet, amelyet nagyon könnyű otthon végrehajtani, segít megérteni a kérdést.

A tapasztalatszerzéshez szükségünk van:

  • Tulajdonképpen aktívszén tabletták, amelyeket bármelyik gyógyszertárban könnyedén beszerezhetsz;
  • Jód, ami a gyógyszertár polcán van valahol az aktív szén közelében;
  • Két átlátszó tartály - poharak, lombikok, üvegek -, ami kéznél van;
  • Egy kis vizet.

Kezdésként törjön össze körülbelül tíz tabletta aktív szenet. Könnyebb lesz összetörni őket, ha hozzáadunk néhány csepp vizet.

Ezután adjunk hozzá körülbelül egy teáskanál jódot.

És akkor pár evőkanál vizet.

Keverjük össze ezt az egészet.

A széntablettákhoz keményítőt adnak, így a szuszpenziónk a feketével együtt kék árnyalatot kap - ez a jód jellegzetes reakciója a keményítő jelenlétére.

Most hagyjuk egy kicsit a megoldásunkat. Hogy – ahogy mondani szokás – érezni tudjuk a különbséget, a második pohárba jódot és egy kis vizet is öntünk, de aktív szenet nem.

Néhány óra elteltével azt látjuk, hogy a kontrollüveg még mindig barna jódoldatot tartalmaz. És a víz egy pohár aktív szénben kitisztult és átlátszóvá vált. Nos, vagy majdnem átlátszó – még nem ültettem le az összes szenet a fenékre, így a víz kissé ködösnek tűnik. De ez idő kérdése – ha tovább várok, teljesen kitisztult volna a víz.

Tehát az aktív szén kedvesen megmutatta nekünk az adszorpcióját, i.e. nedvszívó tulajdonságok. Pontosan ugyanígy hat az aktív szén mérgezés esetén vagy a szűrőelemekben.

Miért képes ez a kis fekete pirula olyan hatékonyan felszívni a különféle anyagokat? És miért nem rendelkezik egy egyszerű ceruza magjával, vagy mondjuk még egy gyémánttal is hasonló tulajdonságokkal – elvégre mindegyik karbonból van.

A teljes hangsúly az aktív szén speciális előállításán van. Az aktív szén előállítása két szakaszból áll. Az első szakasz a szén előállítása. Akkor keletkezik, amikor a fát oxigén nélkül hevítik. Az így nyert szén azonban nem képes ellátni az adszorbens funkciót - vannak benne pórusok, mikrotubulusok, de van belőlük jó néhány, és zártak is. Ezután a szenet aktiválják - ez a második szakasz, amelynek során a szenet vagy felmelegítik, speciális kémiai vegyületekkel előzetesen impregnálják, vagy túlhevített vízgőzzel kezelik. Mindkét esetben a folyamat oxigénhez való hozzáférés nélkül megy végbe, így a szén nem gyullad meg.

Ezen műveletek eredményeként egy speciális szénszerkezetet kapunk, amely egymáshoz képest véletlenszerűen elhelyezkedő szénatomok rétegeiből áll, aminek következtében a rétegek - pórusok - között tér képződik. Ezek a pórusok adják az aktív szén tulajdonságait - a pórusok képesek felszívni és megtartani más anyagokat. És mivel ezek a hihetetlen számú. Tehát mindössze 1 gramm aktív szén pórusterülete akár 2000 m 2 -t is elérhet!

Sok sikert a kísérletekhez!

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

Kulcsszavak

AKTIVÁLT SZÉN/ AKTÍV SZÉN / MELASSZ / MELASS / VILÁGÍTÓ ERŐ/ ADSZORPCIÓS / POROZITÁS / DEPOLARIZÁCIÓS KÉPESSÉG

annotáció tudományos cikk a közgazdaságtanról és a közgazdasági tudományokról, tudományos munka szerzője - Belousov K.S., Minkova A.A., Generalova K.N., Olontsev V.F.

A tudomány egyik kiemelkedő eredménye a 13. században az orosz akadémikus, T.E. Lovitz az aktív szénnel való adszorpció jelenségéről. Ennek a fajta adszorbensnek a gyakorlati alkalmazása értékes eredményeket biztosít az ipar további fejlődéséhez. Jelenleg nincs egyetlen olyan iparág sem, ahol ne használnának aktív szenet. Egyediségük a porózus szerkezeten alapul, amely közvetlenül befolyásolja az adszorpciós jellemzőket, és ennek megfelelően az aktív szén minőségét. Az aktív szén felhasználásával alapvetően új, környezetbarát technológiai eljárások és különféle szorpciós technológiai termékek hozhatók létre. A szén aktivitása adszorpciós képességének tesztelésével határozható meg különféle oldatok, szerves színezékek vonatkozásában. Az aktivitás a szén felszínének és térszerkezetének is egy tulajdonsága. A szénszorbensek, jelen esetben a szén adszorpciós aktivitása szerves folyadékokkal, speciális markerekkel határozható meg. Két módszer a meghatározására fényesítő ereje aktív szén melaszhoz: francia (SECA) és orosz. Bemutatjuk a kísérlet teljes algoritmusát, beleértve az alapképleteket, a kísérleti tömegek kiszámítását és a melaszra vonatkozó alapvető követelményeket mindkét módszer esetében. A szakirodalmi adatok alapján a melaszok összehasonlító elemzését elvégeztem, hasonlóságukat megállapítottam. Vizsgálatokat végeztek Oroszország és Franciaország referenciaszeneire: OU-A, SR, CXV. A kísérleti adatok és a módszerek tartalma alapján azok összehasonlító elemzését végezzük el, melynek eredményeként a francia módszer pontosabb alkalmazására teszünk következtetést.

Kapcsolódó témák közgazdasági és közgazdasági tudományos munkák, a tudományos munka szerzője - Belousov K.S., Minkova A.A., Generalova K.N., Olontsev V.F.,

  • A nátrium-klorid hatása a debaryomyces hansenii H4651 élesztőgomba enzimaktivitására

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

  • Vegyipari vállalkozás biológiailag tisztított szennyvizének adszorpciós utókezelési folyamatának vizsgálata

    2009 / Ushakov Gennagyij Viktorovics, Zhuravlev Vladimir Alekszandrovics, Ushakov Andrey Gennadievich

  • Módszer a szénadszorbensek minőségének értékelésére

    2009 / Mokrova Natalia Vladislavovna

  • Vitaminok és nyomelemek adszorpciójának értékelése a Saccharomyces cerevisiae élesztőgomba sejtfala által

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

  • Piridin és fenol adszorpciója szerves-ásványi keverékből savval módosított aktív szénnel

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

A tudomány egyik legkiemelkedőbb eredménye a XIII. században T. Lovitz orosz akadémikus felfedezése a szén adszorpciójára. Az ilyen típusú adszorbensek gyakorlati alkalmazása értékes eredményeket biztosít az ipar további fejlődéséhez. Jelenleg nincs olyan iparág, ahol ne találták volna meg az aktív szén használatát. Egyedisége a pórusszerkezeten alapul, amely az adszorpciós jellemzőktől és ennek megfelelően az aktív szén minőségétől függ. Az aktív szén felhasználása lehetőséget ad egy alapvetően új, környezetbarát eljárások és különféle szorpciós technikák termékeinek létrehozására. Az aktív szén adszorpciós képességének tesztelésével határozható meg különböző oldatok, szerves színezékek vonatkozásában. Az aktivitás a szén felületének és térszerkezetének tulajdonsága. A szénszorbensek, jelen esetben a szén adszorpciós aktivitása szerves folyadékok speciális markerekkel határozható meg. Ez a cikk két módszert ír le az aktív szén melasz indexének színtelenítésére a francia („CECA”) és az orosz eljárás által. A kísérlet teljes sémája megadva van; alapvető analitikai kifejezésekből, az aktív szén kísérleti tömegének kiszámításából és a melaszra vonatkozó alapkövetelményekből áll mindkét eljáráshoz. Az irodalmi adatok alapján elkészítik a melasz összehasonlító vizsgálatát, kiderítik az analógiát. A kísérletek az orosz és francia etalon szénatomokra: OU-A, CP, CXV. Mindkét eljárás kísérleti adatai és tartalma alapján összehasonlító elemzésüket közöljük; ennek következtében a francia eljárás pontosságára vonatkozó következtetést vonjuk le.

A tudományos munka szövege "Az aktív szén melaszra való derítőképességének vizsgálati módszerei" témában

_VESTNIK PNRPU_

2014 Vegytechnológia és biotechnológia 4. sz

UDC 661.183.2

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

Permi Nemzeti Kutatói Politechnikai Egyetem, Perm, Oroszország

MÓDSZEREK AZ AKTIVÁLT SZÉN MELASSZ TISZTÍTÓ EREJÉÉNEK VIZSGÁLATÁRA

A tudomány egyik kiemelkedő eredménye a 13. században az orosz akadémikus, T.E. Lovitz az aktív szénnel való adszorpció jelenségéről. Ennek a fajta adszorbensnek a gyakorlati alkalmazása értékes eredményeket biztosít az ipar további fejlődéséhez. Jelenleg nincs egyetlen olyan iparág sem, ahol ne használnának aktív szenet. Egyediségük a porózus szerkezeten alapul, amely közvetlenül befolyásolja az adszorpciós jellemzőket, és ennek megfelelően az aktív szén minőségét. Az aktív szén felhasználásával alapvetően új, környezetbarát technológiai eljárások és különféle szorpciós technológiai termékek hozhatók létre.

A szén aktivitása adszorpciós képességének tesztelésével határozható meg különféle oldatok, szerves színezékek vonatkozásában. Az aktivitás a szén felszínének és térszerkezetének is egy tulajdonsága. A szénszorbensek, jelen esetben a szén adszorpciós aktivitása szerves folyadékokkal - speciális markerekkel - határozható meg.

