книги / Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности

кажущейся плотности.

Такой механизм образования пор в области малых степе­ ней активирования подтверждается литературными данными

/ 12/.

Увеличение плотности газифицируемой массы,очевидно, указывает на то,что с увеличением степени активирования в образующемся объёме пор уменьшается доля вскрываемых пор недоступных бензолу. У карбонизованных и активиро­ ванных углей проведен рентгеноструктурный анализ в диа­ пазоне углов от 3° на дифрактометре ДР0Н-2,0.

Рентгенографическую плотность i.pp) углерода, тран­ сляцию ( а ) по кристаллографической оси а расстояние

.между атомами ( & - С ) в ароматических углеродных слоях определяли в соответствии с современными представления­ ми об элементарной ячейке графитоподобных кристаллитов /1 3 /. Межплоскостное расстояние ( C/ QQ2) в пачке слоев гексагональных колец (кристаллите) рассчитывали по из­

в табл.4,показывают,что в процессе активирования разме­ ры кристаллитов заметно не изменяются.

Рентгенографическая плотность у бурых углей с увели­ чением степени активирования до 36,1% и у каменных до степени активирования 39,7% не изменяется, и только у каменных углей при увеличении степени активирования от 39,.7% до 45,0% наблюдается ее уменьшение.

Расстояние между атомами в ароматических углеродных слоях не изменяется при активировании как бурых так и каменных углей.

В графите расстояние между атомами в ароматических углеродных слоях больше,чем в углях термообработанных

12

метить,что при высокой степени активирования (около 45,0%) о£-0О2 возрастает до величины характерной для бу­ рых углей.

Высота пачки (кристаллита) L 0 *У активированных уг­ лей,полученных из бурых и каменных углей,практически оди­ накова - (1,02 -1,08) ни и.не изменяется с обгаром,если не принимать во внимание некоторой тенденции к уменьшению Lc У бурых углей на величины,близкие к чувствитель­ ности метода.

Упорядоченный диаметр, La ,пачки углерода у бурых уг­ лей обнаружен лишь у карбонизованного и активированного угля с малой степенью активирования - 13,6%. В активиро­ ванных бурых углях с большими степенями активирования

L Q пачки с необходимой достоверностью обнаружить не удалось.

У активированных углей,полученных на основе каменных углей,упорядоченный диаметр кристаллита. , La ^обнаружи­ вается достаточно достоверно до степени активирования 22, 0$ ,а у образцов с большими степенями активирования на уровне 39, 7% - 45,0% L Q обнаружить удается с низкой до­ стоверностью.

При сопоставлении плотности газифицируемой массы (табл .З) и рентгеноструктурной плотности (табл.4) видно, что,хотя плотность газифицируемой массы при увеличении степени активирования растет как в бурых,так и каменных углях,но не достигает плотности углерода в пачке. Это, вероятно,можно объяснить тем,что на протяжении всего про­ цесса активирования продолжается частичное вскрытие за­ крытых пор недоступных бензолу,но их доля в объёме обра­ зующихся пор падает.

На основании полученных данных о развитии пористой структуры в процессе активации,плотности газифицируемой массы и рентгеноструктурного анализа,вероятно,можно пред­ положить следующий механизм формирования пор.

£ бурых и каменных углях при активировании парами во­ ды до максимального развития объёма собственно микропор происходит газификация плотных структурных элементов угля,

13

КЛ

закрывающих поры,образувыыа при карбонизации или перекры­ вающих их настолько,что они не доступны молекулам бензола.

Плотные структурные элементы представляют высокомоле­ кулярные радикалы.

С достижением максимального объёма собственно микропор при дальнейшем увеличении степени активирования начи­ нается газификация углерода«упорядоченного в слои из гексагональных колец.

В каменных углях частично газифицируются внутренние слои в пачках,что приводит к увеличению среднестатисти­ ческого межплоскостного расстояниям при одновременной газификации структурных элементов,разделяющих собственно микропоры, образуются супермикропоры.

При активировании бурь1х углей после достижения макси­ мального объёма собственно микропор при газификации слоев, разделяющих их,образуются мезопоры,в связи с большими раз­ мерами пространства между боковыми гранями пачек.

7 всех полученных углей исследованы адсорбционные свойства.

По данным,приведенным в табл.5 видно,что из бурых у г ­ лей Б-2 и каменных 2СС можно получить высококачественные активированные угли без применения связующего. Причем надо отметить,что адсорбционные характеристики их выше,чем у некоторых гранулированных активированных углей,например, АГ-3.

