химический каталог




Активные угли и их промышленное применение

Автор X.Кинле, Э.Бадер

н и Инкли [32], Пирс [33] и Липпенс, Линеен и де Бур [34].

73

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Относительное давление pr=p/ps

Рис. 5.12. Изотермы адсорбции:

/ — азот; 2 — пары бензола; 3 — пары воды.

0,9 W

Обычно для адсорбционно-структуриого анализа используют изотерму адсорбции по азоту. Этот метод относительно трудоемкий и поэтому применяется только в некоторых специально оборудованных лабораториях. Определение распределения пор из изотермы обычно проводится по готовой вычислительной программе.

Измерения изотермы паров воды при комнатной температуре более просты и могут проводиться в каждой адсорбционной лаборатории. Однако установление равновесия водяного пара на активном угле происходит черезвычайно медленно, поэтому уже несколько десятков лет во многих лабораториях, особенно в Европе, в качестве адсорбтива используют пары бензола. Рачет изотермы бензола по 6—10 точкам измерения позволяет практикам достаточно точно охарактеризовать активный уголь, особенно в случаях, когда различные виды углей сравниваются по одному относительному параметру.

Для практической оценки адсорбционной способности активного угля обычно достаточно измерить 3—4 точки изотермы бензола. На рис. 5.12 приведены изотермы адсорбции азота, водяного пара и бензола на типичном газовом угле.

Де Бур [35] предложил новый метод анализа изотермы, основанный на расчете так называемого ^-распределения, т. е. толщины адсорбционной пленки (здесь t —¦ относится к английскому «thickness»). Теория де Бура основана на представлениях о существовании адсорбционного равновесия между паром и поверхностью твердого тела. Если допустить, что покрытие, образующееся при определенном парциальном давлении, равномерно распределяется по поверхности твердого тела, тогда можно по объему адсорбта и поверхности БЭТ адсорбента рассчитать среднюю толщину покрытия. ^-Распределение получают из графика зависимости толщины адсорбционной пленки, возрастающей с повышением парциального давления, от

74

парциального давления (или количества адсорбированного пара).

Для определения распределения пор можно использовать метод_.сравнения ^-распределений для пористых тел с непористыми аналогами (рис. 5.13). На непористом твердом теле ^-распределение имеет вид прямой, наклон которой соответствует значению удельной поверхности (рис. 5.13, а).

Если метод де Бура используется для микропористых адсорбентов, например газовых или рекуперационных активных углей, то в начальной области относительных давлений зависимость количества адсорбированного вещества, удельной

'ис, 5.13. Определение распределения пор по t -методу.

76

На сжигание

Водрноа термосная 20±2°С

С= 7/7000

Рис. 5.14. Схема прибора для измерения изотермы адсорбции бензола:

/ — стеклянные спирали; 2 — смесительные сосуды; 3 — промывные склянки с бензолом; 4 — адсорбционные сосуды; 5 — расходомеры.

поверхности пор и толщины адсорбированного слоя t может быть представлена соотношениями:

Адсорбированный объем Поверхность

= Толщина адсорбированного слоя /

Адсорбированный объем _

-;-г — поверхность

1олщина адсорбированного слоя t

и /-распределение остается линейным (рис. 5.13, б).

С повышением парциального давления наступает момент, когда в результате слияния поверхностного покрытия противоположных стенок пор заполняются первые субмикропоры (рис. 5.13, в). Поверхность этих пор исключается из дальнейшего адсорбционного процесса, отмечается перегиб кривой насыщения, которая затем идет параллельно оси абсцисс. Это означает отсутствие пор в этом интервале линейных размеров. По соответствующему участку на ординате можно определить объем заполненных пор с диаметром 2/.

В ходе дальнейших измерений кривая может снова отклониться вверх, хоти наклон ее уменьшится в соответствии с имеющейся доступной поверхностью (рис. 5.13, г). Если с повышением парциального давления происходит капиллярная конденсация (рис. 5-13, д), появляется несоответствие между возрастающей адсорбционной емкостью и оставшейся поверхностью; на этом отрезке шкалы /-кривая характеризуется крутым подъемом [35].

