Получение и применение модифицированных древесных углей в технологии водоподготовки

• Автор: Дроздова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 127 с. : 10 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор. Цель и задачи исследования
1.1. Свойства и получение древесных активных углей
1.2. Свойства и получение древесных окисленных углей
1.2.1. Свойства древесных окисленных углей
1.2.2. Получение древесных окисленных углей
1.3. Теория и практика адсорбции
1.4. Использование активных углей для очистки воды
1.5. Требования, предъявляемые к воде для пивоварения
1.6. Цель и задачи исследования
2. Методы проведения экспериментов
2.1. Объект исследования
2.2. Проведение активации древесного угля
2.3. Проведение окисления угля
2.4. Исследование активного угля (БАУ) и древесного окисленного угля (ДОУ) методом ИК-спектроскопии
2.5. Исследование сорбционных характеристик БАУ и ДОУ по катионам металлов в статических условиях
2.6. Сравнение сорбционных характеристик активного и окисленного углей в статических условиях
2.7. Определение концентрации ионов содержащихся в артезианской воде обработанной БАУ и ДОУ в динамических условиях
2.8. Методика статобработки полученных результатов
2.9. Оценка достоверности полученных экспериментальных данных
3. Экспериментальная часть
3.1. Получение модифицированных древесных углей
3.2. Сорбционные свойства модифицированных древесных углей
3.3. Технико-экономическая оценка применения модифицированных древесных углей в технологии водоподготовки

3.4. Расчет ожидаемого экономического эффекта
3.5. Варианты применения активных и окисленных углей
Выводы по результатам исследования
Библиографический список
Приложение 1. Акт испытания
Приложение 2. Расчет ожидаемого экономического эффекта

Введение
В связи с ухудшением качества природных вод, проблема качества потребляемой воды не перестает быть актуальной. Среди методов очистки воды основными являются методы, основанные на сорбции. В водоподготовке основным методом извлечения нежелательных примесей является сорбция. Модифицированные древесные угли, являясь бифункциональными сорбентами, одновременно способными и к адсорбции неполярных веществ за счет ван-дер-ваальсового взаимодействия, и к поглощению ионов металлов кислородсодержащими функциональными группами по ионообменному механизму. В связи с этим изучение возможности применения их для водоподготовки является актуальной задачей.
Целью данной работы является получение модифицированных древесных углей и изучение возможности их использования в технологии водоподготовки.
Для реализации данной цели поставлены и решены следующие задачи:
• Изучить влияние основных технологических факторов процесса активации на выход и свойства активных углей.
• Получить с минимальными энергозатратами образцы
модифицированных древесных углей, обладающих высокими
сорбционными и ионообменными свойствами.
• Изучить процессы сорбции катионов: Ре3+, 2п1+, Мп2+, Са2",
1У^2+, и анионов: МД2’, БЮз2' и выяснить эффективность применения
модифицированных древесных углей для водоподготовки.
• Разработать технологию водоподготовки с применением модифицированных древесных углей.
В данной работе впервые изучены закономерности сорбции различных веществ, содержащихся в воде, на поверхности
бифункциональных модифицированных древесных углей. А также

материалов имеет две области протекания реакции. Первая область при температурах порядка 360°С связывается с горением алифатических компонентов. Вторая область при температурах около 520°С обусловлена окислением ароматических соединений [115].
А.Н. Амелин [116] считает, что сорбент, обладающий ионообменными свойствами, можно получить в результате высокотемпературной обработки углей, пропитанных фосфорной кислотой.
Предварительное прокаливание в определенном режиме необходимо для получения углей с достаточной пористостью и избирательностью. При промышленном получении ОУ для обеспечения необходимых заданных свойств получаемых сорбентов необходим выбор оптимальных режимов карбонизации и последующей термообработки. Нахождение таких условий привело к возможности получения избирательных образцов ДОУ, пригодных для практического использования.
По мнению И.А. Тарковской [8], происходящее при активации упорядочение структуры поверхности угля приводит к увеличению энергетических затрат на процесс окисления и резкому снижению скорости данного процесса. Активные окисленные угли проявляют наиболее ярко выраженные избирательные свойства по сравнению с окисленными углями, полученными из неактивированного угля-сырца.
В работах [97,98] при исследовании ионообменных свойств древесных окисленных углей, полученных в различных режимах, показано, что они достаточно устойчивы химически и термически, но обладают невысокой избирательностью. Для повышения этого качества предложена дополнительная термообработка угля что приводит к снижению скорости окисления и необходимости стадийного ведения процесса [113].
Катионообменные свойства окисленных углей в значительной степени зависят от природы исходного сырья и способа окисления. Свойства древесных окисленных углей, полученных на основе активного угля с
применением различных окислителей, приведены в таблице 2.