Сорбция ионов аммония природным и химически активированным алюмосиликатным сорбентом M45K20

• Автор: Лы Тхи Иен
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Природные алюмосиликатные сорбенты и их свойства
1.1.1 Глинистые минералы
1.1.2 Цеолиты
1.2 Методы регулирования адсорбционных свойств
природных алюмосиликатных сорбентов
1.2.1 Кислотная активация
1.2.2 Щелочная активация
1.2.3 Другие виды активации
1.3 Особенности сорбции ионов аммония алюмосиликатными сорбентами
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Характеристика объектов исследования
2.2 Методика активации природных алюмосиликатных сорбентов
2.3 Инфракрасный спектральный анализ сорбента
2.4 Методика рентгенографического фазового анализа
2.5 Методы определения элементного состава
и морфологии поверхности сорбента
2.6 Методы определения химического состава сорбента
2.7 Изопиестический метод снятия изотерм сорбции паров воды
на алюмосиликатных сорбентах
2.8 Методы определения адсорбционно-структурных
характеристик сорбента
2.9 Метод определения катионообменной емкости сорбента
2.10 Определение содержания ионов 1Ча+, К+, Са2+ и М§2~ в растворе
2.11 Методика определения концентрации ионов в растворе
2.12 Исследование кинетики сорбции ионов аммония
в статических условиях
2.13 Методика снятия изотерм сорбции ионов аммония
2.14 Исследование сорбции ионов аммония в динамических условиях
2.15 Определение тепловых эффектов сорбции калориметрическим методом
2.16 Статистическая обработка результатов анализа
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНЫХ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО СОРБЕНТА М45К20 ПОСЛЕ КИСЛОТНОЙ И ЩЕЛОЧНОЙ АКТИВАЦИЙ
3.1 Химический состав природного сорбента М45К20 при кислотной и щелочной активации
3.2 Фазовый состав, морфологические и структурные особенности поверхности природного сорбента М45К20 при кислотной и щелочной активации
3.3 Изменение гидратационных и адсорбционно-структурных характеристик природного сорбента М45К2о при активации
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАВНОВЕСИЯ, КИНЕТИКИ И ДИНАМИКИ СОРБЦИИ ИОНОВ АММОНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТНЫМ СОРБЕНТОМ М45К20
4.1 Исследование кинетики сорбции ионов аммония в статических условиях
4.2 Равновесие в системе сорбент М45К20 - ионы аммония
4.3 Сорбция ионов аммония сорбентом М45К2о в динамических условиях
4.4 Регенерация отработанного сорбента
4.4 Оценка эффективности использования активированного сорбента для удаления ионов аммония из водных сред сорбционным методом
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
М45К20 - природный алюмосиликатный сорбент, содержащий 45 %
монтмориллонита и 20 % клиноптилолита;
МКП - природный образец сорбента М45К20;
МКК - кислотноактивированный образец сорбента М45К2о;
МКЩ - щелочноактивированный образец сорбента М45К2о;
Буд - удельная поверхность сорбента, м2/г;
а (Н20) - количество поглощенной воды фазой сорбента, ммоль/г;
а - количество сорбированных ионов МН/ фазой сорбента, ммоль/г;
а«, - количество сорбированного аммония за время установления
сорбционного равновесия при данной исходной концентрации ионов ЫН/ в растворе, ммоль/г; атах ~ максимальное количество сорбированного аммония, ммоль/г;
Сравн. - равновесная концентрация ионов КН4 в растворе, ммоль/дм3;
'Гравн- - время установления сорбционного равновесия, мин;
Б - степени завершенности процесса;
Ъ - эффективный коэффициент диффузии, см2/с;
|3 - внешнедиффузионный кинетический коэффициент, с'1;
Я - радиус зерна сорбента, см;
Ка - константа адсорбционного равновесия, дм3/ммоль;
Кр - коэффициент распределения;
- удельный тепловой эффект сорбции, кДж/г;
¥ - линейная скорость пропускания раствора через слой сорбента, см/с;
ПДОЕ - полная динамическая обменная емкость сорбента, ммоль/г;
Т - время защитного действия сорбционной колонки, с;
Н - высота слоя сорбента, см;
к - коэффициент защитного действия, см/с;

В работе [89] отмечено, что количество 814+, растворенных в щелочи ПаОН, всегда преобладает над количеством растворенных А13+ независимо от природы минерала - глинистой или цеолитовой. Однако значительное изменение на дифрактограмме образцов после щелочной обработки не наблюдалось.
Показано, что площадь поверхности природных глин и цеолитов, вычисленная по изотермам сорбции воды и азота, увеличивается после щелочной обработки [89]. Однако уменьшение удельной поверхности природного монтмориллонита после щелочной активации наблюдалось авторами работы [100].
Меньше известно об энергических свойствах поверхности минералов после кислой и щелочной обработки. Поверхность глин после непродолжительной обработки кислотой гидрофильна (высокая энергия взаимодействия с водой) [101].
1.2.3 Другие виды активации
Согласно [18,61] адсорбционные свойства природных сорбентов улучшаются в результате предварительной термообработки. Основным критерием эффективности термообработки цеолитов является степень повышения их емкости. Емкость сорбентов зависит в основном от двух факторов - температуры и времени термообработки. Потеря кристалличности и разрушение под действием высоких температур в значительной степени уменьшают эффективность их действия в качестве адсорбентов, катализаторов, носителей и прочих. Термическая обработка существенно влияет на поверхностные свойства монтмориллонита [7]. Адсорбционные свойства монтмориллонита, а значит и количество его активных центров, также очень чувствительны к изменению температуры [76]. Предварительная термообработка в интервалах 393 — 423 К и 573 - 773 К приводит к практически полному дегидратированию и дегидроксилированию образцов. При дегидроксилировании