Az aktív szenek melaszhoz való derítőképességének meghatározására két módszert veszünk figyelembe: francia (CECA) és orosz. Bemutatjuk a kísérlet teljes algoritmusát, beleértve az alapképleteket, a kísérleti tömegek kiszámítását és a melaszra vonatkozó alapvető követelményeket mindkét módszer esetében. A szakirodalmi adatok alapján elvégeztem a melaszok összehasonlító elemzését, és megállapítottam a hasonlóságukat. Vizsgálatokat végeztek Oroszország és Franciaország referenciaszeneire: OU-A, SR, SHU. A kísérleti adatok és a módszerek tartalma alapján azok

összehasonlító elemzés, melynek eredményeként a francia módszertan pontosabb alkalmazására tesznek következtetést.

Kulcsszavak: aktív szén, melasz, derítőképesség, adszorpció, porozitás.

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

Permi Nemzeti Kutatói Politechnikai Egyetem, Perm, Orosz Föderáció

AZ AKTÍV SZÉN SZÍNESZÍTŐKÉPESSÉGÉNEK VIZSGÁLATI MÓDSZEREI

A tudomány egyik legkiemelkedőbb eredménye a XIII. században T. Lovitz orosz akadémikus felfedezése a szén adszorpciójára. Az ilyen típusú adszorbensek gyakorlati alkalmazása értékes eredményeket biztosít az ipar további fejlődéséhez. Jelenleg nincs olyan iparág, ahol ne találták volna meg az aktív szén használatát. Egyedisége a pórusszerkezeten alapul, amely az adszorpciós jellemzőktől és ennek megfelelően az aktív szén minőségétől függ. Az aktív szén felhasználása lehetőséget ad egy alapvetően új, környezetbarát eljárások és különféle szorpciós technikák termékeinek létrehozására.

Az aktív szén adszorpciós képességének tesztelésével határozható meg különböző oldatok, szerves színezékek vonatkozásában. Az aktivitás a szén felületének és térszerkezetének tulajdonsága. A szénszorbensek, jelen esetben a szén adszorpciós aktivitása szerves folyadékokkal – speciális markerekkel – határozható meg.

Ez a cikk két módszert ír le az aktív szén melasz indexének színtelenítésére a francia („CECA”) és az orosz eljárás által. A kísérlet teljes sémája megadva van; alapvető analitikai kifejezésekből, az aktív szén kísérleti tömegének kiszámításából és a melaszra vonatkozó alapkövetelményekből áll mindkét eljáráshoz. Az irodalmi adatok alapján elkészítik a melasz összehasonlító vizsgálatát, kiderítik az analógiát. A kísérletek az orosz és francia etalon szénatomokra: OU-A, CP, CXV. Mindkét eljárás kísérleti adatai és tartalma alapján összehasonlító elemzésüket közöljük; ennek következtében a francia eljárás pontosságára vonatkozó következtetést vonjuk le.

Kulcsszavak: aktív szén, melasz, depolarizációs képesség, adszorpció, porozitás.

A szén az ipari adszorbensek csoportjába tartozik. Az aktív szén előállításához nyersanyagként különféle természetű széntartalmú anyagokat használnak: fosszilis tőzeg és szén, polimerek és gyanták, növényi nyersanyagok (fa, kéreg, héj stb.). Az ipari adszorbensek nagyon fejlett felülettel rendelkeznek. Az aktív szénnek mint ipari adszorbensnek számos tulajdonsága van, amelyeket felületük jellege és porózus szerkezetük határoz meg. Ezek a tulajdonságok magukban foglalják az adszorpciós tulajdonságokat. Az adszorpció gázok, gőzök vagy folyadékok abszorpciója az anyag és az adszorbens határfelületén.

A szerves anyagok vizes oldatokból való fizikai adszorpciója akkor a legkifejezettebb, ha szénanyagokat használnak adszorbensként, mivel a vízmolekulák és a széntestek felületét alkotó szénatomok van der Waals kölcsönhatásának energiája jóval kisebb, mint a vízmolekulák felületét alkotó szénatomok energiája. ezen atomok diszperziós kölcsönhatása szerves molekulák szénvázának atomjaival. Jelenleg növekszik az ivóvíz, háztartási és szennyvíz tisztítására szolgáló szénszorbensek iránti igény, valamint az ipari kibocsátás.

Az analitikai kémiában a szén tudományos vizsgálatának módszereit használják a szén összetételének, szerkezetének és tulajdonságainak tanulmányozására. A történelemben ismert, hogy ezen módszerek némelyike ​​az idők során a tesztelés standardjává vált.

Az adszorpciós aktivitás meghatározásának egyik jól ismert és megbízható módszere a melasz oldat alkalmazása. A melasz sötétbarna szerves folyadék. Tisztítása fontos analitikai módszer a széntermelésben. A szerves folyadékok közé tartozik, amelyek molekulamérete körülbelül 3 nm (1. ábra). Az aktív szén bizonyos típusai, amelyek fejlett makro- (több mint 50 nm-es) és mezopórusrendszerrel rendelkeznek (2-50 nm), képesek nagy molekulákat adszorbeálni, hasonlóan a melasz molekulákhoz. A melaszszám vagy a hatásfok az aktív szén mezopórustartalmának mértéke (20 A-nál nagyobb vagy 2 nm-nél nagyobb). Magas száma nagy molekulák magas adszorpciójára utal. A melasz hatékonyságát a melasz százalékos aránya és száma egyaránt jelzi. Különféle módszerek léteznek adszorbensként való felhasználására, de ezek lényegében ugyanazok. E módszerek közös jellemzői a következők:

Az aktív szén melaszszáma (EURO) az európai módszer szerint az az aktív szén mennyisége milligrammban, amely ugyanolyan színtelenítő hatást fejt ki, mint 350 mg (száraz tömegre számítva) standard A8100 porított szén a melasz standard oldatának színtelenítésekor. szabványos módszer szerint. Minél kisebb a melaszszám (EURO), annál jobban távolítja el a szén a melaszból a nagy molekulatömegű szerves anyagokat;

Az amerikai módszer szerinti aktív szén melaszszáma a szén színtelenítő képességét fejezi ki a standard B-45 szénhez viszonyított egységekben. Ennek alapján minél magasabb a melaszszám (US), annál jobban távolítja el a szén a szerves anyagokat a melaszból;

A melasz színtelenítési hatékonyságát százalékban fejezzük ki, és azt jelzi, hogy a szén mennyire képes eltávolítani a standard melaszoldat színének 90%-át. Ugyanakkor a szabványos porított szén V-45 (gramm per színegység) képességét 100%-nak vettük.

Minimális pórusátmérő 3 nm (30 A) 1,5 nm (15 A) 0,5 nm (5 A)

Rizs. 1. Molekulák pórusméretének összehasonlítása melasznál, metilénnél

kék és jód

A melaszszám és a mellas adszorpciós hatékonysága a leghatékonyabb szabványos módszer a szénnek az aminokból és más oldatokból származó szennyeződések eltávolítására való képességének jelzésére. A melasz olyan anyagokat tartalmaz, amelyek mérete hasonló az abszorpciós oldatok habosodását okozó szennyeződésekhez. A melasz a cukorgyártás hulladékterméke, sötétbarna szirupos folyadék, sajátos szaggal. 20-25% vizet, 50-60% glükózt, fruktózt, szacharózt, kb 10% oldott nagy molekulájú természetes színezéket, azo-

tiszta vegyületek (főleg amidok), szabad és kötött savak, körülbelül 8% hamu.

Két módszer kerül megfontolásra: a CECA által kifejlesztett francia és a GOST4453-74 orosz szabvány.

Mellas-szám (CESA)

Fő rész

Az aktív szén m tömegét melaszoldat szuszpenziójában mérjük. Figyelembe véve az oldat elszíneződését, kiderül az elszíneződési képesség.

A P tömeg a szabványos szén tömege, amelynek meghatározását azonos műszaki feltételek mellett végezzük, hogy ugyanazt az elszíneződést kapjuk.

Az IMS a fenti szén színtelenítő képességét jellemző állandó. Ekkor az aktív szén melaszszámát a következőképpen határozzuk meg

Az IMS számértékét általában a fent használt száraz aktív szén melaszértékének megfelelően állítják be és adják meg.

A módszer általános sémája

Színtelenítő izoterma felépítése

A melaszoldat D elszíneződését az egyenlet alapján határozhatjuk meg

D =ÇD)Mûf.1()o, (1)

ahol (D0f és (D0)b a melaszoldat optikai sűrűsége színtelenítés után, illetve "vak kísérlet" (a "vak tapasztalat" aktív szén nélkül kapott oldat).

A felhasznált aktív szén m tömege és a keletkező D elszíneződés közötti összefüggés a Freundlich-szorpciós izoterma szerint írható fel:

K (100 - D)a, m

amelyben K és a definiálható egy adott szén, egy adott melasz, egy meghatározott specifikáció stb. állandójaként, annak megfelelően, hogy a színtelenítési intervallum 60-90%.

Az adott színtelenítéshez szükséges, szabványnak vagy szabványnak nevezett aktív szén mennyisége

A vizsgálati mintával azonos elszíneződést mutató referencia P tömegét feljegyezzük és az (1) egyenlettel határozzuk meg. Az a kitevő képzeletbeli, és minden kísérleti sorozat tartalmazza a standard meghatározásához; minden sorozat páros mennyiségeket tartalmaz (p0, D0), amelyek lehetővé teszik a K állandó kiküszöbölését. Az egyenlet a következőképpen írható fel:

Kitevő érték a

Az a értékét az (1) egyenletből kiinduló lineáris regresszióval határozzuk meg, logaritmikus formában legalább 10 értékkel (ri D) felírva, az előírt módon elosztva a színtelenítési intervallum teljes értékén - 60-tól 90-ig. %.

