книги / Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности

вору вещества;

S{ - удельная поверхность пор, поглощающих раство­ ренное вещество с образованием монослоя;

J\f - число Авогадро;

if* - мольный объем сорбтива.

Величину Sf можно вычислить, определив величину сорбции паров веществ с различной ориентацией молекул на

Удобными сорбтивами для этой цели являются п-хлоранилин и 2,4-дибромфенол, мольные объемы и молекулярные посадоч­

по методу приведения / 6 / , основанному на сопоставлении

Из соотношения (6) следует,что при полном заполнении истинных микропор зависимость CLylf* от &с 'if*

Рис.4. Изотермы адсорбции п-хлоранилина из водных растворов на активных углях СКн и непористой ацетиле

новой сажи (а ); эти же. данные,представленные в коор­ динатах ХуТГ от ajf*” (б ).

Р ис.5. Зависимости объемов ма1фо-,мезо-,супермикро- и истинных микропор (а ), удельной поверхности мезопор и суммарной удельной поверхности супермикро- и мезопор ( б) от степени обгара углей СКН.

182

линейная, и не зависит от строения адсорбтива, и тан­

ординат, равендудельному адсорбционному объему узких

Результаты исследования различными и независимыми методами пористой структуры углей СКН дают возможность проследить формирование пор различного типа и развития их поверхности в зависимости от степени активирования (обгара). Наглядно это отражает рис.5: а) интервал 0*40 %обгара - практически неизменными остаются объемы макро- и истинных микропор, отсутствуют супермикропоры,

развиваются мезопоры; б) интервал 40*60 %обгара - наря­ ду с мезопорами начинают развиваться супермикропоры, некоторое увеличение объема истинных микропор,практиче­ ски неизменный объем макропор; в) интервал 60*75 %обга­ ра - хорошо развиваются еупермикро-, мезо- и макропоры, наблюдается тенденция к снижению объема истинных микро­ пор; г) более 75 %обгара - резкое возрастание объемов и суммарной удельной поверхности еупермикро-, мезо- и макропор, прогрессирующее уменьшение объема истинных микропор.

Таким образом, анализ пористой структуры углей СКН

суперминропор, сорбционная емкость которых сравнима или даже выше полной сорбционной емкости большинства промыш­ ленных активных углей.

2. Супермикропоры сорбентов СКН подразделяются на мелкие, заполняющиеся по объемному механизму, и крупные, заполнение которых идет с образованием монослоя; это обеспечивает сорбентам высокую адсорбционную емкость по органическим веществам не только малой, но также средней и высокой молекулярной массы, что особенно важно при очистке ряда растворов, в особенности, биологических жидких сред. Высокие кинетические показатели сорбции

0,DS.

Рис. б. Кинетические 1фивые адсорбции мети­

бента, пропускание по циклу с помощью дози­ рующего насоса со скоростью 125 см3/м ин).

активными углями СНН обеспечиваются хорошо развитой удельной поверхностью крупных супермикро- и мезопор.

В качестве иллюстрации превосходных адсорбционно-кинети­ ческих характеристик углей СКН может служить р и с .б , на котором представлены сравнительные кинетические зависи­

т

ЗДК.661.183.2

С.Г.Чепурной, М.Е.Селин, А.И.Артёмов, С.Я.Тронин,

Н. И. Серегина.

ГРАНУЛИРОВАННЫЕ АКТИВНЫЕ УГЛИ С РАЗВИТОЙ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРОЙ

Для исследований адсорбируемости на углеродных адсор­ бентах паров органических веществ с различными физико-хи­ мическими свойствами представляют интерес гранулированные активные угли с широким распределением микропор по разме­ рам (с бидислерсной микропористой структурой) и развитыми объёмами макро- и мезопор. Изготовляемые промышленностью / I / гранулированные активные угли типа АГ обладают не­ большими предельными объёмами адсорбционного пространства ( ^ = 0,25 - 0,32 см3/ г ) , которые принадлежат сравнитель­

но большим размерам микропор (В'10®= 1,00± 0,10), при этом супермикропоры и мезопоры практически отсутствуют. Для уг­ лей СКГ характерно хорошее развитие микропор (W* =0,44 - 0,59 см3/ г при В«10^ = 0,65 - 1,05) и умеренное развитие мезопор, однако супермикропоры также отсутствуют. Путем прогрессирующего активирования, в известной мере, можно увеличить объемы более крупных разновидностей пор (супер- микро-, мезоили макропор), но это сопровождается умень­ шением объема и увеличением размера собственно микропор.

