книги / Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности

синтезированных УА, приведенные в табл. 10,показали,что по динамическим, характеристикам они находятся на уровне опытно-промышленного угля ПАУ и в 1,5 раза превышают ана­ логичные характеристики промышленного угля СКТ-2А.

Таблица 10

Динамические характеристики процесса адсорбции паров бензола и хлорэтила на УА из 5>iC , В^С

и промышленных УА

ванных УА подтверждены результатами испытаний образцов в условиях стандартного динамического опыта по бензолу и

плохо сорбируемому адсорбтиву - хлористому этилу (табл.10) и в еще большей степени при адсорбции смеси метанола,эта­ нола,ацетона в условиях повышенной влажности с концентра­

с АУ марок ПАУ к СКТ-бА в условиях повышенной влажности,

31

выводы

X* Показано ,ч ю термохимн еский синтез УА из карбидов и карбонихридов ряда элементов П-У1 групп периодической системы является новый самостоятельным направлением в хи­ мии и технологии углеродных адсорбентов.

2. Установлено,что изменение технологических парамет­ ров процесса хлорирования карбидов кремния и титана обес­ печивает получение УА с развитыми микроили мезопористыии структурами.

3. Выявлены особенности организации пористой структу­ ры и адоорбционных свойств полученных УА,имеющие генети­ ческую овязь с условиями синтеза УА и кристаллохимическим строением исходных карбидов.

Л И Т Е Р А Т У Р А

9. Мусакина В .П .,Плаченов Т .Г .- ЖПХ,1969,т.4 2 , №5,

с.1041.

10.Комаров В.С. Адсорбенты и их свойства. - Нинок: Наука и техника, 1977.

11.Болгар А.С.,Турчанинов А.Г..фесенко В.В. Термоди­ намические свойства карбидов. - Киев: Наукова Думка,1973.

13.Косолапова Т.Я. Карбиды.- М.:Металлургия, 1968.

14.Панфилов С.А.,Цветков Ю.В.- В к н .: Металлургия

свойства и методы анализа тугоплавких соединений.- Киев: Наукова Думка, 1969,с . 3-9.

17. Косолапова Т.Я. - Журн.ВХО им.Д.И.Менделеева,

28.B ra llie r P .-T ran s. Ame r .E le c tr . Soc. ,1926, v o l. 49, p .7.

29.Орешкин С.И .- В к н .: Титан и его соединения.

(Под ред.В.С.Сырокомсного).- М.:Изд-во АН СССР, 1926,

с. 14-20.

30.Максименко М.С., Елисеев А .Г .- В к н .: Титан и его соединения>(Под ред.В.С.Сырокомсного) - М.: Изд-во АН CCCI 1926,0.43-47.

31. Nickl J . J , ,Braunmuhl С г.- Z .a n a ly t.Chem. ,1966, Bd.221,s.223-228.

34

32* N ickl J . J . , Braunmuhl Cr.-Progr.Vacuum Microbalance Techn.-London: e . a . , 1972»v o l•1 ,p •323-332.

33.Mohun W.A.-Proc.Fourth Biennial Carbon Conf., Pergamon Press (Oxford),1959»p.443«

34.Пат.№ 3066099,(США), 1962.

35.Forster H.J.Diss. ... -Universitat,Heidelberg, 1967.

36.Schanz K.Diss. •..-Universitat,Heidelberg, 1970.

37. Орехов В.П. И др. - JffiX, 1969,т .4 2 ,№2 ,с . 251-260.

38.Warnecke H.H.Diss. ...-Ludwig-Maximilians- Universitat,Munchen,1974.

39.Boehm H.P.,Warnecke H.H.-Amer.Carbon Soc.,1975*

p.149.

40. Boehm H.P.,Warnecke H.H.-Carbon 76. 2 Int.

Kohl enstofftag, Baden-Baden, 1976,prepr. s. 1•s.a.76-79*

41. Федоров Н.Ф., Ивахнюк Г .К ., Тетенов В.В. - В к н .: Подучение,структура и свойства сорбентов.- Межвузовский сборник трудов. - Л .: изд.ЛТИ им.Ленсовета, 1980, с . 21-26.

3 -2 356

УДК 661.183.2:621.762Л

В.П.Духанин, Т.Г.Плаченов, С.Л.Глушанков, Л.Н.Кузнецов

СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И ПОРИСТАЯ СТРУКТУРА АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ,

ПОЛУЧЕННЫХ КЕЕОДОи ТЕРКШРЕССОВАНИЯ

В целях получения материалов с требуемой формой,разме­ рами, плотностью и физико-механическими свойствами угле­ родные смеси в виде пресс-порошка подвергаются формова­ нию. .Последнее может быть осуществлено:

1« прессованием в пресс-форме; 2. прессованием выдавливанием; 3. вибропрессованием;'

4 . гидростатическим прессованием;

5. динамическим формованием.

. Наиболее распространенными среди перечисленных как в нашей стране так и за рубежом продолжают оставаться

для угольно-смоляных паст и сажеволековых смесей прессо­ вание выдавливанием.и в пресс-форме /1 ,2 / .