Hasonló elemzést kell végezni minden alkalommal, amikor a standardot vagy a melaszt cserélik. Ez ésszerű és kívánatos, de a gyakorlatban háromhavonta meg kell ismételni egy ilyen elemzést a melasz kémiai összetételének esetleges változásának azonosítása érdekében.

Az a értékét mindig a második tizedesjegyre kerekítjük. Ha az új a érték és a korábban használt érték közötti változás nagyobb vagy egyenlő, mint ±0,02, akkor az új a érték elfogadása előtt meg kell ismételni a megerősítést. Az aktuális feltételeknek megfelelő a értéke:

nedves szabvány

Állandó anyag használatához a referenciának mindig azonos nedvességviszonyok között kell lennie. Gyakorlati okokból a 0% nedvességtartalmat vesszük figyelembe.

Tehát a következőkre van szükség:

Mindig szárítsa meg a használt szenet használat előtt;

Vagy használja abban az állapotban, ahogy van, de közvetlenül a használat után határozza meg a szén nedvességtartalmát, és vegye figyelembe ezt a hibát a teljes számban.

Általános szabály, hogy ha I a szabvány nedvességtartalma százalékban kifejezve, akkor a (2) képlet a következő formában jelenik meg:

Aktív szén minták

Mivel az elszíneződés értékét a szükséges 60-90%-os tartományban kell tartani, a különböző minőségű szenek 4 csoportba kell osztani. Mindegyik csoportot a méréssorozattal kapott m¿ tömeggel jellemezzük. A derítéshez használt francia széncsoportok a következők:

1. csoport: a CFS, SR típusokat tartalmazza; t1 = 125 mg;

2. csoport: magában foglalja a 4B, 3B, 2B szenet és megfelelőit, egyformán oxidálva vagy savval kezelve: +СХА, СХ, 3 BB 2, СЯ, BA 1703; m2 = 250 mg;

3. csoport: tartalmazza a BM, B típusokat és a megfelelő oxidált vagy savkezelt +20 és B45 típusokat; m3 = 500 mg;

4. csoport: O, TK, 25 v; m4 = 1.000 mg (ennél a típusnál azonban nagyon fontos, hogy a javasolt tömegérték helyett az m = 1.500 mg érték is használható legyen).

Abban az esetben, ha a vizsgált szén aktivitása közötti két nagy különbség nem teszi lehetővé, hogy B a 60-90% tartományban legyen, új mintával kell kísérletet végezni és megfelelőbb tg-értéket választani.

Általános szabály, hogy a kiválasztott aktív szén aktivitásának megfelelően használandó m- tömeg meghatározásához, amelynek csoportja ismert, előzetes kísérletet kell végezni az m2 tömeg felhasználásával. Az így kapott B színtelenítési érték határozza meg az aktív csoportot, és ezáltal az r- megfelelőbb értékét, ami 60 és 90% közötti elszíntelenítési értéket eredményez.

Elszíneződés, % csoport

90 > 0 > 60 II

60 > 0 > 35 III

Ellenőrzési módszer

Felszerelés:

100 ml-es pipettával egy jelzéssel vagy automatikus;

1 literes üveglombik;

Hajtogatott szűrő (szűrőpapír), 4B típusú;

N 111 szűrők - 150 mm kék réteg átmérővel;

Laboratóriumi edények;

Égő vagy tűzhely;

Termosztatikus fürdő;

Spektrofotométer;

tölcsérek;

Analitikai mérlegek.

Reagensek:

Melasz oldat;

Ortofoszforsav (H3PO4) - oldat, 52 vagy 60 skálán

Formaldehid (formaldehid) 30%.

A melasz oldat elkészítése

Lemérjük a cukornádmelasz n0 térfogatú oldatát, és egy 1 literes gömblombikba töltjük.

500 ml desztillált vizet adunk hozzá, majd x ml tiszta H3PO4-oldatot (analitikai minőségű); kísérletileg kiválasztott, hogy kiküszöböljék a hibákat 2,6 pH-érték mellett a melasz végső oldatában. Alapvetően 2-3 ml elegendő 60 Boma savhoz:

x(H3PO4) = " = 1,71.

3 144,3 - 60 84,3

A megfelelő (megfelelő) melaszoldat biztosítása érdekében az oldatot felmelegítjük és 5 percig forraljuk. Gyorsan hűtse le folyó vízzel környezeti hőmérsékletre. Adjunk hozzá desztillált vizet, hogy 5 g oldatonként 1 liter legyen. Szűrőanyag Clarcel DIC és kiegészítő

Az új szűrőréteget a Durier 4B szűrőre hajtják, az oldat kétszer halad át a teljes szerelvényen.

A hűtőszekrényben tárolandó melaszoldat eltarthatóságának növelése érdekében általában 1 ml 30%-os hangya-aldehid oldatot adnak hozzá. Így az oldat legfeljebb 2 vagy 3 napig tárolható.

Az így elkészített melaszoldat optikai sűrűségét spektrofotométerrel mérjük 450 nm hullámhosszon, így P0 = m2 referenciatömegű elszíneződést eredményez:

= (B0)b0 - (B0)/0 = 68 ± 20%. 0 (ZD

A melasz oldat felhasználásra kész.

Működési eljárás

Melasz színtelenítése aktív szén felhasználásával

t mg szénpor kerül egy 150 ml térfogatú főzőpohárba, miután a szén +0,1 mg pontossággal lemérte, nedvességtartalma<10 %.

Az m minta tömegét a vizsgált szén aktivitási szintjével határozzuk meg, az „Aktív szénminták” bekezdés szerint.

100 ml melaszoldatot, amelyet a "A melaszoldat elkészítése" pontban leírtak szerint készítettünk, pipettával kimérünk (összegyűjtünk), majd üvegkeverővel keverve az aktív szénhez adjuk. A főzőpoharat 92±2°C-os termosztatikus fürdőbe helyezzük. A 70 °C hőmérsékletet el kell érni, miközben az oldatot időnként megkeverjük. Ezután a főzőpoharat kivesszük a fürdőből, és az oldatot 150 mm-es kék sávos Durier-szűrőn átszűrjük. Az oldat első néhány milliliterét újra kell szűrni (1-2 alkalommal), hogy teljesen tiszta szűrletet kapjunk.

Elszíneződés a szabvány és az "üres" esetében

Minden kísérletsorozat a következő két tesztet tartalmazza:

Két mérés etalonnal, ugyanolyan körülmények között, mint a tesztszénnél, kezdve a P = 250 mg száraz standard tömeggel (vagy ismert I. nedvességtartalommal);

Egy "tétlen tapasztalat"; más szóval, aktív szenet nem tartalmazó melaszoldat, amelyet ugyanolyan körülmények között kell figyelembe venni, mint más oldatokat, amelyek esetében a végső színszintet veszik alapul a színtelenítési számításokhoz.

Optikai sűrűségmérés

Az optikai sűrűséget (D0)b "vak tapasztalat" és (D0)/szén színtelenített melasz oldatot és hasonló kísérletet végeztünk a standarddal spektrofotométeren 450 nm hullámhosszon.

Melaszszám számít

1. A számítás az optikai sűrűségek mérésén alapul. Az elszíneződést az (1) egyenlet segítségével határozzuk meg.

Más szóval, D(%) - a vizsgált aktív szénre (m tömeg) és D0(%) - a szabványra (tömeg P0 = m2). D0 két érték átlaga, amely két standarddal végzett kísérletnek felel meg.

2. A (2) egyenlet meghatározza a D elszíneződéshez szükséges referencia P tömegét, a referencia k nedvességtartalma ismert. A jelenlegi körülmények között az a mutató értéke 0,26.

3. A vizsgált aktív szén /M melaszszámát abból az arányból kapjuk, amelyben 1M3 a száraz referencia melasz indexe.

Jelenleg a szabványos /M^ értékeket használják: M = 168.

Melasz adszorpciós aktivitásának meghatározása (GOST 4453-76)1

közös rész

A melaszoldatot a következőképpen készítjük: kb. 50 g melaszt 800 cm3 desztillált vízzel hígítunk, majd az oldat optikai sűrűségét vízzel vagy melasszal 0,6-0,7 optikai értékre állítjuk be. egységek ha küvettában mérünk, a munkafelületek közötti távolság 5 mm és legfeljebb 1.21,4 opt. egységek 10 mm-es munkafelületű küvettában történő méréskor adjunk hozzá 1 g kovaföldet vagy szilikagélt, 1 mm-nél nem nagyobb szemcsés porrá őrölve, és rázzuk össze. Az oldatot redős szűrőpapíron átszűrjük.

1 GOST 4453-76. Faszén aktív élénkítő fapor.

Módosításokkal és változtatásokkal. Műszaki adatok. Bevezetés 01/01/93. Moszkva: Kiadó

Dartov, 1993. 23 p.

A kapott melaszoldat optikai sűrűségét egy 40 nm hullámhosszú kék fényszűrővel ellátott fotoelektromos koloriméteren mérjük. Kontroll oldatként desztillált vizet használunk.

Felszerelés:

FEK-M típusú fotoelektromos koloriméter;

250 cm3 űrtartalmú mérőlombik a GOST 1770-74 szerint;

Fürdővíz;

Kieselguhr vagy szilikagél minőségű KSK a GOST 3956-76 szerint;

Világosító szén - minta;

Desztillált víz;

Szűrőpapír.

Elemzés lefolytatása

0,5 g elemzett és példaként szolgáló szenet lemérünk, legfeljebb 0,01 g hibával, lapos fenekű lombikba helyezzük, és 100 cm3 melaszoldatot adunk hozzá. A lombik tartalmát fürdőben 80 °C-ra melegítjük folyamatos rázás közben, és ezen a hőmérsékleten tartjuk 5 percig a rázás megszakítása nélkül. Rázás után az oldatokat azonnal átszűrjük egy papírszűrőn, a szűrlet első részét kiöntve. A szűrés után az oldatoknak teljesen átlátszónak kell lenniük.

