Изучение механизма и кинетики адсорбции и десорбции влаги и фторсоединений на металлургических глиноземах с целью снижения потерь фтора в производстве алюминия

• Автор: Патрахин, Игнатий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Адсорбция газов и паров на твердых телах

1.1 Общие понятия и силы взаимодействия

1.2 Изотермы адсорбции

1.3 Капиллярная конденсация и гистерезис

1.4 Изобара адсорбции.

1.5 Кинетика адсорбции

2 Сухой способ очистки газов алюминиевого производства.

3 Типы металлургических глиноземов и их свойства.

4 Исследование поглощения влаги различными глиноземами при различной относительной влажности воздуха.
4.1 Исследования поглощения влаги различными адсорбентами.
4.1.1 Активные угли.
4.1.2 Силикагели
4.1.3 Цеолиты.
4.1.4 Активированный оксид алюминия.
4.2 Поглощение влаги различными глиноземами.
4.3 Цели данного исследования.
4.4 Исследование процесса адсорбции влаги на металлургических глиноземах в лабораторных условиях.
4.4.1. Методика эксперимента
4.4.2 Результаты и обсуждения.
4.4.2.1 Изотермы адсорбции
4.4.2.2 Кинетика адсорбции
4.5 Промышленное исследование поглощения влаги
металлургическими глиноземами.
Выводы.
5 Поглощение и потери фторсоединений различными глиноземами
при нахождении их на криолитглиноземной корке.
5.1 Цели данного исследования.
5.2 Исследование поглощения фторсоединений глиноземом, находящимся на криолитглиноземной корке электролизеров
5.3 Лабораторные исследования поглощения паров электролита
различными глиноземами.
5.3.1 Методика эксперимента
5.3.2 Результаты и обсуждения.
5.4 Исследование десорбции из вторичного глинозема.
6 Исследование адсорбции газообразного ГО7 на металлургических глиноземах с различными свойствами
6.1 Исследования типа адсорбции
6.2 Исследования механизма адсорбции.
6.3 Исследования химического состава поверхности
6.4 Исследования факторов и свойств глинозема, влияющих на величину
адсорбции
6.5 Исследования кинетики адсорбции.
6.6 Цели данной работы
6.7 Методика эксперимента.
6.8 Результаты и обсуждения.
6.8.1 Изотермы адсорбции
6.8.2 Кинетика адсорбции
6.8.3 Зависимость адсорбции НБ от БЭТповерхности
глиноземов
6.8.4 Рекомендации по выбору глинозема
Выводы.
Заключение.
Рекомендации алюминиевым заводам.
Список использованных источников


Физическая адсорбция (физисорбция) обычно протекает быстро, но может быть и медленной, если адсорбция протекает на пористой поверхности. Поэтому скорости не всегда являются хорошим критерием для различия физисорбции и хемосорбции []. Физическую и химическую адсорбцию можно различить по теплоте адсорбции. Теплота физической адсорбции соизмерима с теплотой конденсации веществ и не превышает -*¦ 0 кДж/моль [9]. Наиболее часто наблюдается изменение энтальпии около кДж/моль []. Теплота хемосорбции одного моля вещества достигает нескольких сотен килоджоулей [9]. Обычные значения находятся в области 0 кДж/моль []. При хемосорбции повышение температуры приводит к увеличению поглотительной способности, в то время как при физисорбции адсорбционная способность снижается по мере повышения температуры []. При хемосорбции адсорбированные молекулы не могут перемещаться по поверхности адсорбента, их положение фиксировано и такая адсорбция называется локализованной. Физическая адсорбция может быть как локализованной так и не локализованной. Обычно с повышением температуры молекулы приобретают подвижность, и характер процесса изменяется: локализованная адсорбция переходит в нелокализованную [9]. Многочисленными исследованиями показано, что в процессе адсорбции структура поверхности может заметно меняться []. Такие изменения возможны в том случае, когда энергия адсорбции сравнима с поверхностной энергией адсорбента (в расчете на одну молекулу). Как показано в таблице 2, физическая адсорбция приводит к изменению структуры поверхности молекулярных адсорбентов (например, льда, парафина или полимеров), но не влияет на поверхность тугоплавких твердых тел (например, металлов, их оксидов, углеродистых материалов), отличающихся высокой поверхностной энергией. Последние могут меняться лишь при хемосорбции. В - то же время, зачастую, при адсорбции изменяются и свойства адсорбата. Так исследования диэлектрической проницаемости воды, адсорбированной на поверхности а-Рез и окиси алюминия, показали, что адсорбированная вода структурирована подобно льду вследствие интенсивного образования водородных связей [, ]. Т). В качестве характеристики адсорбционных свойств твердых тел используют зависимость величины адсорбции от давления при постоянной температуре - изотерму адсорбции. Совокупность изотерм адсорбции является источником информации о структуре адсорбента, тепловом эффекте адсорбции и ряде других физико-химических и технологических характеристик системы. Согласно Брунауэру [], большинство изотерм адсорбции газов и паров можно условно отнести к одному из пяти типов, представленных на рисунке 2. Изотермы I типа характеризуются приближением адсорбции к некоторому предельному значению, по всей видимости, соответствующему заполнению мономолекулярного слоя. Ко - энтропийный коэффициент; т - масса молекулы, г. ТП . Линейность изотермы в координатах уравнения (4) является обязательным условием при доказательстве правомерности применения теории мономолекулярной адсорбции для рассматриваемой системы. Наклон прямой и отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, позволяют вычислить константы ат и Ь. Модель Лэнгмюра является основной моделью хемосорбции []. В случае физической адсорбции изотерма I типа характерна для. М.М. Дубинин постулировал, что в микропористых адсорбентах в процессе адсорбции происходит не покрытие поверхности пор, а их объемное заполнение. Таким образом, плато на изотермах I типа соответствует заполнению пор адсорбатом в процессе аналогичном (но не идентичном) капиллярной конденсации, а не послойному образованию адсорбционной пленки на стенках пор [8]. Изотермы ІІ типа очень часто наблюдаются при физической адсорбции на высокоэнергетических порошкообразных материалах []. Относительно структуры адсорбентов, на которых наблюдается данный тип изотермы, в литературе имеется некоторое разногласие. Так по данным [9] II тип изотерм характерен для адсорбентов состоящих преимущественно из мезопор с некоторым количеством микропор. В [8] говорится о том, что изотермы адсорбции II типа характерны для непористых адсорбентов.