Основы технологии активных углей из отходов полиуретанполиамидных тканей и торфа

• Автор: Хомутов, Антон Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Оглавление

Глава I. Литературный обзор

1.1. Активные угли их строение, физикохимические свойства,

проблемы прочности.

1.1.1 Строение.

1.1.2. Формирование структуры угля.

1.1.2.1. Общая характеристика термических превращений

углерод содержащего сырья.

1.1.2.2. Формирование пористой структуры активных углей.

1.2. Особенности активных углей на торфяной основе.

1.3. Химия поверхности активных углей.

1.3.1. Активные угли и кислород.
1.3.2. Активные угли и азот.
1.3.3. Активные угли и сера.
1.3.4. Электродный потенциал активных углей.
1.4. Механическая прочность активных углей.
1.4.1. Общая концепция механической прочности.
1.4.2. Прочностные характеристики активных углей.
1.4.3. Взаимосвязь прочности активных углей с их структурой.
1.4.4. Методы повышения прочности активных углей.
1.5. Полиуретанполиамидные отходы как потенциальное сырье для
производства активных углей.
1.5.1. Ресурсы и состояние утилизации.
1.5.2. Физикохимические и экономические предпосылки вовлечения в
производство активных углей на торфяной основе.
1.6. Цели и задачи исследования, положения выносимые на защиту
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Экспериментальные установки и методики.
2.2. Аналитические методики
Глава 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение.
3.1. Обоснование выбора сырьевых компонентов.
3.2. Технические характеристики исходных материалов.
3.2.1. Определение технической характеристики торфа.
3.2.2. Определение элементного состава органической массы и зольности отходов трикотажного полотна.
3.2. Оценка влияния температуры, массового отношения ткани и кислоты Шткантк на выход щелока и время его образования.
3.3. Изучение влияния массовых отношений полиуретанполиамидного сернокислотного щелока и торфа на технические свойства продуктов карбонизации паст на их основе.
3.4. Влияние вылеживания на технические свойства карбонирзатов.
3.5. Оценка характера термохимических процессов, приводящих к образованию прочных карбонизатов.
3.6. Оценка количеств основных парогазов пиролиза.
3.7. Активация карбонизатов.
3.8. Технические характеристики активных углей с различной степенью обгара
3.8.1. Механическая прочность.
3.8.2. Элементный состав, зольность и ионообменные свойства активных углей.
3.8.2.1. Зольность и обеззоливание.
3.8.2.2. Элементный состав углеродного вещества и ионообменные свойства.
3.8.3. Развитие структуры сорбирующих пор при активации.
8.4. Сопоставительная техническая характеристика полученных углей.
3.9. Некоторые направления прикладного использования.
3 Техникоэкономическая оценка получения 1 тыс. тон в год углеродных
г и
адсорбентов из отходов полиуретанполиамидного трикотажного полотна, торфа и серной кислоты в условиях действующего производства активных
углей.
. Обоснование особенностей технологической схземы ее компановка и принципы функционирования.
. Материальный баланс отдельных технологических стадий.
. Оценка количеств тепла, выделяющегося при сжигании обратного газа.
. Определение параметров дополнительного оборудования.
. Рассчет себестоимости готовой продукции
Выводы
Список литературы


По гистерезису прямого и обратного хода изотерм адсорбции бензола можно определить распределение объема мезопор по размерам . Однако, более точным методом для этой цели является ртутная порометрия ,. Мезопоры принято разделять по размерам на Фольмеровские, Кнудсеновские и Пуазейлевские. Такое деление вызвано различным характером диффузии газов. Перенос газа в порах Фольмеровского типа с размерами входных отверстий 0 А происходит путем двумерной поверхностной диффузии. Б порах с радиусами более А наблюдается вязкостное течение газов, характерное для сплошной среды. Такие поры называют Пуазейлевскими. Макропоры представляют собой крупные кратерывмятины на контурной поверхности зерен угля и также крупные микротрещины внутри зерен угля. Макропоры видны в микроскоп, мезопоры могут быть обнаружены с помошыо электронной микроскопии, микропоры возможно обнаружить только с помощью электронной микроскопии самых высоких степеней разрешения , . Микропоры играют роль основных адсорбционных мест, мезопоры выполняют функцию транспортных каналов. Макропоры выполняют также транспортную функцию, но коэффициенты диффузии адсорбтивов в них, в отличие от мезопор, практически равны коэффициентам диффузии в толще обрабатываемой среды. Все виды пор можно разделить на открытые, сквозные, тупиковые и недоступные не раскрывшиеся. Формирование структуры угля. Общая характеристика термических превращений углерод содержащего сырья. Определяющее влияние на изменения, происходящие с углерод со держащим сырьем, оказывают температура обработки углеродного материала и скорость ее подъема. При температурах С протекает пиролиз, происходит разложение углеродсодержащих материалов, в результате которого образуются первичные ароматические фрагменты углеродного скелета будущих кристаллитов, летучие углеводородные соединения, вода, углекислый газ, высокомолекулярные органические соединения смолы, полифункциональные карбоновые кислоты, сложные эфиры и другие органические соединения, представляющие органическую массу угля ОМУ . Пиролиз, в подавляющем большинстве случаев, процесс экзотермический. Карбонизация является завершающей стадией термических превращений для углей с различной степенью метаморфизма. Реакции циклизации и структурирования, протекающие при карбонизации, вызывают увеличение размеров ароматических сеток, степени их упорядоченности и уплотнение материала 6. Основную роль в термических превращениях углеродсодержащих материалов играют свободные радикалы 6,,. Многочисленными исследованиями деструкции полимеров методом ЭГТР 6,, обнаружены большие концентрации свободных радикалов на самых ранних стадиях пиролиза. Распад макромолекул полимеров начинается с образования свободных радикалов. Концентрация свободных радикалов, в основном определяемая строением исходного углеродсодержащего материала, сильно зависит от процентного содержания углерода в нем, температуры обработки материала и химического состава атмосферы, в которой проходит карбонизация 6,,. Существенное влияние при этом оказывает скорость нагревания, изза возможной разницы в механизмах распада . Рост концентрации ПМЦ практически у всех без исключения углеродсодержащих материалов происходит до температуры С. Далее для ряда углей начинается ее резкое падение, продолжающееся до С. В интервале С радикалы не обнаруживаются, их появление начинается при температуре С ,. Такое поведение углеродных материалов объясняют образованием радикалов и их стабилизацией ароматическими конденсированными структурами при температурах ниже 0 иС в процессе образования резонансных кольчатых структур полисопряженных систем ПСС делокализованиых к электронов 6,,,. При более высокой температуре возникают поперечные сшивки за счет спаривания электронов, что, естественно, приводит к снижению концентрации радикалов. Появление высокотемпературных радикалов происходит изза образующихся деффектов в кристалической решетке графита 7,8,. Различные типы полукоксов характеризуются разными спектрами ЭР. Ряд образцов имеет фактор, близкий к фкт свободного электрона, другой ряд образцов, напротив, обладает сверхтонкой структурой ,.