Очистка воды от тяжелых металлов и гуминовых веществ сорбентами, полученными из сырья Красноярского края : на примере луба коры березы и бурого угля

• Автор: Веприкова, Евгения Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Пористые материалы и их место в решении экологических проблем.

1.2 Технологические процессы термической и химической активации углеродсодержащих материалов.

1.2.1 Парогазовая активация углеродсодержащих материалов.

1.2.2 Получение активных углей методом химической активации

1.3 Получение пористых углеродных материалов из отходов окорки древесины

1.4 Применение сорбентов для решения экологических задач.

1.4.1 Основные направления применения сорбентов

1.4.2 Сорбционная очистка воды от гуминовых веществ

Глава 2. Методы проведения эксперимента
2.1 Характеристика используемых материалов.
2.2 Лабораторные установки для получения сорбентов.
2.2.1 Лабораторная установка для получения сорбента из луба коры березы
2.2.2 Лабораторная установка для термообработки дробленого угля
2.2.3 Лабораторная установка для очистки воды от гуминовых веществ.
2.3 Методы общего анализа и физикохимических исследований.
2.3.1 Технический анализ.
2.3.2 Элементный состав
2.3.3 Методы анализа пористой структуры
2.3.4 Инфракрасная спектроскопия.
2.4 Методы определения сорбционных характеристик.
2.5 Методы математической обработки экспериментальных данных.
Глава 3. Получение сорбентов из луба коры березы.
3.1 Влияние условий получения на свойства сорбентов из луба коры березы.
3.2 Исследование адсорбционных свойств сорбентов из луба коры березы с использованием различных веществмаркеров.
3.2.1 Исследование сорбции ионов цинка и свинца из модельных
водных растворов
3.2.2 Исследование свойств сорбентов из луба коры березы для энтеросорбции.
3.3 Сравнение свойств сорбентов из луба коры березы и твердых остатков экстракции
3.4 Принципиальная схема получения сорбентов из луба коры березы
Глава 4. Свойства и применение зерненных активированных сорбентов
из бурого угля
4.1 Свойства зерненных активированных сорбентов из бурого угля
4.2 Исследование сорбции гуминовых веществ на буроугольных
сорбентах.
4.3 Изучение особенностей технологии применения буроугольных сорбентов для доочистки воды от гуминовых веществ.
4.4 Определение физикохимических свойств и эффективности использования буроугольных материалов в качестве фильтрующих материалов и сорбентов
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


На основании этих данных осуществляется выбор технологических схем подготовки объекта для дальнейшего использования. Сорбционные методы очистки газовых выбросов, коммунальных и промышленных сточных вод, ликвидации розлива нефти и нефтепродуктов, подготовки воды для водоснабжения рассматриваются как наиболее эффективные методы охраны воздушного и водного бассейнов и экологической защиты населения . Как известно, активные угли АУ являются высокопористыми углеродными материалами с развитой внутренней поверхностью . Пористый углеродный материал ПУМ представляет собой конструкцию, построенную подобно структуре графита, однако в ней чередуются упорядоченные и неупорядоченные области из углеродных колец гексагонов. В отличие от графита ПУМ обладает свободным пористым пространством, которое обычно представлено трехмерным лабиринтом из взаимосвязанных расширений и сужений различного размера и формы. Все поры углеродных сорбентов подразделяются на 3 группы по величине их эффективного радиуса согласно классификации, принятой Международным союзом по теоретической и прикладной химии ШРАС макропоры с эффективным радиусом нм, мезопоры переходные с радиусом от 2 до нм, микропоры с радиусом 2 нм. Крупные микропоры с эффективным радиусом 0,50,7 1,51,6 нм выделены в особую разновидность супермикропоры . Макропоры образуются при выделении летучих веществ в процессе карбонизации и коксования углеродных материалов. При пиролизе древесины получается, как правило, макропористый уголь, в котором переходные и микропоры отсутствуют или блокированы продуктами разложения летучих веществ. Только при последующей активации получают активные угли с высокой сорбционной емкостью. Удельная поверхность макропор обычно невелика 0,52,0 м2г и в адсорбционном отношении равноценна поверхности непористых углеродных структур с близкой химической природой поверхности. Роль макропор в сорбционном процессе сводится к транспорту молекул поглощаемых веществ в глубь зерен . Мезопоры формируются при выделении летучих веществ из углеродной матрицы, а так же на стадии последующей активации. Определяющим фактором для получения углеродных сорбентов с развитой переходной пористостью является природа исходного сырья. Переходные поры могут играть значительную роль при поглощении парообразных веществ в области высоких концентраций и в процессах сорбции молекул крупного размера . Микропоры формируются при активации коксового остатка окисляющим агентом или при термолизе в присутствии химических активаторов. Следует учитывать, что они могут зарождаться в углеродной матрице на стадии термического разложения и удаления исходных органических веществ. Возможно присутствие микропор в исходном сырье, в процессе активации микропоры увеличиваются в размерах. Характерной особенностью микропор является то, что по размерам они соизмеримы с адсорбируемыми молекулами и энергии адсорбции в микропорах значительно повышены по сравнению с поверхностью макро и мезопор, а так же непористых адсорбентов одинаковой химической природы. Обладая значительными объемами сорбционного пространства, эти поры играют основную роль в сорбционных процессах. Особо при этом следует отметить значение супермикропор для адсорбции различных веществ из растворов, в том числе из биологических жидкостей, и продуктов небольшой молекулярной массы . Количество и размер образующихся пор в реальных АУ определяется природой используемого сырья и способом получения. Как правило, активация в атмосфере СОз или водяного пара приводит к преимущественному развитию мезо и макропор, термолиз в присутствии химических активаторов например, гидроксидов щелочных металлов приводит к развитию пор наноразмеров . Преобладающее количество углеродных сорбентов получают термообработкой древесины и ископаемых твердых топлив. Последние представлены различными видами от торфа до антрацитов . Перспективным направлением является использование для получения сорбентов различных отходов деревопереработки и недревесного растительного сырья , .