Физико-химические характеристики бифункционального сорбента из скорлупы кедровых орехов

• Автор: Одинцова, Мария Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Углеродные сорбенты на основе растительного сырья

1.1. Активные угли, применяемые для сорбции.

1.1.1. Получение активированных углей.

1.1.2. Тексту рные характеристики и состояние поверхности активных

углей.

1.1.3. Сорбционная способность и механизм сорбции на активированном

1.1.4. Продукты карбонизации как сорбенты.

1.2. Окисленные угли и их физикохимические характеристики

1.2.1. Получение окисленных углей.

1.2.2. Химия поверхности и текстурные характеристики окисленных
Углей.
1.2.3. Сорбционная способность окисленных углей.
1.3. Постановка задачи
Глава 2. Характеристики сырья и методики исследования.
2.1. Характеристика растительного сырья скорлупы кедровых
орехов СКО.
2.2. Методики получения сорбентов
2.2.1. Получение сорбента термической обработкой СКО.
2.2.2.Получение карбонизатов.
2.2.3. Получение окисленных углей
2.2.3.1. Окисление сорбентов азотной кислотой
2.2.3.2.0кисление сорбентов пероксидом водорода
2.2.3.3.Окисление сорбентов активным хлором, электрохимически генерированным В электролитической ячейке зд
2.2.3.4. Окисление сорбентов пероксидом водорода, электрохимически генерированным в электролитической ячейке п
2.3. Методики испытаний сорбентов.
2.3.1. Определение удельной поверхности по БЭТ
2.3.2. Определение суммарной пористости.
2.3.3. Определение текстурных характеристик поверхности сорбента
2.3.4. Определение механической прочности в статических условиях
2.3.5. Определение насыпной плотности.
2.3.6. Рентгенофазовый анализ.
2.3.7. Сканирующая зондовая микроскопия.
2.3.8. Хромато масс спектрометрия.
2.3.9. Термоаналитический анализ
2.3 Определение констант ионизации
2.4. Определение функциональных групп на поверхности сорбента
2.4.1. Количественное определение кислородсодержащих функциональных групп на поверхности углеродных материалов.
2.4.2. ИКспектроскопия.
2.5. Определение сорбционных характеристик
2.5.1. Определение сорбционной активности по йоду.
2.5.2. Определение сорбционной активности гю метиленовому голубому
2.5.3. Определение емкости сорбента при сборе нефтепродуктов с поверхности воды.
2.5.4. Определение емкости сорбента по растворенным нефтепродуктам
2.5.5. Разрушение водо нефтяной эмульсии сорбентом
2.5.6. Определение сорбционной емкости сорбента относительно анионного поверхностно активного вещества АПАВ
2.5.7. Определение сорбционной емкости окисленного сорбента по ионам металлов
2.5.8. Исследование зависимости сорбции ионов металлов от
2.5.9. Исследование кинетических характеристик сорбции ионов тяжелых металлов на примере иона меди.
Глава 3. Получение сорбентов из скорлупы кедровых орехов н изучение их физикохимических характеристик
3.1. Низкотемпературное получение сорбента из скорлупы кедровых орехов
3.1.1. Характеристики термически обработанной скорлупы кедровых
Рехов.
3.2. Окисленный сорбент из СКО.
3.2.1. Получение сорбента окислением азотной кислотой
3.2.2. Окисление сорбента пероксидом водорода
3.2.3. Окисление сорбентов активным хлором, электрохимически генерированным в электролитической ячейке.
3.2.4. Окисление сорбента пероксидом водорода, электрохимически генерированным п электролитической ячейке.
3.2.5. Характеристики окисленного сорбента.
3.2.6. Определение констант ионизации кислородсодержащих функциональных групп на поверхности окисленного сорбента
3.3. Сорбция химических веществ на сорбенте из модельных растворов.
3.3.1. Сбор нефтепродуктов с поверхности воды с использованием
термически обработанной СКО.
3.3.2. Сорбция растворенных нефтепродуктов на сорбентах
3.3.3. Разрушение водонефтяной эмульсии на термически обработанной
3.3.4. Сорбция анионного поверхностноактивного вещества на сорбентах.
3.3.5. Закономерности сорбции и десорбции ионов тяжелых металлов на окисленном сорбенте
3.3.6. Сорбция ионов меди в динамических условиях.
3.3.7. Сорбция ионов металлов на окисленном сорбенте
3.3.8. Кинетические закономерности сорбции ионов тяжлых металлов на
примере иона меди на окисленном сорбенте
Глава 4. Использование полученных сорбентов в технологиях очистки реальных водных растворов.
4.1. Очистка реальных сточных вод бифункциональным сорбентом от анионных поверхностноактивных веществ АПАВ.
4.2. Очистка сточных вод бифункциональным сорбентом от нефтепродуктов
4.3. Испытание полученных сорбентов в водоподготовке питьевой
4.4. Доочистка окисленным сорбентом сточных вод завода Релеро г. Омска
от ионов меди
Выводы.
Литература