Az oldatot szobahőmérsékletre hűtjük, és optikai sűrűségüket desztillált vízhez viszonyítva határozzuk meg olyan körülmények között, amelyek megfelelnek a kiindulási melaszoldat optikai sűrűségének meghatározásának.

Eredmények feldolgozása

Az elemzett szén adszorpciós aktivitását melaszra (X1) százalékban a következő képlettel számítjuk ki.

ahol d a kiindulási melaszoldat optikai sűrűsége; d1 a referenciaszénnel kezelt oldat optikai sűrűsége; d2 az elemzett szénnel kezelt oldat optikai sűrűsége.

Az eredményt két párhuzamos meghatározás számtani átlagának vesszük, amelyek között a megengedett eltérés nem haladhatja meg az 5 absz-t. %2.

2 GOST 4453-76. Faszén aktív élénkítő fapor.

Módosításokkal és változtatásokkal. Műszaki adatok. Bevezetés 01/01/93. M.: Szabványok Kiadója, 1993. 23 p.

A melasz egy univerzális modellanyag az aktív derítő porított szén minőségének értékelésére, amelyeket azokban az iparágakban használnak, ahol nagy molekulatömegű technológiai termékek és intermedierek tisztítását (vagy derítését) végzik. 4 féle melasz létezik: finomított, nád, nyers és répa. A "CESA" cég melasz nád. A melasz, amelyet az orosz váltóáram GOST 4453-74 szerinti elemzéséhez használnak, cukorrépa.

Természetesen a melasz eltérő eredete objektíven okoz néhány nem elvi különbséget, amely az IR régióban végzett spektroszkópiai vizsgálatok során derül ki. Általánosságban elmondható, hogy a két melasz IR-spektruma azonos (2. ábra), kivéve az alacsony frekvenciájú régiót (1300-650 cm-1), amelyet „ujjlenyomat” régiónak nevezünk, ahol minden vegyület ebben az intervallumban saját specifikus spektrális görbéje van. Az alábbiakban (1. táblázat) mindkét melasz jellemző gyakoriságú adatait adjuk meg.

Asztal 1

A melasz jellemzői

sz. francia melasz, cm 1 Gyári melasz, cm 1

1 1000 1000 (váll)

2930 (sztr. int.) 930 (váll)

3 850-870 (W) 910 (W)

4 835 870 (n.)

5 780 (váll) 780

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

Rizs. 2. Két melasz IR spektruma: - házi répamelasz; - Francia nádmelasz

Két melasz UV és látható tartományban vett spektruma (3. ábra) azt mutatja, hogy abszorpciós görbéik hasonlóak egymáshoz. Ultraibolya fényben (<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).

2. táblázat

Színezőanyagok Francia melasz Gyári melasz

Az invertcukrok lúgos bomlástermékei, % 70-75 70

Melanoidinek, % 20-25 25-30

Karamell, % 5 0-5

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

Rizs. 3. Két melasz spektruma az UV és a látható tartományban: - házi répamelasz; - Francia nádmelasz

A kapott eredmények jó egyezést mutatnak az MTIPP munkatársai által nyert kísérleti adatokkal, akik gélszűréses elválasztás módszerével mindenféle melaszt tanulmányoztak.

Alkalmazott értelemben két melasz vizuális összehasonlítása a következőket tette lehetővé:

Némi késleltetés a francia melasz vízben való oldódási sebességében;

A CESA cég kezdeti (szirupszerű) melaszja többszörösen koncentráltabb, mint az oroszé.

A melasz adszorbensként való alkalmazása klasszikus, jól ismert módszer, de az általunk ismert, természetes melaszt használó módszerek objektív értékelése elkerülhetetlenül az összes melasz egyik fő hátrányának azonosításához vezet. Ez az, hogy nagymértékben ki vannak téve a minőségi és mennyiségi jelleg változásainak, amit viszont az alapanyag származásának különböző természeti és éghajlati viszonyai határoznak meg. Más szóval, az adszorbens festék (melasz) összetételének instabilitása egyformán negatív pont mind a GOST 4453-74 szerinti orosz módszertan, mind a CECA vállalat módszertana szempontjából. Ami az első módszert illeti, a következtetést az orosz laboratóriumok sokéves tapasztalata erősíti meg, a másodikat pedig a hasonló tanulmányok irodalmi adatai.

Véleményünk szerint még egy negatív pontot kell megjegyeznünk a GOST 4453-74 szerinti módszertanban és a "SECA" cég módszertanában. Ehhez referenciaszenet kell használni. A szigorúan meghatározott jellemzőkkel rendelkező referenciaszén kiválasztásának nehézségei mellett alapvetően helytelennek tartjuk, hogy egységes összehasonlítási mércét használjunk olyan ipari aktív derítőszenek minőségellenőrzésére, amelyek jellege nem azonos (lúgos, savas). ).

Gyakorlatilag a CECA cég melaszszám-meghatározási módszerének elsajátítása lehetővé tette, hogy kiderüljön: a francia módszer minőségileg magasabb szinten áll, mint az orosz, bár a módszerek lényege és főfogása a műveletek ugyanazok. A francia módszertan szintjét a fejlesztés speciális részletezettsége, a közvetlen elemzés előtti alapos, többlépcsős előkészítő időszak, a laboratóriumi berendezésekkel és műszerekkel való telítettség határozza meg. A méréseken alapuló számítások végrehajtásának algoritmusa több lépésből áll, ami természetesen bonyolítja azokat. A tisztázóképességi index, ellentétben a standard orosz módszerrel, egy dimenzió nélküli érték (melaszszám), amely számos relatív értéket és állandót tartalmaz.

Általában a technika megvalósításához magasan képzett laboránsra van szükség.

A CECA módszertanának teljes reprodukálása a mi körülményeink között nem volt lehetséges, mivel nem tudtunk minden feltételt teljesíteni. Például:

A Clarcel DIC reagenst a feltételezett analógia szerint az általunk ismert kovaföldre cserélték;

A CECA laboratóriumi berendezései közül nem rendelkezünk Durier redős szűrőkkel (ezeket hajtogatott papírszűrők váltották fel), és nem használtunk tégelyes vákuumlombikot a szűréshez.

Számos közelítést és feltevést figyelembe véve a CECA módszertan elsajátítása során elemzett minták eredményei a következőképpen néznek ki (3. táblázat).

3. táblázat

Aktív szén vizsgálat

A minta melasz száma (CESA) Adszorpciós aktivitás, % (GOST 4453-74)

SR (Franciaország) 363 174

ŒV (Franciaország) 335 169

OU-A (RF) 150 109

Etalon (RF) 136 100

A bemutatott táblázat alapján a kapott eredmények a következőképpen értelmezhetők: a francia módszerben alkalmazott mérési és számítási algoritmus speciális felépítése miatt mobilabbnak, érzékenyebbnek bizonyul a szén minőségének megítélésében. A szénminták, például az SR és a CXV közötti aktivitásbeli különbséget az orosz módszer szinte kiküszöböli, míg a CECA módszerrel végzett elemzés rögzíti az eltérő minőségüket. A szén minőségének ilyen egyértelmű megjelenítése az elemzés mélyreható tudományos tanulmányozásának eredménye a szükséges laboratóriumi berendezések bevonásával.

Tehát az elvégzett kutatás azt mutatja, hogy a CECA módszer érzékenyebb, mint a hazai, és lehetővé teszi az aktív szenek finomabb megkülönböztetését minőségük alapján. A francia módszertan ezen sajátosságait figyelembe kell venni a hazai standard módszertan fejlesztése során.

Bibliográfia

1. Baklanova O.N. Növényi nyersanyagokon alapuló mikroporózus szénszorbensek / Russian Chemical Journal. - 2004. - 3. sz. - S. 89-94.

2. Kingle H., Bader E. Aktív szenek és ipari felhasználásuk. - L.: Kémia, 1984. - 216 p.

3. Koganovsky A.M., Levchenko T.M., Kirichenko V.A. Oldott anyagok adszorpciója. - L.: Naukova Dumka, 1977. - 223 p.

4. Roscsina T. M. Adszorpciós jelenségek és felszín / Sorosovsky oktatási folyóirat. - 1998. - 2. sz. - S. 89-94.

5. Shumyatsky Yu.I. Adszorpciós folyamatok: tankönyv. juttatás. -M., 2005. - 164 p.

6. Keltsev N.V. Az adszorpciós technológia alapjai. - M.: Kémia, 1984. - 592 p.

7. Avgushevich I.V., Bronovets T.M. Szabványos szénvizsgálati módszerek. A szenek osztályozása. - M.: NTK "Trek", 2008. - 368 p.

8. Petrodarco aktív szén - hatékony aktív szenek makromolekuláris vegyületek és ásványolajrészecskék eltávolítására abszorpciós oldatokból [Elektronikus forrás] // Norit Digital Library. - 2011. - URL: http://tdtka.ru/wp-content/uploads/ 2012/10/3.2.-Aktivirovannye-ugli-Petrodarco.pdf (elérés dátuma: 2014.10.05.).

9. Silin M.P. cukor technológia. - M.: Igény szerinti könyv, 1967. - 625 p.

1. Baklanova O.N. Mikroporistye uglerodnye adszorbens na osnove rastitelnogo syrya. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal, 2004, 1. sz. 3, pp. 89-94.

