Композитные сорбенты воды Ca(NO3)2/силикагель и LiNO3/силикагель

• Автор: Симонова, Ирина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Термохимический способ преобразовании энергии

1.2. Реакции перспективные для аккумулирования ннзкопотенциального тепла.

1.2.1. Сорбаты

1.2.2. Адсорбенты

1.2.3. Абсорбенты

1.3. Адабсорбционные теплотрансформаторы.

1.3.1. Принцип действия адабсорбционных теплотрансформаторов .

1.3.2. Критерии выбора сорбента соли.

1.4. Селективные сорбенты воды.

1.5. Физикохимические свойства Са1ЧОз2 и 1лЧ.
1.5.1. Свойства нитрата кальция
1.5.2. Свойства нитрата лития
1.6. Различие свойств дисперсных и массивных систем
Заключение.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Реактивы
2.2. Синтез новых композитных сорбентов
2.3. Измерение изобар сорбции паров воды.
2.4. Измерение изостер сорбции паров воды
2.5. Измерение кинетики сорбции паров воды.
2.6. Методики исследований синтезированных образцов
2.6.1. Исследование пористой структуры сорбентов.
2.6.2. Изучение фазового состава образцов
2.6.3. Измерение температуры плавления соли в порах
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Пористая структура синтезированных сорбентов
3.2. Сорбционные свойства композитных сорбентов на основе нитрата кальция
3.2.1. Изобары сорбции паров воды композитными сорбентами на основе нитрата кальция
3.2.2. Изостеры сорбции паров воды композитным сорбентом ССВСа.
3.2.3. Кинетика сорбции паров воды композитными сорбентами на
основе нитрата кальция.
3.3. Исследование композитов нитрат кальция в силикагеле методами РФА, ДР и ДСК
3.3.1. Рентген о фазовый анализ.
3.3.2. Дифференцирующее растворение.
3.3.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия
3.3.4. Анализ влияния поверхностной энергии на температуру гидратации
3.4. Сорбционные свойства композитных сорбентов на основе нитрата лития.
3.4.1. Изобары и изотермы сорбции паров воды композитными сорбентами на основе нитрата лития.
3.4.2. Кинетика сорбции паров воды композитными сорбентами на основе нитрата лития
3.5. Исследование композитов нитрат лития в силикагеле методом ДСК.
3.6. Сравнение сорбционных свойств ССВСа, ССВЬ и других композитов соль в пористой матрице
3.7. Анализ потенциальных приложений новых адсорбентов. Адсорбционные теплотрансформаторы
БЛАГОДАРНОСТИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Поэтому, в рамках данной диссертационной работы мы рассмотрим термохимическое преобразование низкопотенциального тепла. Для аккумулирования низкопотенциального тепла одними из наиболее перспективных процессов являются обратимые реакции сорбциидесорбции паров воды или других летучих веществ сорбентами , . Среди основных требований, предъявляемых к сорбатам можно выделить следующие высокая теплота испарения, термическая стабильность и. В качестве адсорбатов могут использоваться аммиак, вода, диоксид серы, метанол, этанол, метиламин и др. Однако, вода, аммиак и метанол обладают наибольшими теплотами испарения табл. Таблица 1. Удельная теплота испарения и температура кипения некоторых адсорбатов . Температура кипения, С 0 . Принимая во внимание теплофизические и практические критерии, вода является наиболее перспективным адсорбатом, поскольку она обладает высокой удельной теплотой испарения и удовлетворяет всем эксплуатационным требованиям нетоксична, негорюча, широкодоступна и пр. Основными недостатками являются относительно высокая температура замерзания О С и относительно низкое давление паров в диапазоне 0 С 6 5 мбар, что в замкнутых системах требует использования вакуумного оборудования, а в открытых сатураторов для повышения абсолютной влажности. В системах для болсс глубокого охлаждения ниже 0 С в качестве адсорбатов можно использовать аммиак и метанол, однако их применение требует более жестких условий в связи с вредным воздействием на здоровье человека. Таким образом, теплофизические характеристики и экологическая чистота воды настолько привлекательны, что именно она, как правило, используется во многих практических приложениях, и поэтому была выбрана в качестве сорбата в данной работе. В качестве адсорбентов могут быть использованы любые пористые материалы, обладающие большой сорбционной емкостью и не требующие слишком высокой температуры для регенерации. Типичными адсорбентами, используемыми для аккумулирования тепла, являются некоторые твердые пористые гигроскопические вещества, например, силикагель, оксид алюминия, цеолиты, активированный уголь. Все эти адсорбенты химически инертны, нетоксичны и коммерчески доступны в больших количествах. Они обладают высокой удельной поверхностью 0 м2г, за счет чего способны поглощать значительные количества адсорбата Рис. Это требование является одним из необходимых условий для эффективного использования адсорбента для термохимического преобразования энергии. АНдес теплота десорбции адсорбата Джг, со величина адсорбции, выраженная в г адсорбата на г адсорбента, т масса сухого адсорбента г. Следовательно, удельная энергозапасающая способность Емп АНдесй будет расти при увеличении адсорбционной способности в . Рис. Сорбционная емкость типичных адсорбентов . Из перечисленных адсорбентов силикагели обладают наибольшей сорбционной емкостью в интервале влажностей Рис. Кроме того, силикагели являются мезопористыми сорбентами с размером пор 3 нм, причем распределение нор по размерам в разных типах силикагелей относительно узкое А 2 6 нм , что позволяет использовать их для исследования влияния размерных эффектов на сорбционное равновесие с парами воды. Помимо перечисленных адсорбентов веществ, которые при взаимодействии с водой не изменяют своего химического и фазового состава существует широкий класс абсорбентов, т. Среди абсорбентов наиболее интересными для аккумулирования тепла являются следующие системы ЬВгН, Н Шз, ЛС1 Н, СаС Н, Н Н, Ка Н , . Способность кристаллогидратов неорганических солей сорбировать и десорбировать воду хорошо известна. Координационное число центрального атома в кристаллогидратах может меняться от 1 до . Это соответствует сорбционной емкости, равной 0. Н на 1 г безводной соли, что существенно больше сорбционных емкости типичных адсорбентов , . Абсорбция воды сопровождается образованием координационных связей средней прочности и выделением значительного количества теплоты. В табл. Таблица 2. Энтальпия и температура разложения некоторых кристаллогидратов . М47Н 1 . КаЮЫ . На27Н 7 . СаС6Н 4 . С7Н 4 . М6С6Н 6 . СиС2Н 2 . М47И 7 .