Свойства композитных сорбентов "хлорид кальция в мезопористой матрице"

• Автор: Токарев, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 147 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Размерные эффекты

Свойства хлорида кальция.

Термодинамические свойства растворов СаС.

Растворимость и фазовая диаграмма плавкости

Плотность водных растворов СаС.

Теплоемкость водных растворов хлорида кальция

Теплопроводность водных растворов хлорида кальция

Кристаллогидраты хлорида кальция.

Равновесие пары воды кристаллогидраты хлорида кальция .
Кристаллографические данные для гидратов СаСЬ
Пористые материалы.
Микропористые материалы
Мезопористые материалы.
Композитные материалы типа соль в матрице. Обзор патентов.
Аккумулирование низкопотенциального тепла
Адсорбционные тепловые насосы
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Синтез образцов
Используемые вещества
Методика синтеза.
Определение состава образцов.
Методики измерений.
Измерение изобар сорбции.
Измерение кинетики сорбцнидссорбции паров воды
Калориметрические измерения
Измерение теплоемкости.
Измерение энергоаккумулнрующен способности сорбентов.
Адсорбционно калориметрические измерения.
Измерение фазовых диаграмм.
РФ i i измерения.
ЯМР исследования.
ЯМР исследования подвижности воды в сорбированном
состоянии
Низкотемпературные ЯМР исследования
ДМТА исследования.
Измерения теплопроводности.
Измерение динамической емкости осушителей на основе
композитных сорбентов
Исследование текстуры образцов.
ЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
.1. Сорбционное равновесие в системе водяной пар СаС
силикагель
.1.1. Изобары сорбции воды на системе СаС мсзопористый
силикагель КСК
1.1.2. Изостеры сорбции воды системой СаС мезопорнстый
силикагель КСК, изостерические теплоты сорбции.
1.1.3. Изотермы сорбции воды на системе СаС мезопорнстый
силикагель КСК температурнонезависимая кривая сорбции
1.1.4. Сравнение с массивной системой СаСЬНгО.
1.1.5. Сравнение с системами на основе других пористых матриц с
различными размерами пор мелкопористый силикагель КСМ,
МСМ, оксид алюминия, Сибунит, вермикулит
3.1.5.1. Система хлорид кальция мелконористый силикагель КСМ
3.1.5.2. Система хлорид кальцияМСМ.
3.1.5.3. Система хлорид кальция оксид алюминия.
3.1.5.4. Система хлорид кальция Сибунит
3.1.5.5. Система хлорид кальция расширенный вермикулит.
З.1.6 Определение теплот сорбции и энергоаккумулирующей
способности сорбентов калориметрическим методом.
3.1.7. Идентификация фаз СаС М0 в порах силикагеля методом
РФА i i.
3.1.8. Исследование состояния сорбированной воды методом Н ЯМР.
3.2 Равновесие плавлеииеотвердеванне в системе СаСН в
порах силикагеля
3.2.1. Низкотемпературная фазовая диаграмма плавкости
3.2.2. Влияние связности раствора в порах на процессы плавления
отвердевания
3.2.3. Стеклование раствора в порах.
3.3. Теплоемкость системы 2i.
3.4. Теплопроводность системы I2i.
3.5. Кинетика установления сорбционного равновесия в системе
i2 пары Н.
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ
СОРБЕНТОВ ВОДЫ.
4.1. Осушка газов.
4.1.1. Определение динамической емкости осушителей.
4.1.2. Исследование формы и динамики адсорбционного фронта.
4.2. Лабораторный прототип адсорбционного охлаждающего
4.3 устройства
Результаты испытаний и обсуждение
Заключение
ВЫВОДЫ
Благодарности
ЛИТЕРАТУРА


В работе методом рентгеновской дифракции исследовали поведение воды в цилиндрических порах МСМ с диаметром 2. Было установлено, что вода может переохлаждаться в порах МСМ до 3К. ДНПЛ теплота плавления вещества в массивном состоянии. В соответствии с этим уравнением, например, для воды в порах силикагеля с размером нм получается расчетное значение ДТПЛ 9. Значительно меньше изучены более сложные системы, например, неорганические соли, их кристаллогидраты и водные растворы. Поэтому значительный интерес может представить проведение соответствующих исследований, особенно, для солей, потенциально интересных с практической точки зрения. Одной из таких солей является хлорид кальция, который уже давно рассматривают в качестве перспективного материала для кондиционирования воздуха и осушки газов, в том числе, в варианте, когда соль инкапсулирована в пористую матрицу см. Недавно появились патенты , , где применяется аналогичный прием этот материал предлагается использовать для запасания низкопотенциального тепла не в чистом виде, а путем помещения его в пористую матрицу. В связи с этим детальное исследование сорбционных и других свойств хлорида кальция в дисперсном состоянии, влияния на них химической природы и пористой структуры матрицы приобретает особое значение. Хлорид кальция представляет собой белые или бесцветные кристаллы, гигроскопичные, расплывающиеся на воздухе. При взаимодействии с влагой эта соль образует кристаллогидраты. Безводный хлорид кальция используют в качестве осушителя газов и жидкостей, гексагидрат для приготовления охлаждающих смесей, в медицине. Водные растворы СаСЬ используют как средство против обледенения. Хлорид кальция хорошо растворим в воде. Его растворимость при комнатной температуре составляет до 0. Многие свойства хлорида кальция, такие как растворимость, плотность водных растворов и давление паров над ними подробно были изучены еще в позапрошлом веке и широко доступны в справочной литературе , . Это послужило еще одной мотивацией, почему именно эту соль мы использовали в качестве модельной системы для исследования размерных эффектов и изменения свойства при переходе от массивного состояния к дисперсному. Сорбционное равновесие с парами воды у водных растворов хлорида кальция носит дивариантный характер, т. По мере увеличения концентрации водного раствора СаСЬ давление паров воды над ним, в соответствии с законом Рауля, падает , и, например, при температуре С давление над насыщенным раствором хлорида кальция составляет 7. Этот раствор можно использовать в качестве соответствующего гигростата. Литературные данные по зависимости давления паров воды над раствором СаСЬ от температуры и концентрации представлены в Таблице I. Теплота парообразования растворов хлорида кальция зависит от концентрации раствора и температуры и, например, для насыщенного раствора при комнатной температуре составляет . Джмоль , что несколько выше теплоты испарения чистой воды за счет дополнительного взаимодействия молекул воды и солью в растворе. Растворимость и фазовая диаграмма плавкости. Как уже упоминалось, хлорид кальция хорошо растворим в воде. Данные по зависимости его растворимости от температуры представлены в Таблицах II и III по данным , . По сути, эти данные задают кривую ликвидуса кривые льда и гексагидрата на фазовой диаграмме системы СаСЬНгО см. Таблица I. Давление паров воды кальция при ТС. Концентрация раствора, мас. Рн2о, Мбар
. Таблица II. Растворимость хлорида кальция в воде вдоль кривой гидрата. Температура, С Растворимость, мас. Таблица III. Растворимость хлорида кальция в воде вдоль кривой льда. Температура, С Растворимость, мас. Диаграмма плавкости системы хлорид кальция вода представлена на рис. Это диаграмма с простой эвтектикой, температура плавления которой составляет . С и достигается при концентрации соли . При замерзании эвтектики происходит разделение фаз лед и шествиводный гидрат соли выпадают в виде смеси кристаллов. Выше линии ликвидуса система существует в жидком состоянии в виде раствора. Фазовая диаграмма системы СаСН.