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

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

4. Roschina T.M. Adsorbtsionnye yavleniya i poverkhnost. Sorosovskiy obrazovatelnyy zhurnal, 1998, 1. sz. 2, pp. 89-94.

5. Shumyatskiy Yu.I. Adszorbciós folyamat. Moszkva, 2005. 164 p.

6. Keltsev N.V. Osnovy adsorbtsionnoy techniki. Moszkva: Khimiya, 1984. 592. o.

7. Avgushevich I.V., Bronovets T.M. A szabványos módszer a pyrtaniya ugley. Klassifikatsia ugley. Moszkva: NTK "Trek", 2008. 368 p.

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

9 Silin M.P. Technologiya sakhara. Moszkva: Kniga po trebovaniyu, 1967. 625 p.

Belousov Konsztantyin Szergejevics (Perm, Oroszország) - a Permi Nemzeti Kutatópolitechnikai Egyetem Poranyagtudományi Tanszékének posztgraduális hallgatója (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29, e-mail: [e-mail védett]).

Minkova Anfisa Andreevna (Perm, Oroszország) - a Permi Nemzeti Kutatópolitechnikai Egyetem poranyagtudományi tanszékének mesterhallgatója (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-mail: [e-mail védett]).

Generalova Ksenia Nikolaevna (Perm, Oroszország) - a Permi Nemzeti Kutató Politechnikai Egyetem Poranyagtudományi Tanszékének mesterhallgatója (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-mail: [e-mail védett]).

Olontsev Valentin Fedorovich (Perm, Oroszország) - a műszaki tudományok doktora, a Permi Nemzeti Kutatópolitechnikai Egyetem Poranyag-tudományi Tanszékének professzora (614990, Perm, Komsomolsky pr., 29; e-mail: [e-mail védett]).

A szerzőkről

Konstantin S. Belousov (Perm, Orosz Föderáció) – végzős hallgató, porított anyagok tanszéke, Permi Nemzeti Kutatási Politechnikai Egyetem (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Orosz Föderáció, e-mail: [e-mail védett]).

Anfisa A. Minkova (Perm, Orosz Föderáció) - mesterhallgató, porított anyagok tanszéke, Permi Nemzeti Kutató Politechnikai Egyetem (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Orosz Föderáció; e-mail: [e-mail védett]).

Kseniya N. Generalova (Perm, Orosz Föderáció) - mesterhallgató, porított anyagok tanszéke, Permi Nemzeti Kutató Politechnikai Egyetem (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Orosz Föderáció, e-mail: [e-mail védett]).

Valentin F. Olontsev (Perm, Orosz Föderáció) - a műszaki tudományok doktora, professzor, porított anyagok tanszéke, Permi Nemzeti Kutató Politechnikai Egyetem (Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Orosz Föderáció; e-mail: [e-mail védett]).

Téma: Aktív szén adszorpciós képességének vizsgálata

Kutatómunka

Elkészült:

Ermakova Ksenia, Romanchuk Leonid, a 8A osztály tanulói

Vezető: Rybakova Elena Nikolaevna,

kémia tanár.


Cél: Ismerkedjen meg az aktív szén adszorpciós képességével

  • Feladatok :
  • 1. Tanulmányozza a témával kapcsolatos szakirodalmat.
  • 2. Végezzen kísérletet aktív szénnel, és vonja le a megfelelő következtetéseket.
  • 3. Tanulmányozni az első gázálarc keletkezésének történetét.

Tanulmányi tárgy: anyag adszorpciója.

Tanulmányi tárgy: aktív szén adszorpciója.

Kutatási módszerek: elméleti, empirikus, kísérleti


Hipotézis:

  • Szeretnénk a gyakorlatban megbizonyosodni arról, hogy az aktív szén valóban szokatlan és érdekes tulajdonságokkal rendelkezik, és képes mind a gáznemű anyagokat, mind az oldatokból származó anyagokat felvenni.

AKTÍV

Aktív szén

SZÉN


AKTÍV

A SZÉN:

PÓRUSOS ANYAG, AMELYET KÜLÖNBÖZŐ SZERVES EREDETŰ ANYAGOKBÓL ELŐÁLLÍTANAK: SZÉN, SZÉNKOKSZ ÉS KŐLŐLEUMKOKSZ.

HATALMAS SZÁM PÓRUSZT TARTALMAZ, EZÉRT TÖMEGEGYSÉGRE VONATKOZÓAN NAGYON NAGY SPECIFIKUS FELÜLETET VAN, EZÉRT, HOGY MAGAS FELSZÍVÓKÉPESSÉGŰ. ALKALMAZHATÓ A GYÓGYSZERBEN ÉS IPARBAN KÜLÖNBÖZŐ ANYAGOK KÜLÖNBÖZŐ ANYAGOK ELKÜLÖNBÖZŐ ANYAGOK ELKÜLÖNBÖZŐ ANYAGOK ELKÜLÖNBÖZŐ ANYAGOK ELKÜLÖNBÖZŐ ANYAGOK ELKÜLÖNBÖZŐ ALKALMAZÁSÁRA.


  • Adszorpció - gázok, gőzök vagy folyadékok felszívódása szilárd (adszorbens) vagy folyadék felületi rétegében

Kutatásunk

Az adszorpció jelensége

demonstrálni fogunk tovább

a következő kísérleteket.

Tapasztalat #1

Szükségünk van:

  • 2 lapos fenekű lombik.
  • spirituszlámpa
  • Gyufa
  • 2 kanál az anyag elégetéséhez.
  • Virágok
  • Kén
  • Aktív szén

Mindegyik lapos fenekű lombikba egy virágot helyezünk. A 3. számú lombikba zúzott aktív szenet helyezünk. Minden égő kanálba teszünk egy kis ként. Egy alkohollámpa lángjába kanalakat viszünk. Folytassa a melegítést, amíg a kén égni nem kezd. Most minden kanalat helyezzünk a 2-es és 3-as számú lombikba, szorosan zárjuk le a fedelet. Egy idő után a 2. számú lombikban azt látjuk, hogy a virág elszíneződött, és a 3. számú lombikban a virág ugyanaz marad.


Következtetés az 1. számú tapasztalatból

  • Az 1. számú kísérletben az aktív szén abszorbeálta a kén-oxidot, és a 3. számú lombikban a virág színe változatlan maradt. A 2. számú lombikban a képződött kén-oxid (IV) megváltoztatta a virág színét. Ez azt jelenti, hogy az aktív szén jó gázadszorbens. .

Tapasztalat #2

Szükségünk van:

  • papírszűrő
  • Mérőhenger
  • 2 pohár
  • Aktív szén
  • Anyag lakmusz (oldat)

Öntsön lakmuszt az 1. és 2. számú pohárba. Adjunk zúzott aktív szenet a 2. számú üveghez, és keverjük össze. Ezután ezt az oldatot papírszűrőn engedjük át. Az oldat szűrése után összehasonlítjuk az 1. számú főzőpohárban lévő oldattal. És látjuk, hogy a leszűrt oldat elszíneződött.


Következtetések a 2. és 3. számú tapasztalattal kapcsolatban

  • A 2. kísérletben az oldat színtelenné vált az adszorpció következtében aktív szén oldott színes anyag.
  • Aktív szén szelektíven felszívja az anyagokat az oldatokból, ami az oldott anyagok molekuláinak méretével függ össze .

Következtetés

  • A gyakorlatban láttuk, hogy az aktív szén valóban szokatlan adszorbeáló tulajdonságokkal rendelkezik. Ugyanis az aktív szén ismeretei alapján N. D. Zelinsky feltalált egy gázálarcot. Büszkék vagyunk rá, hogy honfitársunk volt az első, aki feltalálta a gázálarcot, sok emberéletet megmentve ezzel.
  • A különféle területeken folyamatosan fejlődő emberiségnek nagyon kicsi az esélye arra, hogy az aktív szénnél erősebb elnyelőt találjon. Így a kémia tanulmányozásával reméljük, hogy tovább bővítjük ismereteinket, és többet tudhatunk meg a környező világot alkotó objektumok tulajdonságairól.

A GÁZMASZK TÖRTÉNETE

1915-BEN NYIKOLAI DMITRIJEVICS ZELENSZKIJ PROFESSZOR A SZENET A MÉRGEZŐ ANYAGOK LEGFONTOSABB FELSZÍVÓNAKNAK tartotta. MÓDOKAT MEGTALÁLT AZ AKTIVÁLÁSÁRA, AZ. A POROZITÁS JELENTŐS NÖVEKEDÉSE. EGY GRAM RENDKÍVÜL FEJLETTSÉGŰ KAPILLARITÁSÚ AKTÍV SZÉN 15 NÉGYMÉTER ELNYELŐFELÜLETŰ.



Anyagáttekintés

Bevezetés

Az adszorpciós jelenségek rendkívül elterjedtek az élő és élettelen természetben. A kőzetek és a talajok hatalmas oszlopok adszorbensekkel, amelyeken keresztül víz- és gázoldatok mozognak. Az emlősök tüdőszövete hasonló egy adszorbenshez - egy hordozóhoz, amelyen a vér hemoglobint tartják, amely biztosítja az oxigén átvitelét a szervezetbe. Az élő sejt számos funkciója ahhoz kapcsolódik, hogy felülete képes felvenni a kívülről érkező tápanyagokat. Még az érzékszerveink is, mint például a szaglás és az ízlelés, függnek attól, hogy a megfelelő anyagok molekulái az orrüregben és a nyelvben adszorbeálódnak.

Az adszorpció jelensége nagyon régóta ismert. Természetes anyagokat, például homokot és talajt használnak a víz tisztítására az emberi társadalom hajnala óta. A 18. század végén K. Scheele és egyben F. Fontana felfedezte a frissen égetett szén azon képességét, hogy a saját térfogatánál többszörösen nagyobb térfogatú gázokat képes elnyelni. Hamar kiderült, hogy az elnyelt térfogat mennyisége a szén típusától és a gáz természetétől függ.

