Исследование адсорбционного извлечения пиридина из водных растворов активными углями

• Автор: Беляева, Оксана Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные физикохимические свойства и практическое применение пиридина

1.2. Физикохимические основы адсорбции

1.2.1. Механизм адсорбции

1.2.2. Влияние природы адсорбтива на процесс адсорбции

1.2.3. Влияние природы растворителя на процесс адсорбции

1.2.4. Взаимодействие между растворнным веществом и адсорбентом

1.2.5. Влияние растворимости органических веществ на адсорбцию из водн ых растворов

1.3. Характеристика углеродных сорбентов

1.3.1. Кристачлическая структура углеродных сорбентов
1.3.2. Классификация активных углей
1.4 Основные теории адсорбции на поверхности тврдых тел
1.5. Методы изучения пористости и состояния поверхности адсорбентов
2. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика объектов исследования
4 2.2. Методики проведения анализа
2.2.1. Методика определения пиридина в водном растворе
2.2.2. Методика изучения равновесия адсорбции пиридина активными углями
2.3. Методы модификации углеродных адсорбентов
2.3.1. Реагентная модификация сорбента марки ПФС
2.3.2. Обработка АУ раствором соляной кислоты
2.3.3. Окислительная модификация АУ
2.4. Исследование физикохимических характеристик адсорбентов
2.4.1. Методика определения микро и мезопористости активных углей
2.4.2. Технический и элементный анализ АУ
2.4.3. Исследование состояния поверхности АУ методами ИКспектроскопии и потенциометрического титрования
2.4.4. Термогравиметрические исследования АУ
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ
3.1. Исследование равновесия адсорбции пиридина 5 Г
3.2. Влияние модифицирования адсорбентов на адсорбцию пиридина из водных растворов
3.2.1. Модифицирование адсорбента марки ПФС
3.2.2. Обработка АУ марки АГОВ1 раствором НС1
3.2.3. Термическая обработка АУ марки АГ1
3.2.4. Обработка АУ марки АГОВ1 пероксидом водорода
3.2.5. Обработка АУ марки АГОВ1 озоном
3.3. Исследование характеристик структуры и состояния поверхности модифицированных активных углей
3.4. Изучение термодесорбции пиридина с поверхности АУ
3.5. Механизм адсорбции АУ пиридина из водных растворов
3.6. Технологическое решение для очистки пиридинсодержащих сточных вод
3.6.1. Оценка границ применения адсорбционного метода для извлечения пиридина из водных растворов
3.6.2. Аппаратурное оформление адсорбционной очистки сточных вод
3.6.3. Регенерация углеродных адсорбентов после адсорбции пиридина 1 ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Пиридин относится ко 2 классу опасности по санитарно токсикологическому показателю, вызывает поражение нервной системы, печени и почек, нарушает обмен тиамина в организме . При этом он практически не поддатся биохимическому разложению и действию окислителей. Пороговые концентрации по запаху, по различным источникам, составляют от 0, до 2,5 мгдм3, в опытах на теплокровных животных безвредна доза 0, мгкг или концентрация 0, мгдм3. Концентрация выше 1 гдм3 тормозит БПК воды. Для водомов хозяйственно питьевого и культурно бытового назначения установлена ПДК 0,2 мгдм3 по санитарно токсикологическому показателю ,. Кроме того, пиридин при концентрации выше 0 мг дм3 замедляет биохимическое разложение сопутствующих органических загрязнений, а при концентрации выше 1 гдм3 полностью подавляет его . ПДК в сточных водах, поступающих на сооружения биологической очистки, составляет 0 мгдм3 . Информация об адсорбции пиридина из водных растворов мала и носит противоречивый характер. Так, Когановский с соавт. Однако в указывается, что пиридин относится к прочно адсорбирующимся на поверхности активного угля веществам и вытесняет воду не только из микро, но и мезопор. В качестве адсорбентов, извлекающих пиридин из водных растворов, упоминались также отходы получения сланцевого масла, цеолиты, шунгиты , при этом указывалось, что извлечение пиридина происходит не только за счт адсорбции, но и катионного обмена с поверхностью адсорбентов. Адсорбция из растворов сложнее однокомпонентной адсорбции газов. Здесь в контакте с поверхностью адсорбента находится, как минимум, два компонента растворитель и растворнное вещество, которые вступают в конкуренцию за места на поверхности. Поскольку сжимаемость жидкостей мала, адсорбция одного компонента сопровождается вытеснением другого компонента. В результате возможна как положительная, так и отрицательная адсорбция молекул, ионов, различных агрегатов, а также адсорбция с комплексообразованием, где поверхностные группы адсорбента выступают в роли лигандов. К тому же при адсорбции из растворов возможно изменение состава функциональных поверхностных групп в результате их гидролиза или других типов взаимодействия с растворителем. В ходе адсорбции возможно изменение ориентации адсорбированных молекул относительно поверхности, перезарядка поверхности при адсорбции ионов, эффекты, связанные с растворением, расслаиванием жидкостей в порах адсорбента и др. Равновесные величины адсорбции обычно измеряют по изменению концентрации одного из компонентов, которая устанавливается при длительном контакте раствора с адсорбентом. Величины адсорбции рассчитывают по Гиббсу как поверхностные избытки по разнице содержания компонента в некотором объме вблизи поверхности и в таком же объме вдали от поверхности. У0 объм раствора, т масса адсорбента, Ск и С начальная и конечная равновесная концентрации компонента I . Если вещество мало растворимо, и его концентрация не достигает предела растворимости, то избыточная адсорбция Гиббса сопоставима с истинной адсорбцией, но при увеличении растворимости вещества различие между этими величинами возрастает. Так, для фенола погрешность определения составляет уже . Наиболее распространнным подходом к исследованию процесса адсорбции является изучение формы изотермы адсорбции и факторов, влияющих на процесс адсорбции , таких как природа растворнного вещества, растворителя, сорбента взаимодействия между ними температуры раствора и др. Более подробно описана и изучена адсорбция ограниченно растворимых веществ. Изотермы адсорбции таких веществ были классифицированы Гильсом ,, а позднее под эту классификацию была подведена теоретическая база. Исходя из формы начального участка, выделены четыре характерных класса изотерм, деление которых на отдельные типы внутри каждого из этих классов связано с последующим изменением их формы при более высоких концентрациях. Класс Ь класс Ленгмюра является наиболее общим на начальном участке изотермы этого класса вогнуты относительно оси концентраций.