Исследование физико-химических закономерностей сорбции органических веществ и ионов металлов на углеродминеральных сорбентах, полученных из сапропелей

• Автор: Коваленко, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ . .

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ

ПОРИСТЫХ УГЛЕРОДНЫХ И МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ

1.1. Углеродные сорбенты.

1.1.1. Получение, строение и пористая структура углеродных сорбентов .

1.1.2. Химия поверхности углеродных материалов и их адсорбционные

возможности

Т.2. Минеральные сорбенты

1.2.1. Дисперсные кремнеземы.

1.2.2. Слоистые и слоистоленточные силикаты глинистого типа.

1.3. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ САПРОПЕЛЕЙ И
УГЛЕРОДМИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ. .
2.1. Методы определения состава еа про пел ей и углеродминеральных сорбентов
2.1.1. Атомно эмиссионный анализ .
2.1.2. Рентгенофлуоресцентный.анализ.
2.1.3. Рентгеноспектральный микрозондовый анализ.
2.1.4. Рентгенофазовый анализ. .
2.1.5. Метод фракционирования органического вещества сапропелей .
2.1.6. Стехиографический метод дифференцирующего растворения.
2.1.7. Термический анализ. I .
2.1.8. ИКспектроскопия.
2.1.9. Элементный СИЛ анализ
2.2. Методы исследования физикохимических характеристик и .
пористой структуры сапропелевых сорбентов
2.2.1. Исследование текстурных характеристик по данным адсорбции азота
2.2.2. Ртутная порометрия
2.2.3. Определение суммарного объема пор по воде.
2.2.4. Определение насыпной плотности
2.2.5 Определение механической прочности в статических условиях
2.3. Методы исследования адсорбционных свойств.
2.3.1. Определение адсорбционной активности
2.3.2. Определение значения изоэлекгрического методом гидролитической адсорбции.
2.3.3. Методика определения статической емкости по органическим веществам, ионам тяжелых металлов.
2.3.4. Методика определения динамической емкости по органическим веществам, нонам тяжелых металлов
2.3.5. Методика десорбции органических веществ, ионов металлов с
поверхности углеродминерального сорбента.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ, СОСТАВА И ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДМИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ ИЗ САПРОПЕЛЯ.
3.1. Исследование состава сапропелей, служивших сырьем для синтеза сорбентов.
3.2. Изучение физикохимических характеристик сорбентов и.выбор оптимальных условий их получения
3.3. Исследование химического состава.сорбентов.
3.4х. Изучение пористой структуры сапропелевых сорбентов
ГЛАВА 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОРБЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И ИОНОВ МЕТАЛЛОВ НА УГЛЕРОДМИНЕРАЛЬНЫХ
СОРБЕНТАХ ИЗ САПРОПЕЛЕЙ
Адсорбция органических веществ углеродмниеральными сорбентами.
4.1.1. Равновесие при адсорбции органических веществ
4.1.2. Адсорбция органических веществ в динамических условиях.
4.1.3. Ряд активности при адсорбции органических веществ.
4.1.4. Исследование десорбции органических веществ с поверхности
углеродминерального сорбента
4.2. Сорбция ионов металлов углеродминеральными сорбентами
4.2.1. Равновесие при сорбции ионов металлов
4.2.2. Сорбция ионов металлов в динамических условиях.
4.2.3. Ряд активности при сорбции ионов металлов
4.2.4. Исследование десорбции ионов металлов с поверхности углеродминерального сорбента
4.3. Изучение одновременной сорбционной способности углеродминерального сорбента по отношению к иону металла и органическому веществу
4.4. Кинетические закономерности сорбции органических веществ и ионов металлов на углеродминеральном сорбенте из сапропеля
4.5. Исследование эффективности углеродминерального сапропелевого сорбента на стадии доочистки сточных вод
радиозавода
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В настоящее время данные по изучению физикохимических закономерностей сорбционных процессов на карбонизованных сапропелях для ионов металлов и органических веществ, как из индивидуальных растворов, так и из сложных, содержащих одновременно вещества различной природы, отсутствуют. Поэтому проведение таких исследований представляет научный интерес, а также может стать основой для сорбционной технологии комплексной очистки сточных вод от широкого круга загрязняющих веществ. Целью настоящей работы является изучение физикохимических характеристик углеродминеральных сорбентов из сапропелей и исследование закономерностей сорбции органических веществ и ионов металлов из водной фазы на поверхности сорбентов. Методы исследования. СНЫанализ, термический, рентгенофазовый, рентгенофлуоресцентный, рентгеноспектральнын микрозондовый анализ, атомноабсорбционный атомноэмиссионный, ИКспектроскопический, спектрофотометрический. Пористая структура сорбентов изучалась методами низкотемпературной адсорбции азота и ртутной порометрии. Определены значения сорбционной емкости по нефтепродуктам, поверхностноактивным веществам, фенолу, тяжелым металлам. Сорбция органических веществ и ионов металлов имеет нсаддитнвный характер при их совместном присутствии в растворе. УМС. Установлено, что лимитирующей стадией процесса сорбции органических веществ и ионов металлов из водных растворов, является внешнедиффузионная стадия. Достоверность экспериментальных данных обеспечивается применением надежных физикохимических методов с использованием современных сертифицированных приборов и аттестованных методик, а также обработкой данных статистическими методами. Практическая значимость работы. Апробация работы. Динамика систем, механизмов, машин Омск, , региональной научнотехнической конференции Омское время взгляд в будущее Омск, , Всероссийской научной молодежной школеконференции Химия под знаком Сигма Омск, , XIV Всероссийском симпозиуме Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности Москва, . Публикации. По результатам исследования опубликовано научных работ, в том числе 5 статей из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 6 страницах, включает рисунка и таблиц, список литературы из 4 наименований. Личньш вклад. Автором проведен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы по изученной теме, лично выполнены эксперименты но исследованию сорбции органических веществ и ионов металлов в различных условиях, а также по установлению кинетических закономерностей сорбции. Автор принимал непосредственное участие в подготовке всех публикаций. Диссертационная работа поддержана 1рантом государственного Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере р0, а также именнымгрантом Молодым ученым ОмГУ им. Ф.М. Достоевского на гг. ГЛАВА 1. В настоящее время углеродные сорбенты занимают важное место среди множества высокодисперсных и пористых систем, используемых в качестве адсорбентов для очистки и доочистки сточных вод, а также в водоподготовке. Углеродные сорбенты представляют собой материалы с развитой пористостью, получаемые из целого ряда природных и синтетических углеродсодержащих материалов древесины и целлюлозы, каменных и бурых углей, торфа, нефтяного и каменноугольного пеков, синтетических полимерных материалов, жидких и газообразных углеводородов, скорлупы кокосовых и других орехов, а также косточек различных плодов 1 4. В качестве сорбентов наиболее распространены углеродные материалы, получаемые из твердого органического сырья в процессе карбонизации и последующей активации. Углеродные сорбенты являются пористыми углеродными материалами ПУМ и представляют собой конструкцию, построенную подобно структуре графита, однако в ней чередуются упорядоченные и неупорядоченные области из углеродных колец гексагонов 2, 4. В отличие от графита ПУМ обладают свободным пористым пространством, которое обычно представлено трехмерным лабиринтом из взаимосвязанных расширений и сужений различного размера и формы.