AZOK. Lovitz 1785-ben fedezte fel a szén adszorpció jelenségét folyékony közegben, részletesen tanulmányozta, és javasolta a szén felhasználását gyógyszerek, alkohol, bor és szerves vegyületek tisztítására. Lovitz kimutatta, hogy a faszén képes gyorsan megtisztítani a romlott vizet és ihatóvá tenni. És most a vízszűrők fő működési elve a szén anyagok, természetesen modernebbek, mint a természetes szén.

A mérgező anyagok levegőből történő adszorpcióját az N.D. Zelinsky, amikor gázmaszkot készített az első világháború alatt.

Manapság az adszorpció számos ipari művelet és tudományos kutatás alapját képezi. Az adszorpciót a gázok szennyeződésektől és káros anyagoktól való tisztítására, értékes termékek, például ritka fémvegyületek oldatokból történő kinyerésére, valamint különféle vegyszerek elkülönítésére használják.

Az adszorpció, mint egy anyag felszínén végbemenő folyamat vizsgálata szorosan összefügg a félvezető-technológia, az orvostudomány, az építőipar és a katonai ügyek fejlődésével. Az adszorpciós folyamatok kulcsszerepet játszanak a környezetvédelmi stratégia megválasztásában.

A tanulmány célja: az adszorpcióval kapcsolatos információk keresése és tanulmányozása, az adszorpció jelenségét bemutató kísérletek felállítása és leírása.

A cél elérése érdekében a következő feladatokat tűztük ki:

1. Az adszorpció jelenségével kapcsolatos információk keresése és általánosítása.

2. Különféle típusú adszorbensek figyelembevétele.

3. Az adszorpció jelenségét bemutató kísérletek felállítása és leírása.

4. Az adszorpciós kísérletek során kapott eredmények elemzése.

5. Következtetések és következtetések írása az adszorpció jelenségének vizsgálatának folyamatáról.

6. Eszközök, modellek prototípus készítése.

7. Egy olyan folyamat összes lehetőségének tanulmányozása, mint az adszorpció.

A munka megírásakor a következő kutatási módszereket alkalmaztuk: történeti módszer, az adszorpcióval és alkalmazásával foglalkozó irodalom elemzési módszere, kísérleti módszer.

1. fejezet

Adszorpció. Általános információ

Adszorpció- gáznemű vagy oldott anyagok felszívódása szilárd anyag felületén.

A fordított folyamat - ezeknek a felszívódott anyagoknak a felszabadulása - deszorpció.

Az adszorpció egy univerzális és mindenütt jelenlévő jelenség, amely mindig és mindenhol megy végbe, ahol van határfelület az anyagok között. Legnagyobb gyakorlati jelentőséggel bír a felületaktív anyagok adszorpciója, valamint a szennyeződések gázból vagy folyadékból történő adszorpciója speciális, rendkívül hatékony adszorbensekkel. Különféle anyagok magas fajlagos felület(1 g adszorbens felülete): porózus szén (leggyakoribb az aktív szén), szilikagélek, zeolitok és néhány más természetes ásványi és szintetikus anyagcsoport.

Azt az anyagot, amelynek felületén az adszorpció megtörténik, ún adszorbensés a gázból vagy folyadékból abszorbeált anyag - adszorbeálják. Az adszorpciómolekula és az adszorbens közötti kölcsönhatás természetétől függően az adszorpciót általában a következőkre osztják: fizikai adszorpcióés kemiszorpció. A kevésbé erős fizikai adszorpció nem jár jelentős változásokkal az adszorbátum molekulákban. Olyan intermolekuláris erők okozzák, amelyek megkötik a folyadékokban és egyes kristályokban lévő molekulákat, és erősen sűrített gázok viselkedésében nyilvánulnak meg. A kemiszorpció során az adszorbens és adszorbens molekulák kémiai vegyületeket képeznek. Az adszorpciót gyakran fizikai és kémiai erők egyaránt mozgatják, így nincs egyértelmű határ a fizikai adszorpció és a kemiszorpció között.

Az adszorpció mennyiségét, vagyis az adszorbeált gáz (vagy gőz) mennyiségét különböző mértékegységekben fejezzük ki, de leggyakrabban 1 g adszorbensre jutó adszorbeált anyag móljaiban. Nyilvánvaló, hogy egy adott anyag adszorpciós értéke minél magasabb, annál könnyebben hozzáférhető az adszorbens felülete ennél az anyagnál. Ezért az S fajlagos felületet a szilárd anyagok jellemzőjeként adjuk meg.

Különálló típusú adszorpció ( kemiszorpció, fizikai adszorpció, aktivált adszorpció) a gyakorlatban gyakran egyidejűleg fordulnak elő. Tehát nagyon gyakran a fizikai és az aktivált adszorpció kombinálódik, és alacsony hőmérsékleten túlnyomórészt megy végbe - az első, magas hőmérsékleten a második. A vizsgált jelenségek sajátosságai ellenére nincsenek különleges erők, amelyek adszorpciót okoznának. Itt csak az atomok és molekulák között szokásos kölcsönös vonzási erők hatnak, aminek következtében kötések jönnek létre az elnyelt anyag és az abszorber között.

Ez az eljárás a környezet javításában is nagyon hatékony. Naponta nagy mennyiségű szén-dioxid kerül a légkörbe, ami üvegházhatást és klímaváltozást okoz. A szén-dioxid nagy károkat okoz az emberi egészségben. A megnövekedett szén-dioxid koncentráció hatással van az emberi egészségre, mivel hatására a vér pH-ja csökken, ami acidózishoz vezet, az acidózis következménye minimális hatása a túlzott izgatottság és a mérsékelt magas vérnyomás. Az acidózis mértékének növekedésével álmosság és szorongásos állapot jelentkezik. E változások egyik következménye a testmozgás és a fizikai aktivitás élvezete iránti vágy csökkenése. A tudósok azt találták, hogy a szén-dioxid még alacsony koncentrációban is negatívan hat az emberi sejtmembránra, és olyan biokémiai változásokhoz vezethet a szervezetben, mint a CO 2 növekedése, a bikarbonát ionok koncentrációjának növekedése, acidózis stb. nitrogén-dioxidként (NO 2)

2. fejezet

KRISTÁLYFELÜLET

Az első világháború idején Németország volt az első a hatalmak közül, amely vegyi harci szereket alkalmazott. Amikor ezt a bűncselekményt ismerték, a nagy tudós Nikolai Dmitrievich Zelinsky feltalált egy speciális eszközt, amely megvédte az embereket a katonai vegyszerektől. Ezt az eszközt széngázmaszknak hívják, amely ártatlan emberek tízezrei életét mentette meg. A Zelinsky által kifejlesztett maszk a modern gázálarc prototípusa. A szénporral töltött doboz a gázálarc fő része. Ezután megpróbáljuk megérteni, hogy mi az ilyen por hatása, és hogyan védhet a mérgező gázok hatása ellen.

Kicsi, de távoli

Tegyük fel, hogy a gázálarc dobozában szénpor helyett azonos tömegű széndarab van. Kíváncsi vagyok, mi lesz, ha ilyen gázálarccal kerülsz a gáztámadási zónába? Védhet a mérgező gázok ellen? Kiderült, hogy nem. Az egész probléma a dobozból származó porban van. Nos, akkor mi különbözteti meg a port egy egyszerű széndarabtól?Speciálisan elkészített szenet, amelyet aktiváltnak neveznek, egy gázálarcban használnak. Az ilyen szén tömegegységenkénti felülete sokkal nagyobb, így eltér a közönséges széntől. Féreggelt fára hasonlít, mivel részecskéi pórusokkal hemzsegnek. Az aktív szén tömegegységenkénti felülete, az úgynevezett fajlagos felület, milliószor nagyobb, mint egy szilárd darab fajlagos felülete. Egy gramm aktív szén felülete meghaladja az 1000 m 2 -t. Gondoljunk csak bele: egy kis darab, speciálisan előkészítve és porrá őrölve hatalmas felületet kap. Egy ilyen porban a molekulák és az atomok nem kis része jelenik meg a felszínen. És ez a tény magyarázza a gázálarc védő hatását: mivel a szén felszíni atomjai „visszatartják” a mérgező gázok atomjait, amelyek a légzőmaszkba kerülnek. Akkor miért képesek a felszíni atomok elnyelni a mérgező gázokat, de nem ömlesztve? Majd kitaláljuk.

Miért kényelmetlen az atom a felszínen?

Jól tudjuk, hogy a kristálynak van egy rendezett és szimmetrikus rácsa, amelyben minden atom egy szigorúan meghatározott helyet foglal el. A kristály atomjai pedig kölcsönhatásba lépnek egymással, és ennek eredményeként mindegyik atom stabil "kötést" alakít ki szomszédaival. Egy adott kristályrácsban lévő atom legközelebbi szomszédainak számát koordinációs számnak nevezzük, és ez a kristály jellemzője. A kristályon belül bárhol, egy atomnak mindig annyi szomszédja lesz, mint a koordinációs szám. Mi van, ha az atom a felszínen van?

Képzelj el egy kristályt, amely vákuumban van. A felszínen elhelyezkedő atomoknak nem minden oldalon vannak szomszédai, egyrészt egyáltalán nincsenek atomok (1. ábra). Ebből arra következtethetünk, hogy a felszínen lévő atomnak más koordinációs száma van, mint a kristályon belüli atomnak.

Például egy köbös rácsos kristály belsejében lévő atomnak (mint az 1. ábrán) hat szomszédja van, míg a felszínen lévő atomnak csak öt. Következésképpen a felszíni atom lehetséges kötéseinek egy része kihasználatlanul marad, és egy ilyen atom energiája nagyobb, mint a kristály belsejében élő atomé. Egy felület létezése energetikailag kedvezőtlen, mivel megnöveli a kristály egészének energiáját. A felszíni atomok hajlamosak bemenni a kristály belsejébe, körülveszik magukat natív atomjaikkal, felhasználják az összes lehetséges kötést, és ezáltal csökkentik az energiájukat. Azonban minden valódi kristály korlátozott helyet foglal el, a felület létezik, és valakinek rajta kell lennie. Ráadásul az atomok nem akármilyen "hiba" miatt vannak a felszínen, hanem véletlenül. Mint a híres dalban: "Legyen valaki szerencsés, de valaki ne."