В наших исследованиях была предпринята попытка получе­ ния образцов гранулированных активных углей, в которых сочеталась бы относительно тонкая микропористая структура

186

(Bj* Iu°<0,70 с развитыми объемами супермикро-, мезо- и макропор.

На развитие пористой структуры активных углей, кроме

ловий формования и карбонизации гранул. Учитывая изложен­ ное, в лабораторных условиях были изготовлены на каменно­ угольной основе несколько серий гранулированных активных углей прогрессирующей активации, в которых, наряду с собственно микропорами с различной величиной структурной характеристики B j, были бы достаточно развиты объёмы супермикро-, мезо- и макропор.

Для изготовленных образцов структурные константы тео­ рии объёмного заполнения микропор (ТОЗМ) /2 / определялись по экспериментальной изотерме адсорбции стандартного пара (бензола), измеренной по вакуумное методу сорбционных ве­ сов.

В табл.1 приведены параметры пористой структуры изготов ленных образцов активных углей с узким распределением микропор. Для сравнения приведены характеристики образцов

187

Для образцов углей серий 4-6 характерно отсутствие супермикропор и незначительное развитие мезопор. Измене­ ние условий карбонизации угля серии 5 привело, в сравне­ нии с серией 4, к некоторому увеличению предельного объёма адсорбционного пространства. В серии 6, с несколько изме­ нённой композицией, параметры пористой структуры близки к углю серии 4. Изготовленные образцы углей по параметрам микропористой структуры превосходят уголь типа АГ лабора­ торного изготовления и приближаются к углю СКГ-6А промыш­ ленного изготовления. Прочность по МИС-60-8 углей серии 4-6 составляет У0-85% и превышает прочность угля типа АГ (81%) и СКГ-ьА (71%).

Образны угля серии 26а (табл. 2) по структурным констан­ там ТОЗМ не уступают лучшим образцам СКГ / I / , но также не имеют супермикропор, а мезопористая структура развита плохо. В серии 35, при умеренном развитии мезопор, хорошо развитые объёмы микропор принадлежат уже бидисперсной структуре с очень малыми величинами константы Bj и неболь­ шими Bg. Для сррии 38 характерно хорошее развитие объёма мезопор. ф и активации до насыпной плотности 0,34 г/см3 значительный объём микропор принадлежит бидисперсной стр^тстуре с весьма малыми величинами констант Bj и Bg. Прочность образцов этих серий (табл.2) углей прогресси­ рующей активации изменялась в пределах У8-У1%.

В табл.З приведены характеристики активных углей с раз­ витой микро-, мезо и супермикропористой структурой.

Для образцов углей серий 41,42 и 45, при развитом объё­ ме мезопор, характерно весьма оольшое развитие объёма микропор, причём большая часть этого объёма (исключая об­ разец серии 42 с плотностью 0,46 г/см3) принадлежит супермикропорам с величиной Bg* Юь= 1,ь-3,4, а первая микро­ структура характеризуется малыми размерами пор с

B j'l0 b=0,4b-0,7u. Наибольшим объёмом супермикропор обла­ дает образец серии 45 с насыпной плотностью 0,37 г/см3, причём размер их граничит с минимальным размером мезопор. Большой интерес для исследований представляет и уголь се­ рии 40 с насыпной плотностью 0,38 г/см3 , у которого, при весьма значительном развитии мезопор, величины объёмов

189