Разработка технологии и оборудования для изготовления мелкодисперсного кремнезема и исследование его адсорбционных свойств

• Автор: Кобыш, Алина Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Глава 1 Мелкодисперсный кремнезем и основные области
его применения (обзор)
1.1 Традиционные технологии производства
мелкодисперсного кремнезема
1.1.1 Основы золь-гель метода
1.1.2 Золь-гель методы получения
силикагелей
1.1.3 Способы приготовления некоторых
адсорбентов и носителей
1.2 Методы исследования структуры и свойств адсорбентов
1.2.1 Основы сорбционных процессов
1.3 Механизм сорбции
1.4 Характеристика адсорбентов и некоторые
недостатки традиционных адсорбентов
Глава 2 Разработка технологии и оборудования для производства мелкодисперсных порошков кремнезема с заданными параметрами
2.1 Разработка общей концепции оборудования
2.2 Разработка и исследование различных конструкций распылителей коллоидных дисперсий кремнезема
2.2.1 Разработка и исследование различных конструкций пневматических форсунок
2.2.2 Разработка специальной конструкции
пневмоакустического распылителя
Глава 3 Анализ структуры и пористости различных типов мелкодисперсного кремнезема, исследование удельной поверхности,
состава микропорошков и их свойств
3.1 Исследование морфологии микропорошков

3.2 Анализ пористости мелкодисперсного кремнезема
3.2.1 Методы сканирующей зондовой микроскопии
3.2.2 Определение размера пор микропорошков
3.3 Анализ состава микропорошков методом ИК - спектроскопии
3.4 Определение величины удельной поверхности
Глава 4 Исследование адсорбционных свойств различных
типов мелкодисперсного кремнезема и их сравнение с наиболее
часто встречаемыми и применяемыми адсорбентами
4.1 Исследование свойств микропорошков на поглощение воды, других жидких сред, водяного пара, смол и никотина
4.1.1 Поглощение смол и никотина
4.1.2 Поглощение деионизованной воды
4.1.3 Поглощение спирта
4.1.4 Поглощение водяного пара
4.1.5 Адсорбция нефтепродуктов
Заключение
Список литературы
Приложения

В последнее время остро возникают задачи решения новых актуальных проблем в различных областях технологий в связи с их промышленным прорывом в сферу областей высоких технологий, в том числе, связанных с экологической и энергетической безопасностью. Для решения данных задач помимо поиска новых применений существующих материалов необходимо особое внимание уделить на разработку новых материалов с требуемыми свойствами.
Одной из актуальных областей в области материаловедения является исследование, разработка и создание новых материалов, способных решать задачи в области адсорбционного разделения и очистки веществ.
В последние десятилетия производство адсорбентов стало самостоятельной, быстро развивающейся отраслью промышленности. Направленность и эффективность адсорбционных процессов в значительной степени определяется структурой и природой пористых веществ, применяемых в качестве адсорбентов. При этом необходимо учитывать следующие главные параметры адсорбентов:
- высокая эффективность сорбционных свойств;
- низкая себестоимость адсорбента;
- возможность регенерации адсорбента, т.е. повторного использования;
- экологическая чистота.
Применение пористых материалов обычно осуществляется при фильтрации жидких и газовых потоков. Здесь можно рассматривать водоочистку для гражданского применения и очистку промышленных выбросов: индустриальные стоки и санитарная промышленная очистка (в комбинации с фильтрами для тонкой очистки). Не исключено применение в химической, нефтехимической промышленности: насадки адсорберов,
каталитических покрытий для твердофазных катализаторов. Следует рассматривать также возможность применения в новых областях технологии:

Глава 2 Разработка технологии и оборудования для производства мелкодисперсных порошков кремнезема с заданными параметрами
2.1. Разработка общей концепции оборудования
Существуют две основные технологии получения мелкодисперсного порошка кремнезема. Первая технология заключается в приготовлении силикагеля по золь-гель технологии, состоящей из получения золя кремниевой кислоты, его загустевания, созревания (синерезиса), промывки и сушки геля. Следует отметить, что силикагелю свойственна достаточно низкая десорбция, кроме того, процесс получения и грануляции частиц кремнезема по золь-гель технологии достаточно продолжителен и трудоемок.
В силу перечисленных недостатков данный процесс в нашей работе не исследовался.
Вторая технология основывается на процессе интенсивной сушки или остеклования частиц аэрозоля кремнезема в специальной камере с использованием различных источников нагревания.
Для проведения исследований процесса получения мелкодисперсных порошков кремнезема с заданными геометрическими размерами, структурой, пористостью, а, следовательно, с заданными свойствами были использованы различные конструкции оборудования.
Общая концепция оборудования заключается в следующем.
Основные функциональные узлы оборудования:
- распылитель для преобразования коллоидной дисперсии кремнезема в мелкодисперсный кремнезем;
- нагреватель для сушки или остеклования аэрозоля кремнезема;
- камера сушки или остеклования аэрозоля кремнезема;
- циклон для отделения твердых мелкодисперсных частиц кремнезема от газа и классификации частиц;