Így azt látjuk, hogy a felület kialakítása bizonyos energiaköltségekkel jár, és a felület fő jellemzője a felületi energia - az egységnyi felületű felület létrehozásához szükséges energia.

Eddig egy vákuumban lévő kristályról beszéltünk. Általában azonban az anyagok valós környezetben vannak, és a környezettel való interakció pontosan a felszínről kezdődik.

3. fejezet

Az adszorbensek fajtái

Az adszorbenseket a nem porózusés porózus. Fajlagos felület nem porózus adszorbensek századtól százig terjedő m 2 /g. Megbecsülhető, hogy egy 1 cm élű szilárd testkocka felülete hogyan növekszik azonos méretű, 500 nm élű kockákra (1 nm=1×10 -9 m) történő zúzás hatására. Kiderült, hogy a kis kockák felülete 20 000-szeresére nő.

porózus Az adszorbenseket a pórusok (csatornák) rendszerének jelenléte különbözteti meg, amelyek egy szilárd testben lévő üregek, amelyek általában összekapcsolódnak és különböző formájú és méretűek. A legtöbb porózus testben a pórusok belső felülete tízszer, százszor, sőt ezerszer nagyobb, mint a külső. Érdekes módon 1 cm 3 hagyományos porózus szilícium-dioxid felülete körülbelül 90 m 2 .

Szilárd vagy folyadékok, amelyek nagy fajlagos felülettel rendelkeznek, és gázok, gőzök vagy oldott anyagok elnyelésére szolgálnak. Az adszorbensek aktivitását a tömegük vagy térfogatuk egysége által elnyelt anyagmennyiség jellemzi. A gázfázisban elnyelt anyag adott hőmérsékleten és koncentrációján az egyensúlyi pillanattal elért maximális aktivitás az egyensúlyi statikus aktivitás.

Szilárd gáz- és páraelnyelőként számos nagy fajlagos felületű anyag működhet: porózus szén (leggyakoribb az aktív szén) és ásványi adszorbensek: szilikagél, alumínium-szilikagél, különféle ioncserélő gyanták, zeolitok, pl. valamint a természetes anyagok és szintetikus anyagok néhány más csoportja.

3.1 Természetes adszorbensek

A növényi vagy ásványi alapanyagokból nyert természetes adszorbensek is fejlett porózus szerkezettel rendelkeznek.

A természetes adszorbensek közé tartoznak bizonyos típusú agyagok, tripoli, lombikok, kovaföldek, bauxitok, szerpentin, aszkanglina, krími nyelv, natrolit, kaolin.

Jó természetes adszorbensek fenéküledékek, különösen a sárosak. Képesek megnövekedett szennyezőanyag-koncentrációt felhalmozni az azonos tározó vizében lévő tartalmukhoz képest.

aktív szén- szerves eredetű adszorbensek (szénből, tőzegből, faanyagból, papírgyártási hulladékból, állati csontokból, dióhéjból, gyümölcsmagokból stb.) Az aktív szén speciálisan kezelt szén, hogy megszabadítsa pórusaikat a gyantás anyagoktól és növelje az adszorbeáló felületet. Nagyon gyakran a növényi eredetű anyagok széntartalmú anyagokként szolgálnak aktív szén előállításához. Ezért az aktív szén nevéhez gyakran társul a kiindulási anyag neve: szén, cukor, vér, csont.

Kiváló adszorbeáló tulajdonságokkal rendelkeznek, porózus szerkezetüknek köszönhetően a káros anyagok széles skáláját szívják fel - mérgeket, méreganyagokat, nehézfémeket, gázokat.

Aktív alumínium-oxid

természetes zeolitok(molekulasziták) olyan kristályok, amelyeket szigorúan meghatározott méretű pórusok jellemeznek, ezért csak azok a molekulák képesek adszorbeálni ezeket, amelyek átmérője kisebb vagy egyenlő, mint az alkalmazott adszorbens pórusmérete. katalizátorok számos petrolkémiai és olajfinomítási folyamathoz macskaalomhoz és takarmány-adalékanyagokhoz állatok és madarak számára, amelyek pótolják az ásványi anyagok szükségletét és javítják az anyagcserét adszorpciós tulajdonságaik miatt.

A természetes zeolitokból, köztük a nagy szilíciumsav-ellenálló formákból ismert a klinoptilolit, mordenit és erionit. A tulajdonképpeni zeolit-tartalom egyes lelőhelyeken eléri a 80-90%-ot, sőt esetenként meg is haladja ezeket az értékeket. A kialakult lerakódásokból a természetes zeolitok bizonyos méretű, szabálytalan alakú szemcsék formájában kerülnek ki, amelyeket a megfelelő zeolittartalmú kőzetek zúzásával és ezt követő osztályozásával nyernek. A természetes zeolitokban lévő különféle szennyeződések és a hozzájuk kapcsolódó kőzetek jelenléte, valamint a dúsítás nehézségei azonban akadályozzák ezek jelentős felhasználását a kipufogógázok tisztítási problémáinak megoldására ipari körülmények között.

szilikagél egy szárított kovasav gél. A szilikagéleket általában úgy állítják elő, hogy vízüvegen sósavval vagy kénsavval hatnak. Az előállított szilikagéleket a pórusok és a részecskék mérete különbözteti meg. A szilikagéleket elsősorban levegő, szén-dioxid, hidrogén, oxigén, nitrogén, klór és egyéb ipari gázok szárítására használják.

3.2 Mesterséges adszorbensek

Alumogels

Aktív alumínium-oxid kereskedelmi forgalomban lévő alumínium-hidroxidból nyerik lúggal való kezeléssel és salétromsavval történő kicsapással. Szárítóként használják a vegyipar és a petrolkémiai ipar különféle folyamataiban, különösen földgáz és egyéb szénhidrogén gázok cseppfolyósított és gáz halmazállapotú szárításakor.

A hazai ipar által előállított aktív alumínium-oxid fő márkái a 2,5-5,0 mm átmérőjű és 3-7 mm hosszúságú hengeres granulátumok, valamint a 3-4 mm átlagos átmérőjű golyós granulátumok. Az alumínium gélek fajlagos felülete 170-220 m2/g, a teljes pórustérfogat 0,6-1,0 cm3/g, a hengeres és gömb alakú szemcsék átlagos pórussugara és gravimetrikus sűrűsége (6-10) ) * 10-9, illetve (3-4)*10-9 m és 500-700 és 600-900 kg/m3. A szilikagélekkel ellentétben az alumógélek ellenállnak a cseppnedvességnek. Poláris szerves vegyületek és száraz gázok felfogására szolgálnak.

Zeolitok

Ezek alkáli- és alkáliföldfém-oxidokat tartalmazó alumínium-szilikátok, és szabályos pórusszerkezet jellemzi, amelynek méretei arányosak a molekulák méretével, ami meghatározta a másik nevüket is - „molekulasziták”. A zeolitok általános kémiai képlete Me2 / nO * Al2O3 * xSiO2 * yH2O, (ahol Me az alkálifém kationja, n a vegyértéke). A zeolitok kristályszerkezetét (alumínium-szilikátvázát) SiO4 és A1O4 tetraéderek alkotják, ezek túlzott negatív töltését a megfelelő fémkationok pozitív töltése kompenzálja. A zeolitkationok feldolgozásuk bizonyos körülményei között helyettesíthetők a velük érintkező oldatok megfelelő kationjaival, ami lehetővé teszi, hogy a zeolitokat kationcserélőnek tekintsük. Az anyagfelszívódás elsősorban a zeolitok adszorpciós üregeiben megy végbe, amelyeket szigorúan meghatározott méretű bejárati ablakok kötnek össze egymással. Csak azok a molekulák tudnak behatolni az ablakokon, amelyek kritikus átmérője (a molekula legkisebb tengelye mentén mért átmérő) kisebb, mint a bejárati ablak átmérője.

A zeolitokat szintetikus úton nyerik, és a természetes lelőhelyek kialakulása során bányászják. A sok tucat különböző szintetikus zeolit ​​közül elsősorban a kereskedelemben előállított NaA, CaA, CaX és Max márkájú általános célú zeolitokat használják, amelyekre jellemző a bemeneti ablak átmérője. A szintetikus zeolitokat a kereskedelemben általában 2-5 mm átmérőjű hengeres és gömb alakú granulátum formájában állítják elő, kötőanyaggal (10-20% agyag) vagy anélkül (utóbbi esetben a szemcsék mechanikai szilárdsága). magasabb).

A zeolitok rendelkeznek a legnagyobb adszorpciós kapacitással a poláris vegyületpárok és a molekulákban többszörös kötést tartalmazó anyagokhoz.

A zeolit ​​NaA képes adszorbeálni az ipari gázok legtöbb komponensét, amelyek molekuláinak kritikus átmérője nem haladja meg a 4*10-9m-t.

Ezek az anyagok a H2S, CS2, CO2, NH3, rövid szénláncú dién és acetilén szénhidrogének, etán, etilén, propilén, szerves vegyületek, amelyek egy metilcsoportot tartalmaznak a molekulában, és alacsony szorpciós hőmérsékleten még CH4, Ne, Ar, Kr, Xe, O2 , N2, CO. Ez a zeolit ​​nem adszorbeálja a molekulánként háromnál több szénatomot tartalmazó propánt és szerves vegyületeket.

