химический каталог




Активные угли и их промышленное применение

Автор X.Кинле, Э.Бадер

ствующими справочниками по аналитической химии; кроме разнообразных колориметрических методов анализа применяются и спектроскопические способы.

Определение анионов. Хлорид-ионы из-за высокой растворимости нежелательны во многих процессах, использующих активные угли, особенно когда обрабатываемый продукт, например высокочнстый глицерин, должен быть свободен от хлоридов. Хлориды обычно экстрагируются азотной кислотой и определяются аргентометрическим способом Волхарда или фотометрическим измерением мутности при образовании осадка хлорида серебра.

Содержание сульфат-ионов в активных углях можно определять весовым методом по сульфату бария в азотнокислотной вытяжке.

. ^Угли, полученные химическим активированием с форсфор-ной кислотой, а также нейтрализованные фосфорной кислотой, содержат фосфаты. Определение фосфатов проводится в солянокислотной или азотнокислотной вытяжке с помощью ванадат-молибдатного метода.

Обычно активные угли, прошедшие отмывку азотной кислотой для снижения зольности, содержат нитраты. Аналитическое определение нитратов можно провести с реактивом Лунге

70

(сульфаннловая кислота с сс-нафтиламдном) в водной вытяжке после восстановления нитрат-иона до нитрит-иона.

Присутствие сульфида определяется только качественно с помощью реактивной бумаги, содержащей ацетат свинца. В соответствии с DIN 51724 [21] можно определить и общее содержание серы. Пробу растворяют по способу Эшка и затем определяют содержание серы. С помощью аппарата Викбольда (аналогично DIN 53584) можно определить долю серы, имеющей валентность меньше шести.

5.4. АДСОРБЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Изотерма адсорбции определенного вещества представляет практический интерес для характеристики активного угля, используемого при рекуперации растворителей. Большое теоретическое значение имеют изотермы адсорбции для расчета удельной поверхности и распределения пор в активных углях. Кроме того, изотермы некоторых веществ (например, бензола^, четыреххлористого углерода) используются для сравнительной оценки сорбционных свойств углей.

5.4.1. Определение удельной поверхности

Под удельной поверхностью обычно понимают площадь поверхности твердого тела, отнесенную к его массе. В пористом материале она представляет собой в основном «внутреннюю» поверхность, которую образуют многочисленные поры. В принципе, определение удельной поверхности основано на допущении, 'что изотерма адсорбции азота позволяет определить объем мономолекулярного покрытия. Используя известное значение посадочной площадки молекулы азота в. адсорбированном состоянии, можно тогда рассчитать и удельную поверхность сорбента. В настоящее время для расчетов используют метод Брунауэра, Эмметта и Теллера (метод БЭТ) [22]. Основу этого метода составляет так называемое уравнение БЭТ:

т =_M-LL-_- 5.2)

тА (1 -pr)(l -Рг + Срг)

где тл— масса адсорбированного вещества на единицу массы адсорбента; т,« — масса адсорбта, необходимая для образования монослоя; С — константа уравнения БЭТ; р, — относительное давление р/р0.

Преобразование этого уравнения к виду

Рг1тл (l'Pr) = >/"[мс + <с - » Рг/тмс (5'3)

позволяет представить изотерму БЭТ в виде прямолинейного графика. Для практического применения метода БЭТ необходимо выполнить по меньшей мере 3—6 измерений в интервале 0,05 ^ pr 0,30, например при рг = 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 и 0,25. По результатам измерений рассчитывают вначале

71

Рис. 5.11. Прямолинейная изотерма БЭТ.

выражение рг/тА(1 — рг). Используя полученные значения этого отношения и значения рг, можно построить графическую зависимость рг/тА(1 — рг) от рг (рис. 5.11). Наклон линий выра-

0,1 0,2 0,3 жается в форме (С—\)/тмС, отрезок Рг=Р/Ро на ординате дает численное значение

члена 1/шмС Удельная поверхность Os (в м2/г) рассчитывается по формуле:

Os = mMNL • 16,2 ¦ 10-°/МЕ (5.4)

где Nl — число Лошмядта, NL — 6-Ю23; М — молекулярная масса азота; Б — навеска активного угля, г.

