Технологии химической активации природных минеральных сорбентов

• Автор: Михайлова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Общая характеристика природных минеральных сорбентов

1.2. Технологии получения активированных сорбентов

1.3. Практическое использование природных сорбентов

в технологических процессах

1.3.1. Очистка питьевых вод

1.3.2. Осушка воздуха и газов

Глава 2 Объекты и методы исследования

Глава 3. Выбор оптимальных технологий активации

и модифицирования природных минеральных сорбентов
3.1. Кислотные методы активации
3.1.1. Активация в режиме кипения
3.1.2 Активация методом пропитки
3.2 Щелочной метод активации
Выводы по главе
Глава 4. Исследование состава, микроструктуры, текстурных характеристик и фазовых изменений при химической
активации природных сорбентов
4.1. Изменения химического состава при активации
природных сорбентов
4.2. Изменения фазового состава при активации
природных сорбентов
4.3. Термические характеристики исходных и
активированных форм природных сорбентов
4.4.Изучение химии поверхности природных сорбентов
4.5. Результаты исследований сорбентов методом
ядерного магнитного резонанса ЯМР на протонах ПМР
4.6. Исследование текстурных характеристик природных сорбентов
4.7. Морфологические особенности природных минеральных сорбентов электронная микроскопия
Выводы по главе
Глава 5. Лабораторнотехнологические испытания природных сорбентов в процессах очистки воды и осушки воздуха
5.1 Очистка питьевой воды природными сорбентами
и их активированными формами
5.2. Осушка воздуха с использованием природных и активированных сорбентов
Выводы по главе
Глава 6. Технологические схемы активации природных минеральных сорбентов
Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников


Апробация и внедрение новых технологий проведены в НПО «Поиск». Технологии защищены патентами. Личное участие автора. Автор проанализировал проблемы на момент начала исследования, провел патентный поиск, сформулировал задачи и цель работы, осуществил выполнение экспериментальной работы, принял участие в обсуждении полученных результатов и предоставление их к публикации. ГЛАВА 1. Под природными сорбентами понимают горные породы и минералы, обладающие высокими адсорбционными и (или) ионообменными свойствами [, , , ]. К ним относятся природные цеолитовые породы, опоки, палыгорскитовые, бентонитовые глины и др. Наиболее известными природными минеральными сорбентами являются цеолитовые породы. В качестве альтернативного цеолитам природного сырья следует рассматривать породы, сложенные преимущественно опалом (опоки, диатомиты, трепелы) [2]. По литературным данным использование в качестве сорбентов бентонитовых, палыгорскитовых глин, глауконитов, вермикулитов встречается реже, чем цеолитовых пород и опок. Основной сферой применения природных сорбентов является охрана окружающей среды и здоровья населения. Природные сорбенты можно использовать на станциях очистки питьевой воды на крупных водозаборах в населенных пунктах, на участках водоподготовки на предприятиях пищевой промышленности, для очистки сточных вод. В то же время, такие сорбенты могут решать множество технологических задач в газовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве [1,2,7, ,,,,, , ,, , ,, ,,- и др. К сорбентам предъявляются требования по физико-химическим и физическим показателям. Главными требованиями предъявляемыми к сорбентам являются: высокие значения сорбционной емкости, удельной поверхности и пористости. Структура и поверхность сорбентов определяет их технологические свойства, механизмы взаимодействия с веществами и создание специальных по назначению конгломератов - очистителей. В настоящее время, чаще всего, используются неселективные сорбенты, поскольку большой диапазон активности делает их полифункциональными [2]. Природные минеральные сорбенты характеризуются разнообразием состава и свойств, обуславливающих их широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. По строению и характеру проявления адсорбционных свойств природные сорбенты подразделяются на кристаллические и аморфные. В табл. Таблица 1. В настоящее время официально принята Международным союзом по теоретической и прикладной химии АЦРАС) классификация твердых пористых тел, в основу которой положен размер пор []. Согласно этой классификации природные сорбенты подразделяются на микропористые с размером пор < А, мезопористые от -0 А и макропористые >0 А. Природные сорбенты имеют способность сорбировать молекулы различных веществ, которые по своим размерам не превышают диаметра пор-окон сорбента. В таблице 1. Таблица 1. Поры сорбентов подразделяются на следующие модели: глобулярная, модель пор между круглыми дисками, модель пор между многогранниками, щелевидные поры, модель пор между круглыми стержнями, модель цилиндрических капилляров, модель бутылкообразных пор [], которые в свою очередь могут быть открытыми, закрытыми, тупиковыми, сообщающимися. Основные модели геометрического строения пор показаны на рис. Рис. Как было указано выше, среди кристаллических сорбентов наибольший практический интерес представляют природные цеолиты. Они обладают высокой адсорбционной и ионообменной способностью []. Мх/пКАЮгЖ&ОгМ гН, где М - катион (катионы) с валентностью п, г - число обычно находится в пределах от 1 до 5 [, ]. В отличие от других алюмосиликатов сходного химического состава природные цеолиты обладают, во-первых, специфической микропористой кристаллической решеткой и, во-вторых, характеризуются особыми свойствами цеолитной воды, которая может быть легко удалена и вновь присоединена без разрушения минерала. Кристаллическая решетка цеолитов построена из колец, образованных кремнекислородными тетраэдрами, при этом в некоторых из них кремний замещен алюминием.