A CaA zeolitot megnövekedett stabilitás jellemzi enyhén savas környezetben, ami előre meghatározza annak lehetőségét, hogy felhasználják a gázok dekarbonizációs és kéntelenítési folyamataiban. Ez a zeolit ​​képes szénhidrogéneket és normál alkoholokat adszorbeálni.

Az X típusú zeolitok minden típusú szénhidrogént, szerves ként, nitrogén- és oxigénvegyületeket, halogénezett szénhidrogéneket, penta- és dekaboránt adszorbeálnak. A nátrium-kation kalcium-kationra történő teljes helyettesítésével a CaX zeolit ​​a NaX zeolittal ellentétben nem adszorbeálja az aromás szénhidrogéneket és származékaikat elágazó gyökökkel.

A zeolitok, mint a szilikagél és az aktív alumínium-oxid, jelentős vízgőz-szorpciós képességgel rendelkeznek. Ezzel együtt a zeolitokat az jellemzi, hogy viszonylag magas (akár 150-250 °C-os) hőmérsékleten megőrzik a megfelelő célkomponensek megfelelő aktivitását. Más típusú ipari adszorbensekhez képest azonban viszonylag kis térfogatú adszorpciós üreggel rendelkeznek, aminek következtében viszonylag kis adszorpciós határértékek jellemzik őket. A szintetikus zeolitok gravimetrikus sűrűsége 600-900 kg/m3.

ioncserélők

Az ionitok – nagy molekulatömegű vegyületek – még nem találtak széles körű alkalmazást ipari kipufogógázok tisztítására. Kutatások folynak azonban; savas komponensek (kén- és nitrogén-oxidok, halogének stb.) kivonása gázokból anioncserélőkön és lúgos komponensek kationcserélőn.

4. fejezet

Különféle adszorbensek adszorpciós tulajdonságainak saját vizsgálata

1. számú TAPASZTALAT LEÍRÁSA (aktív szén használata)

Nagyon jó adszorbens - szén. És nem köves, hanem fás, és nem csak fás, hanem aktív (aktivált). Az ilyen szenet a gyógyszertárakban értékesítik, általában tabletták formájában. Elkezdjük vele az adszorpciós kísérleteket.

Készítsünk bármilyen színű halvány tintaoldatot, és öntsük egy kémcsőbe, de ne a tetejéig. Tegyünk egy tablettát aktív szenet lehetőleg összetörve egy kémcsőbe, zárjuk le az ujjunkkal és jól rázzuk fel. Az oldat felderül a szeme előtt. Az oldatot másik, szintén színes - hígított gouache-ra cserélték. A hatás ugyanaz lesz. És ha csak széndarabokat veszel, azok sokkal gyengébben szívják fel a festéket.

Nincs ebben semmi különös: az aktív szén abban különbözik a közönséges széntől, hogy sokkal nagyobb felülettel rendelkezik. Részecskéi szó szerint átjárják a pórusokat (ehhez a szenet speciális módon dolgozzák fel, és eltávolítják a szennyeződésektől). És mivel az adszorpció a felület általi abszorpció, egyértelmű: minél nagyobb a felület, annál jobb az abszorpció.

A kísérlet eredményeit a (2. melléklet) mutatjuk be.

2. számú TAPASZTALAT LEÍRÁS (aktív szén, kukorica rudak használata)

1. Az adszorbensek nem csak oldatokból képesek anyagokat felszívni. Vegyünk egy üveglombikot, cseppentsünk az aljára egy csepp kölnivizet vagy bármilyen más szagú anyagot. Helyezze a lombikot spirituszlámpára, hogy kissé felmelegítse a szagú folyadékot - akkor gyorsabban elpárolog és erősebb az illata. Könnyű kézmozdulatokkal irányítsa a levegőt az orrba az anyag gőzeivel együtt.

A szag érezhető. Most tegyen egy kis aktív szenet az üvegbe, zárja le szorosan fedővel, és hagyja állni néhány percig. Távolítsa el a fedelet, és ismét irányítsa maga felé a levegőt tenyerével. A szag eltűnt. Felszívta az adszorbens, pontosabban az illékony anyag molekuláit, amelyeket egy tégelybe helyeztek.

2. Nagyon jó adszorbens a felfújt kukorica, vagy kukoricarudak, amelyeket sokan szeretünk. Természetesen nincs értelme egy csomagot vagy akár egy negyed csomagot költeni egy kísérletre, de néhány darabot... Ismételje meg az előző kísérletet szagos anyagokkal kukoricarudak jelenlétében - és a szag teljesen eltűnik. Persze az élmény után már nem lehet botot enni.

A kísérlet eredményeit (1. melléklet) mutatjuk be.

5. fejezet

ADSZORPCIÓS MÓDSZEREK A KIPUFOGÓGÁZ TISZTÍTÁSÁRA

A folyadékkal történő adszorpciót az iparban használják kén-dioxid, hidrogén-szulfid és egyéb kénvegyületek, nitrogén-oxidok, savgőzök (НCI, HF, H2SO4), szén-dioxid és -monoxid, különféle szerves vegyületek (fenol, formaldehid, illékony oldószerek) gázokból történő kivonására. .

Az adszorpciós módszer a gázok és folyadékok molekulái között lejátszódó folyamatokat valósítja meg. Ha nincs kölcsönhatás a permetező folyadék és az öntözött gáz között, akkor a gőz-levegő keverékből a komponensek abszorpciójának hatékonyságát csak a gőz-folyadék egyensúly határozza meg.

A gáz folyadék általi elnyelési sebessége a következőktől függ:

a) az elnyelt anyagok diffúziója a gázáramból az elnyelő folyadékkal érintkező felületre;

b) egy gázrészecske átmenete a folyadék felületére;

c) az abszorbeált anyagok diffúziója a mosófolyadékban, ahol az egyensúly létrejön;

d) kémiai reakció (ha van).

Az abszorpciós tisztítást egyrészt az értékes komponensek gázáramból való kinyerésére és a technológiai folyamatba való visszavezetésére használják, másrészt a káros anyagok felszívódására a kipufogógázokból egészségügyi gáztisztítás céljából. Általában ésszerű az abszorpciós kezelés alkalmazása, ha a szennyeződések koncentrációja a gázáramban meghaladja az 1 térfogatszázalékot. Ebben az esetben az abszorbeált komponensnek bizonyos egyensúlyi nyomása van az oldat felett, és csak addig megy végbe az abszorpció, amíg parciális nyomása a gázfázisban nagyobb, mint az oldat feletti egyensúlyi nyomása. Ebben az esetben a komponens gázból való kivonásának teljessége csak ellenárammal és tiszta, a kivonandó anyagot nem tartalmazó abszorbernek az abszorberbe való juttatásával érhető el.

5.1 Adszorpciós kezelés alkalmazása

Az adszorpciós tisztítás folyamatos és általában ciklikus folyamat, mivel a szennyeződések felszívódását általában az abszorpciós oldat regenerációja és a tisztítási ciklus elején történő visszajutása kíséri. Az abszorpciós tisztítási módszer alkalmazása az abszorpciós folyamatok nagy intenzitásának köszönhető, amely lehetővé teszi nagy teljesítményű gáztisztító berendezések létrehozását, a módszer alkalmazásának lehetőségét káros gázokat és port egyaránt tartalmazó gázok tisztítására, és végül az abszorpciós berendezések üzemeltetésében szerzett hatalmas tapasztalat a különböző technológiai folyamatokban, elsősorban a kémiai technológiában.

5.2 A gáztisztítás adszorpciós módszerének hátrányai és előnyei

A gáztisztítás adszorpciós módszere nem mentes bizonyos elsősorban a berendezés terjedelmességéből adódó hátrányok. Ez A módszer meglehetősen szeszélyes, és magas költségekkel jár. Az abszorpciós módszer hátrányai közé tartozik a szilárd lerakódások képződése, ami megnehezíti a berendezés működését, valamint számos folyékony közeg korrozív hatását. E hiányosságok ellenére azonban az abszorpciós módszert továbbra is széles körben alkalmazzák a gáztisztítás gyakorlatában, mivel lehetővé teszi a szilárd részecskék és a gázok felfogását, egyszerű a berendezése és lehetőséget ad a beszorult szennyeződések hasznosítására.

KÖVETKEZTETÉS

A tudományos munka során nagy mennyiségű szakirodalmi anyagot tanulmányoztak a különböző széntartalmú alapanyagokból nyert porózus szénanyagok gőzeinek adszorpciójával kapcsolatban. Készítettem olyan eszközök és modellek prototípusait is, amelyek egyértelműen mutatják az adszorpció hatékonyságát.

A porózus szénanyagok jelenlegi világtermelése megközelíti az évi egymillió tonnát. Jelen pillanatban ígéretes irány a szorbensek gyártása különböző fafeldolgozási hulladékokból és nem faanyagú növényi alapanyagokból. A különféle iparágakból származó hulladékok ilyen felhasználása lehetővé teszi számunkra, hogy egyszerre oldjuk meg az ártalmatlanításuk környezetvédelmi problémáját, és bővítsük a különféle területeken használható szorbensek listáját. Jelenleg a szénszorbensek mintegy 36%-a fából, 28%-a szénből, 14%-a barnaszénből, 10%-a tőzegből és mintegy 10%-a kókuszdióhéjból készül.

A szorbensek környezeti problémák megoldására való alkalmazásának mértékét a költségek korlátozzák. Olcsó nyersanyagok bevonásával és azok feldolgozására szolgáló hatékony technológiai megoldások kidolgozásával jelentősen csökkenthető egy kereskedelmi termék költsége.

Az aktív szén előállításának legfontosabb alapanyaga a fa (fűrészpor formájában), a szén, a tőzeg, a tőzegkoksz, néhány kemény- és barnaszén, valamint a barnaszén félkoksz.

Alkalmazások

Bemutatás

Alkalmazások:

Anyag letöltése
Hasonló hozzászólások