Общим для всех'перечисленных способов формования УСК является образование и рост с повышением давления контакт­ ной поверхности между отдельными частичками и конгломера­ тами / 3 / . Метод формования определяет анизотропию струк­ туры ^ она оказывает существенное влияние на формирование структуры при пиролизе и активации гранул.Для прессования

36

УСК в производстве активированных углей в нашей стране применяется, метод Выдавливания.В качестве прессового обо­ рудования ранее применялись .'идравлические прессы гори­ зонтального типа "Бюллер" и "Синдром",а также вертикаль­ ные гидравлические прессы отечественного производства. Основными недостатками гидравлических прессов являются: периодичность процесса прессования,сравнительно низкая производительность,высокие энергозатраты,сложность техни­ ческого обслуживания,необходимость применения импортных насосов и коммуникаций высокого давления. В связи с этим были проведены работы по исследованию технологии формо­ вания УСК на шнековых прессах,как более простых и надеж­ ных в эксплуатаций. Однако глубокого анализа влияния но­ вого метода прессования на прочность гранул,пористую структуру и сорбционные свойства активных углей не произ­ вели.

Шнековые машины,сочетающие непрерывность процесса гра­ нуляции и высокую производительность,сравнительную просто­ ту конструкции и возможность максимальной механизации процесса, имеют и ряд недостатков. К ним в первую очередь относятся малое давление прессования и нестабильность процесса грануляции,что заставляет добавлять в пасту во­ ду,которая отрицательно влияет на прочность гранул в про­ цессе сушки и карбонизации.Необходимо отметить и высокий абразивный износ поверхностей,соприкасающихся с перераба­ тываемым материалом,что требует частой замены трущихся частей.

Кроме того,прессование выдавливанием имеет ряд общих недостатков,таких как: быстрое забивание и изнашивание фильер,отсюда их постоянная чистка и замена; применение смесей с содержанием связующего значительно большим теоре­ тически необходимого,неоднородные строения структуры гра­ нул в сечении за счет трения выдавливаемого материала о стенки фильеры. При этом скорость движения материала внутренней части больше,чем у стенок,в результате чего

возникают растягивающие напряжения,которые обуславливают образование при выдавливании специфических поверхностных

3 -3 3S6

37

дефектов,называемых в промышленности "ершами".

Для уплотнения и повышения механической прочности карбонизованных гранул,а также увеличения адсорбционной ём­ кости и механической прочное ?и активированных углей была введена дополнительная стадия термоокисления (сушки) "сы­ рых” гранул.

Известно,что в электроугольной промышленности широко применяют вальцевание для гомогенизации и предварительно­ го уплотнения сажевопековых композиций / 2 / . Это позволило предположить,что такой способ прессования УСК применим и в технологии активированных углей.

Возможность образования плотного структурного каркаса еще на стадии прессования и уменьшение содержания в нем связующего,как компонента,влияющего в основном на образо­ вание мезо- и макропор в процессахдальнейшей термообра­ ботки и активации,представляется перспективным для значи­ тельного увеличения относительного объёма микропор в еди­ нице объёма сорбента и его механической прочности.Для изу­ чения процесса вальцевания УСК необходимо определить опти­ мальное содержание связующего в пасте в. условиях,прибли­ жающихся к режимам термопрессования паст.

Реологические характеристики УСК с различным содержа­ нием связующего определяли методами капиллярной вискози­ метрии и пенетрации.В случае сферической формы частиц угольного порошка согласно закону Муни предельная плот­ ность упаковки частиц угля составит 87% по весу.Однако, из рис.1 видно,что при степени наполнения выше 55%наблю­ дается резкое отклонение в проведении кривых от закона Муни.Это,по-видимому,объясняется тем,что при высоких кон­ центрациях наполнителя в суспензии определяющими являются факторы: несферичность частиц,неодинаковость их по разме­ ру,влияние граничного слоя,адсорбционные явления и т .д .

С увеличением степени наполнения снижается зависимость вязкости УСК от температуры (кривые приближаются друг к другу),что объясняется тем,что с уменьшением количества

связующего влияние его на вязкость композиции становится менее значительным,и,по-видимому,при степени наполнения

38

равной продельной,т.в. 87% вязкость композиции не должна зависеть от температуры.

Рис.1. Зависимость вязкости от степени наполнения ласты

Рис.2. Зависимость максимального давления прессо­ вания от температуры.

39

3 -4 356

Приведенный на рис.2 график зависимости Максимальных

мальные давления изменяются i езначительно.Поскольку дав­ ление в зазоре между валками пропорционально вязкости пасты,можно сделать вывод,что вязкость УСК при этих тем­ пературах практически не изменяется.

Для оценки консистенции угольно-смоляных паст в рабо­ те применяли метод пенетрации,основанный на измерении ве­ личины погружения стандартного конуса в исследуемую сре­ ду.Перед испытанием образцы подпрессовывали и термостатировали в течение часа.

Результаты испытаний приведены на рис.З.

Рис.З. Зависимость величины пенетрации от степени наполнения пасты.

Анализируя полученные данные,можно сделать вывод,что независимо от температуры испытаний в интервале 20-100°С наибольшая плотность композиции наблюдается при содержа­ нии связующего в УСК 27-29$.

Поскольку формование УСК с содержанием менее 29% прак­ тически невозможно на действующих шнековых машинах наи­ больший интерес представляет исследование формуемости на

40