Кинетика и оптимизация процесса щелочной обработки гранулированных цеолитовых сорбентов

• Автор: Ермаков, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 238 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и обозначений.

Введение

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНОПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Способы формования и типы связующих используемых для гранулирования цеолитов

1.2 Природа и свойства глинистых минералов используемых для формования цеолитов

1.2.1 Природа и свойства глинистых минералов группы каолинита

1.2.2 Природа и свойства глинистых минералов группы монтмориллонита.

1.3 Методы повышения эксплуатационных свойств гранулированных цеолитовых сорбентов.

1.4 Общие представления о методологии компьютерного моделирования и оптимизации сложных физикохимических процессов
1.5 Постановка задач исследования.
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ ГЛИНИСТОГО
СВЯЗУЮЩЕГО НА АДСОРБЦИОННЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЦЕОЛИТОВЫХ СОРБЕНТОВ
2.1 Физикохимические, сорбционные и структурномеханические свойства глинистых связующих и синтетического цеолита типа А форма
2.1.1 Физикохимические, сорбционные и структурномеханические
свойства глинистых связующих.
2.1.2 Физикохимические и адсорбционные свойства синтетического
цеолита типа А Ыа форма.
2.2 Адсорбционные и механические свойства гранулированных цеолитовых сорбентов
2.2.1 Адсорбционные свойства гранулированных цеолитовых сорбентов
2.2.2 Механические свойства гранулированных цеолитовых сорбентов
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЩЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ НА АДСОРБЦИОННЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЦЕОЛИТОВЫХ СОРБЕНТОВ
ЗЛ Растворимость глинистых связующих и синтетического цеолита типа А
Иа форма в щелочных растворах
ЗЛЛ Растворимость глинистых связующих в щелочных растворах
3.1.2 Растворимость синтетического цеолита типа А Ыа форма в
щелочных растворах
3.2 Влияние процессов щелочной обработки на адсорбционные и механические свойства гранулированных цеолитовых адсорбентов.
3.2.1 Исследование влияния процессов щелочной обработки на адсорбционные свойства гранулированных цеолитовых сорбентов
3.2.2 Воздействие процессов щелочной обработки на механические свойства
гранулированных цеолитовых сорбентов.
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЩЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЦЕОЛИТОВЫХ СОРБЕНТОВ.
4.1 Математическое описание процесса щелочной обработки гранулированных цеолитовых сорбентов.
4.2 Постановка и решение задачи оптимизации технологических параметров процесса щелочной обработки гранулированных цеолитовых сорбентов
4.3 Выработка рекомендаций по аппаратурному оформлению процесса
щелочной обработки гранулированных цеолитовых сорбентов.
Выводы к главе 4
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Однако полученные гранулы, обладая высокой механической прочностью на раздавливание, характеризовались значительным пылеобразованием в процессе эксплуатации. Таблица 1. Образец Форма и состав образцов Истираемость убыль веса Поглощение воды, вес. Образец Липкинда Б. Образец Пи гузовой Л. Образец Мирского Я. Образец Канавца П. То же Гранулы ЫаА пульвер бакелит 4,5. В предложено использовать в качестве связующего аморфный кремнезоль и тонкоизмельченную окись щелочноземельных металлов. По заявлению авторов, ГЦС полученные по данной технологии, обладают высокой водостойкостью и большой устойчивостью к истиранию. Запатентованы способы формования молекулярных сит с устойчивыми водными золями кремнезема . Согласно этому способу, золь должен содержать по весу не менее БЮ2 с удельной поверхностью 0. ГЦС обладают высокой адсорбционной емкостью. Однако общим недостатком для обоих упомянутых связующих является их высокая удельная поверхность, что обуславливает формирование в гранулах ГЦС вторичной пористости со значительной удельной поверхностью и таким образом, снижает их селективные свойства. Другим существенным недостатком, является необходимость незамедлительного гранулирования приготовленной формовочной массы, хранение которой более 1 часа сказывается на прочности ГЦС. Для этого стекловолокно в количестве 0. Связка может быть превращена в кристаллический цеолит, например, обработкой алюминатом натрия, в результате чего получаются гранулы, состоящие только из цеолита и стекловолокна. По данным патента гранулы, полученные по предложенному методу, характеризуются высокой механической прочностью и удовлетворительными адсорбционными свойствами. Однако, несмотря на все выше сказанное, данная технология не получила широкого распространения в виду ее трудоемкости. Кроме того, как в США , так и в бывшем СССР имеются патенты по гранулированию цеолитного материала без связующих добавок. Сущность одного из способов заключается в получении синтетического цеолита в форме агрегатов поликристаллического состава. Образование агрегатов в процессе кристаллизации связано со значительным повышением концентрации исходного алюмосиликатного гидрогеля. Гель, полученный в результате смешения кремнеземного гидрозоля с алюминатом натрия, формуют в виде гранул, нагревают, постепенно повышая температуру до температуры кристаллизации. Описан и другой способ получения ПДС без связующего, в котором, в качестве исходного сырья применяется сырой каолин . Каолин формуют в таблетки или шарики, т. В одном из промышленных методов получения цеолитов А, X и в качестве исходного продукта используется прокаленный, таблетированный каолин. Если таким способом получают цеолит , в реакционную смесь целесообразно вводить хлористый натрий, так как это способствует кристаллизации . На рисунке 1. Таблетки из сырого каолина прокаливают до получения метакаолина и кристаллизуют в цеолит типа А. СаА. Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема получения ГЦС с использованием предварительно сформованной глины. Существует ряд работ в которых приводится метод получения цеолитных частиц размером . Суспензию, полученную из прокаленного каолина и раствора силиката натрия, сначала сушат распылением, в результате образуются частицы размером от до 0 мкм. Полученные частицы подвергают старению в растворе гидроокиси натрия при комнатной температуре, а затем проводят кристаллизацию при . С. Цеолит образуется i i внутри частиц, которые в большинстве случаев сохраняют первоначальные размеры. По данным работы 2, этот метод пригоден для получения микросферического цеолита типа X и без связующего. Однако к настоящему времени наибольшее распространение в промышленной практике получило гранулирование цеолитных порошков с глинистыми связующими. Глины являются дешевым, доступным материалом, технологический процесс подготовки глин и формования с ними цеолитов прост и экономичен. По прочности гранулы, приготовленные с отдельными типами глин в качестве связующего, не уступают ГЦС с синтетическими связующими таблица 1. Ниже нами рассмотрены имеющиеся в литературе рекомендации по использованию глинистых минералов в качестве связующих добавок для цеолитов.