Таким образом,показано,что на основе бурых В-2 и камен­ ных 2СС углей Кузбасса могут быть порчены дробленые угле­ родные адсорбенты различного на значения.На основе бурых углей Б-2 при степени активирования более 25,1% получают­ ся активированные угли с высокой обесцвечивающей способ­ ностью: с более высокими показателями,чем у промышленного марки Q7-A / 1 6 / . Как на бурых,так и каменных 2СС можно получать активировашше угли с высокой адсорбционной спо­ собностью по йоду (по ТУ 6 -16 -2345 -79).На основе угля 2СС можно получать высококачественные углеродные адсорбенты для адсорбции газов и паров.

16

-о

Следовательно,бурые угли технологической группы Б-2 Канско-Ачикского бассейна и каменные технологической груп­ пы 2СС Кузбасса являются рациональным сырьем для выпуска ряда необходимых марок активированных дробленых углей без связующего.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Бекбулатов Х.И.,Ляховская Г .А .,Гребенников В.С. Исследование сероёмкости адсорбентов,полученных на осно­

ве бурых углей. - В с б .: Угли Киргизии и их использова­

Савельев Л.Н. Исследование влияния параметров процессов карбонизации и активации каменных углей различной стадии метаморфизма на формирование их пористой структуры и мо­ лекулярно-ситовых свойств.- Ленинград,1977,14с, деп.

в ОНИИТЭХИМ, г.Черкассы, i;2l494/78 от 8 .1 0 .7 7 ).

4. Плаченов Т.Г. Ртутная лорометрическая установка П-ЗМ-Л.- ЛТй им.Ленсовета, 1968, 24с.

5. ГОСТ I72I9 -7I. Угли активные. Метод определения суммарного объёма пор по влагоёыкости.- Январь,1973.

6. Святец И.Е.,Агроскин А.А. Бурые угли как техноло­ гическое сырье. - М.: Недра,1976, 223с.

7. Дубинин М.М. Адсорбция и пористость.^Учебное по­ собие.- лосква,1972, 127с.

8. ГОСТ 8703-74. Уголь активный рекуперационный. - Май,1974.

9. ТУ 6 -I6 -I9 I7 -7 4 . Уголь активный КАД-Йодный. - Декабрь, 1974.

10. Дубинин М.М., Катаева jl.il. Капиллярные явления и информация о пористой структуре адсорбентов: Сообщение 5. Распределение объёма и поверхности мезопор углеродных адсорбентов по опытам капиллярного испарения азота и бен­ зола. - йзв.АН СССР. Сер.хим.,1980,КЗ; с .498-502.

18

11. Dollimore D.,Heal C.H.-Appl.j.,Chem.,Biotechnol

1961,p.643.

13.Шулепов C.B. Физика углеграфитовых материалов. M.: Металлургия, 1972, 254 с.

14.Недома И. Расшифровка рентгенограмм порошков. -

М.: Металлургия, 1975, 423с.

15.Warren B .E .-Fhys.R ev.,19^1,v .59.РР.693-698.

16.ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древес ный порошкообразный.- Переиздат. Март, 1978.

2-2 356

УДК €61.183

Н.Ф.Федоров,Г.К.Ивахнюк, Д.Н.Гаврилов,В.В.Тетвнов, Г.Н.Сметанин, В.В.Самонин, О.Э.Бабкин, Ю.А.Зайцев

УГЛЕРОДНЫЕ АДСОРБЕНТЫ

ИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ УГЛЕРОДА

Развитие ряда новых отраслей народного хозяйства,со­ вершенствование технологических процессов и возросшие требования специальной техники стимулируют расширение' исследований в области химии и технологии углеродных адсорбентов. Основные направления работ связаны с пои­ ском новых видов сырья и созданием адсорбентов со спе­ цифическими адсорбционными и физико-химическими свойст­ вами. Примерами таких исследований служат синтез угле­ родных адсорбентов с высокими адсорбционными характе­ ристиками из поливинилиденхлорида /1 - 4 / и синтез угле­ родных молекулярных сит на основе промышленных фуриловых /5 ,6 / и фенолальдегидных смол /7 - 9 /. Уникальные ад­ сорбционные свойства этих адсорбентов свидетельствуют о том,что применение синтетического сырья позволяет без кардинальных изменений в технологии получать сорбенты

скачественно новымисвойствами.

Внастоящее время основнымитехнологическими требова­

ниями,предъявляемыми к сырью для производства высокока­ чественных активных углей,являются стабильность хими­ ческого состава,структуры и равномерное распределение

20