Следует отметить, что на территории Сибири произрастает до мировых запасов кедра сибирского и ежегодно можно комплексно перерабатывать сотни тысяч тонн кедровых орехов. Физикохимические характеристики обожженной СКО и материалов, получаемых при ее последующем окислении химическими реагентами, ранее не исследовались. Неизвестны и закономерности сорбции разных веществ на сорбентах, получаемых из СКО. Очевидно, проведение соответствующих исследований может стать основой для новых технологий очистки сточных вод от широкого круга загрязняющих веществ. АПАВ и ионов тяжелых металлов на поверхности нового сорбента. Методы исследования. ИКспектроскопия, хроматомассспектромстрия, спектрофогометрия, флюориметрия, атомноабсорбционный спектральный анализ, потенциометрическое титрование. Для изучения поверхности сорбентов использовали сканирующую зондовую микроскопию, ртутную порометрию, измерение удельной поверхности по БЭТ, а также другие методы. Установлено, что скорость сорбции ионов меди определяется внешнедиффузиониой стадией. Рассчитаны коэффициент диффузии и энергия активации процесса. Достоверность полученных результатов обеспечивается совместным использованием ряда физикохимических методов исследования, адекватных поставленным задачам. Экспериментальные данные получены с применением современных сертифицированных приборов по аттестованным в том числе включенным в ГОСТы методикам выполнения измерений. Выявленные закономерности хорошо воспроизводятся при многократном повторении опытов и подтверждаются при статистической обработке данных. ПДК. Апробация работы. Всероссийской научной конференции Химия и технология растительных веществ Уфа, на IV Всероссийской конференции Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья Барнаул, , на II Международном симпозиуме по сорбции и экстракции Владивосток, . Публикации. По материалам диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 1 патент РФ на изобретение и 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения литературного обзора, трех глав, содержащих результаты проведенных исследований и их обсуждение, выводов, списка литературы и 4 приложений. Содержание работы изложено на 5 страницах, включая рисунков и таблиц, список литературы содержит 8 ссылок. Диссертационная работа поддержана грантом Фонда но поддержке малого предпринимательства Омской области в году решение от . Глава 1. Углеродные микропористые адсорбенты активные угли представляют класс высокомолекулярных пористых углеродных материалов, имеющих развитую удельную поверхность и обладающих способностью эффективно и избирательно поглощать молекулы веществ различной природы из газовых, парогазовых и жидких сред. Активные угли получают из разнообразного углеродсодержащего сырья Важнейшим сырьем, используемым для получения активного угля, являются древесный уголь, торф, торфяной кокс, некоторые каменные и бурые угли, а также полукокс бурых углей 1. В качестве сырья для производства активированных углей АУ может быть использована древесина различных деревьев, отходы бумажного и кожевенного производства и др. Из древесины берзы получают дроблные АУ марки БАУ и порошкообразные марки ОУ 3. Высококачественные ЛУ получают из скорлупы кокосового ореха, а также из фруктовых косточек 4. Наиболее распространнный метод получения активных углей включает две стадии карбонизация исходного продукта термически обработка сырья без доступа воздуха и последующую активацию полученного полукокса газообразными реагентами 5. Сырье для производства активированных углей до карбонизации размалывают до крупности 0 мкм, и оно не сохраняет исходной структуры 6. Предварительно размолотое и отсортированное сырье обычно карбонизуют в барабанных печах без доступа воздуха. На стадии карбонизации отдельные фрагменты органической массы твердого сырья переходят в газообразное состояние с образованием пор в получаемом углеродном материале. Как правило, чем больше летучих веществ выделяется из исходного материала в процессе его карбонизации, тем выше пористость карбонизованного продукта.