При постоянном парциальном давлении величина / связана так называемым диаметром Кельвина d и истинным диаметром пор D следующим образом:

D = d + 2t

(6.6)

76

Ниже приведены значения этих величин для разл парциальных давлений паров бензола [36]:

рис. 5.15. Полуавтоматический прибор для измерения изотермы адсорбции тография Лаборатории адсорбционной техники GmbH).

причиной его широкого использования является сравпителын высокая стойкость бензола к разложению, исключающая ошиб ки измерения, вызываемые продуктами разложения; однакс токсичность бензола требует очень осторожной работы.

На практике опыт проводится в следующем порядке. Насыщенный парами бензола воздух смешивается в различных пропорциях с чистым воздухом, таким образом создается газовоздушный поток с относительными давлениями в пределах от 0,0001 до 0,95. В U-образных трубках или других соответствующих емкостях, помещенных в термостат, проводится насыщение образцов до постоянной массы, при этом опыт начинают с наибольшей концентрации, т, е. измеряется десорбционная ветвь петли гистерезиса.

На рис. 5.14 приведена схема классического аппарата с использованием в качестве адсорбтива бензола. В этом аппарате можно легко регулировать состав газовой смеси вручную; термостатирование осуществляется водяной ванной. Представленная на рис. 5.15 опытная аппаратура — полуавтоматическая: газовые потоки смешиваются автоматически; водяная баня заменена металлическим термостатом, поддерживающим постоянную температуру.

5.4.3. Определение адсорбции из растворов

Измерение адсорбции одного опытного вещества из раствора является недостаточным для характеристики распределения пор активного угля. Поэтому оценку активных углей проводят, сравнивая результаты измерений с помощью различных адсорб-тивов; например, сравнивая адсорбцию относительно больших молекул мелассы и метиленового голубого или иода.

Мелассовое число. Меласса — темно-коричневая сложная смесь веществ, представляющая собой отходы производства сахара. Несмотря на сокращающееся применение активного угля в производстве сахарозы, осветление мелассы продолжает оставаться важным аналитическим методом, особенно для порошковых углей. Этот метод позволяет не только оценивать осветляющую способность активного угля, но также получать представление о распределении пор, так как с помощью мелассы определяется поверхность пор среднего размера с диаметром примерно от 2,8 нм. Широкое применение этого метода невозможно без стандартного раствора мелассы. С помощью такого раствора определяют количество стандартного активного угля (в мг), необходимое для 50 %-ного осветления. В последующих опытах по осветлению определяют количество испытываемого активного угля (в мг), необходимое для достижения такой и-< степени осветления. Полученное в этом испытании число милл1 граммов активного угля принимается за его мелассовое число Если требуется определить мелассовое число зерненых, срормо-

78

ванных пли грубодпсперсных порошковых углей, их необходимо предварительно измельчить в порошок.

Адсорбция метиленового голубого. Адсорбция метиленового голубого даег представление о поверхности активного угля, образованной порами с диаметрами больше 1,5 нм. Молекула метиленового голубого

N

имеет относительно большие линейные размеры, тем не менее с помощью адсорбционных опытов на силикатах со слоистой структурой решетки было установлено, что вследствие резонанса трех колец молекула этого красителя адсорбируется как плоская пластина [37].

Титр метиленового голубого по DAB 7 определяется следующим образом [38]. К 200 мг* измельченного сухого активного угля через 5 мин отдельными порциями при встряхивании добавляют раствор метиленового голубого (1,5 г метиленого голубого «Мерк» качества «медицинский, химически чистый, свободный от хлорида цинка» в 1 л раствора). Таким образом, адсорбция метиленового голубого проводится до нулевой остаточной концентрации. Титр

страница 20
< 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
инженер систем вентиляции и кондиционирования обучение
удаление атеромы стоимость
a6721 0131 2055
матрас пружинный expert therapy

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
(14.12.2017)