Принято считать, что посадочная площадка молекулы азота при температуре 77,4 К составляет 0,162 нм2 [23].

Наиболее точным и распространенным методом измерения адсорбции азота является объемный метод. Однако часто применяется и весовой метод измерения на очень чувствительных вакуумных микровесах. При этом необходимо тщательное термостатированне образца.

Удельная поверхность рассчитывается в соответствии с D1N 66131 [24]. По этому стандарту можно выполнить и упрощенный расчет. Например, с помощью так называемого метода одной точки можно провести прямую БЭТ через начало координат. Это возможно при допущении, что в уравнении (5.2) С>1 и 1/С <С Рг. Отсюда тм = тА (1 — рг). Это упрощение послужило основой для разработки Хаулом и Дюмбге-ном автоматического прибора для измерения удельной поверхности [25].

Иногда вместо азота используются и другие газы со следующими значениями посадочных площадок (в нм2) [25]:

Аргон при 77,4 К 0,138 Криптон при 77,4 К 0,202

Аргон при 90,2 К 0,138 Криптон при 90,2 К 0,214

При определении удельных поверхностей нередки значительные отклонения в результатах, особенно при замене одного адсорбтива на другой. Однако и при использовании азота наблюдаются расхождения в экспериментальных данных порядка ±10 %. Причиной служат многочисленные упрощения в уравнении БЭТ, например, допущения об одинаковой теплоте адсорбции для всех молекул первого адсорбционного слоя и о том, что в последующих слоях эта теплота равна теплоте конденсации. Несмотря на это метод БЭТ для определения удельной поверхности широко вошел в практику.

Удельную поверхность определяют также по методу Киселева [27], в котором для расчета используются изотермы адсорбции-десорбции, точнее, участок петли гистерезиса. Одна-

72

ко метод пригоден только для материалов, содержащих переходные поры.

На основании потенциальной теории Дубинина Каганер [28] вывел уравнение изотермы для области мономолекулярного покрытия, которым также можно пользоваться для расчета удельной поверхности.

Известен метод Липпенса и де Бура [29], в котором для расчета удельной поверхности используется толщина слоя адсорбента, определенная по методике БЭТ (см. также следующий раздел).

Другие методы определения удельной поверхности, например метод измерения газовой проницаемости по Блэйну [30], не нашли распространения. Исключение составляет измерение адсорбции иода, которое оказалось особенно ценным экспресс-методом в лабораторной практике. Способ, использующий малоугловое рассеяние рентгеновских лучей для расчета удельной поверхности, требует дорогостоящей аппаратуры и для углей с закрытыми порами дает искаженные (за счет поверхности этих пор) результаты.

5.4.2. Расчет распределения пор по размерам

Важным критерием оценки активного угля является распределение пор по радиусам пли, иначе, распределение общего объема пор этого угля по их размерам. Расчет распределения пор обычно проводится по десорбционной ветви изотермы на основании так называемого уравнения Кельвина:

In pr = 2VMa cos Ъ/rRT (5.5)

где р, — относительное давление; Vm— молярный объем; а — поверхностное натяжение адсорбта; v>—угол смачивания (для азота близок к нулю); г — радиус пор; R — газовая постоянная; Т—абсолютная температура.

Это уравнение определяет тесную взаимосвязь между относительным давлением адсорбтива и радиусом пор, в которых при достижении этого давления газ конденсируется или вновь испаряется.

Простейший способ определения распределения пор состоит в постепенной десорбции использованного для измерений газа из насыщенного активного угля. Десорбируемое па каждой ступени (посредством снижения парциального давления) количество адсорбта соответствует в этом случае объему пор, опустошающихся на этой ступени десорбции. Однако при этом следует помнить, что в процессе десорбции поры освобождаются не полностью, в них остается адсорбированный слой, толщина которого зависит от парциального давления. Эту зависимость можно определить для непорнстых тел и рассчитать математически. Наиболее известные методы расчета разработали Крэнсто

страница 19
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

Скачать книгу "Активные угли и их промышленное применение" (2.76Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
сетка сварная 15 15
меню борд цена спб
купить билет на чартова дюжина 23 февраля
привод воздушной заслонки gsd 321.1a

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.01.2017)