химический каталог




Активные угли и их промышленное применение

Автор X.Кинле, Э.Бадер

ерхностные оксиды нейтрализованы различными основаниями (по данным Пури [25])

Уголь Относительное давление паров воды р

0,10. 0,30 0,50 0,70 0,90 0,99

Исходный уголь 2,6 5,3 9,7 12,2 18,7 27,6

Ва-Уголь (426 мг-экв Ва/100 г угля] 7,1 9,8 13,2 16,2 23,6 ЗЗ^б

Са-Уголь (411 мг-экв Са/100 г угля) 7,5 9,4 12,2 15,8 25 2 362

Mg-Уголь (409 мг-экв Mg/ЮО г угля) 9,3 11,4 14,1 17,6 27,6 37^8

Na-Уголь (449 мг-экв Na/100 г угля) 11,0 12,4 17,0 22,7 36,9 76,9

Li-Уголь (439 мг-экв Li/100 г угля) 11,0 14,3 20,0 26,7 45^9 8о',6

2.2.4. Серусодержащие поверхностные соединения

Обеззоленные активные угли поглощают различные количества серы при нагревании в присутствии элементарной серы и различных ее соединений, например, сероводорода, сероуглерода или диоксида серы [26]. При этом сероводород поглощается в меньших количествах в сравнении с другими реагентами. Также отмечается определенная зависимость поглощения серы от содержания кислорода и особенно водорода в исходном Угле. Вероятно, поглощенная сера входит в состав присутствующих на поверхности оксидов, причем в результате обменной Реакции с S02 образуются преимущественно сульфоновые и сульфоксидные группы. В присутствии серы и сероводорода образуются сульфидные и гидросульфидные группы. При этом известно, что такие содержащие серу активные угли способствуют катализируемой сульфидными ионами реакции замещения азидов на иод с образованием иодида и азота. На прокаленных, свободных от кислорода и водорода активных углях сера образует С—S—С-группы на ненасыщенных центрах решетки.

19

Это ведет к заметному сужению пор, на что указывают изотермы адсорбции паров воды, бензола или метанола.

В определенных технических процессах, например в процессе «Сульфрин», описанные выше эффекты приобретают практическое значение, так как соединения серы в большинстве случаев оказывают сильное вредное действие на свойства угля. Образование необратимых соединений серы и связанную с этим потерю активности угля можно предотвратить блокированием активных центров, например, щелочным силикатом [27].

3. АДСОРБЦИЯ

3.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Концентрирование вещества на поверхности раздела фаз принято называть сорбцией. Если концентрирование происходит только на поверхности, процесс называется адсорбцией. Адсорбция на твердых телах может протекать из газовых фаз и жидких сред. При этом необходимо различать физическую адсорбцию и хемосорбцию (см. ниже). Если сорбируемые молекулы проникают в объем соседней фазы, мы говорим об абсорбции, например, при наводороживании некоторых металлов или .растворении газов в жидкостях. Под десорбцией следует понимать процесс, обратный адсорбции.

В соответствии с постановлением ШРАС от 1972 г. адсорбирующее средство принято называть адсорбентом, а адсорбируемое вещество — адсорбтивом. В адсорбированном состоянии оно называется адсорбтом. Под адсорбатом подразумевается система адсорбент + адсорбт в целом (рис. 3.1).

3.2. ФИЗИЧЕСКАЯ АДСОРБЦИЯ. ХЕМОСОРБЦИЯ

Физическая адсорбция обусловлена в основном ван-дер-ва-альсовыми силами. В этом процессе адсорбированное соединение не подвергается химическому изменению. Наряду с этим известен также процесс, обычно называемый хемосорбцией. Такой тип сорбциониого процесса, подобно другим химическим превращениям, отличается большой энергией активации; при этом возникает химическая связь, изменяющая химическую природу сорбированной молекулы. В большинстве случаев при хемосорбции возникают более прочные связи, чем при физической адсорбции, хотя иногда возможно промежуточное явление— так называемая легко обратимая хемосорбция. Наряду с такими теоретическими различиями оба процесса имеют следующие характерные практические различия.

1. Физическая адсорбция вещества в значительной степени протекает в области температур, близких к точке кипения или несколько выше; хемосорбция происходит при температурах, значительно превышающих температуру кипения.

SO

о-3

Рис. 3.1. Схема процесса адсорбции:

1 — адсорбат; 2 — газовая или жидкая фаза; 3 — адсорбтив; 4 — поверхностная пленка; 5—адсорбт; 6 — активные центры; 7 — адсорбент.

2. Хемосорбция, требующая высокой энергии активации, зависит от температуры: чтобы процесс протекал с достаточной скоростью, необходима определенная минимальная температура. Физическая адсорбция, напротив, эффективнее протекает при низких температурах.

3. Хемосорбция — процесс специфический в основном для соединений, способных вступать в реакцию с твердым телом; физическая адсорбция, напротив, относительно неспецифична.

4. При физической адсорбции наблюдается положительный тепловой эффект, приближенно равный теплоте конденсации (т. е. нескольким кДж/моль). Теплота реакции в процессах хемосорбции заметно выше и составляет обычно 10— 60 кДж/моль.

5. При физической адсорбции на поверхности адсорбента может образоваться несколько адсорбционных слоев (см. раздел 3.4). Хемосорбция протекает только с образованием монослоя; в этом случае массообмен незначителен.

3.3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ

Описание адсорбционных процессов, соответствующее современным научным представлениям, в основном сформулировано Поляни [1] как теория адсорбционного потенциала, а позднее развито Дубининым и сотрудниками [2, 3]. Уравнение Дубинина — Радушкевича (см. ниже) придало этой теории практическое значение.

Основное допущение потенциальной теории состоит в том, что на поверхности твердого тела действуют силы притяжения, в частности, так называемые дисперсионные силы, которые создают силовое поле (потенциальное поле). Эти силы, а следовательно, и потенциальное поле, действуют на коротких расстояниях. Действие различных сил ослабляется обратно пропорционально расстоянию в некоторой степени. Значение показателя степени приводится в табл. 3.1.

Область действия сил притяжения характеризуется так называемым адсорбционным потенциалом, который представляет собой работу, выполняемую силами адсорбции при переносе

21

ТАБЛИЦА 3.1. Силы адсорбционного взаимодействия [4]

Процесс

Сила

j Коэффициент пропорциональности f

Физическая адсорб- Кулоповское притяжение между за- 1/г2 ция ряженными частицами

Силы притяжения между двумя ди- 1/г7

полями

Силы притяжения между ионом и 1/г5 диполем

Силы взаимодействия между ней- 1/г7 тральными частицами (дисперсионные силы)

Хемосорбция Обменные силы (гомеополярная хи- 1/г10 — 1/г13

мическая связь)

частицы из окружающего газового пространства на поверхность или близко к ней. Этот термодинамический потенциал является наибольшим на поверхности твердого тела и с увеличением расстояния от поверхности быстро уменьшается. Адсорбция также возможна только в непосредственной близости к поверхности. Для однородной поверхности все точки, равноотстоящие от поверхности твердого тела, имеют одинаковый потенциал и расположены в одной эквипотенциальной плоскости. Каждая* такая эквипотенциальная плоскость ограничивает определенный объем Wx и характеризуется собственным потенциалом Ех. Максимальный объем W0 ограничен потенциальной плоскостью с потенциалом, равным нулю, только в этом объеме возможна адсорбция (рис. 3.2).

Поляни определил адсорбционный потенциал Е как работу изотермического сжатия, которую необходимо выполнить, чтобы довести пар с равновесным давлением р\ до давления пара сжатого адсорбта р2 на данной эквипотенциальной поверхности:

? = ЯГ1п (р2/р,) (3.1)

где # — газовая постоянная; Т — абсолютная температура.

а б

Рис. 3.2. Эквипотенциальная поверхность Поляни:

а — однородная поверхность; б — неоднородная поверхность.

22

3000

§

2000

1000

OA

Рис. 3.3. Характеристическая кривая адсорбции паров бензола на активном угле.

При температурах ниже критической температуры пара потенциал Е представляет собой работу сжатия от равновесного давления р до давления насыщенных паров жидкости ps при температуре окружающей среды:

Е = RT \п (

страница 5
< 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
http://dveripandora.ru/catalog/furniture/petli/petli-bussare/petli-dvernye-universalnye-bussare-b020-c-100x75x2-5-4bb-1ac/
кресло ch 599
тур робби уильямса 2017
оборудования для кинотеатра 3 д цена

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
(28.06.2017)