Получение и катионообменные свойства березового окисленного угля

• Автор: Гиндулин, Ильдар Касимович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор. Цель и задачи исследования
1.1. Краткая характеристика структуры и свойств древесины и древесного угля
1.2 Особенности строения и свойств активных углей
1.3 Получение активных углей из древесины
1.4 Свойства и применение древесных окисленных углей
1.5 Получение окисленных углей
1.6 Выводы по аналитическому обзору
1.7 Цель и задачи исследования
2. Методы проведения экспериментов
2.1 Объект исследования
2.2 Проведение активации угля-сырца
2.3 Проведение окисления угля
2.4 Определение удельной поверхности активного и окисленного угля
2.5 Исследование древесного угля, активного угля и древесного окисленного угля методом ИК-спектроскопии
2.6 Определение статической обменной емкости ДОУ по катионам металлов
2.7 Определение динамической обменной емкости ДОУ по катионам металлов
2.8 Определение динамической обменной емкости ДОУ по катионам Ее2+, гп2+
2.9 Определение концентрации катионов металлов в питьевой воде
2.10 Методика статистической обработки полученных результатов
3. Результаты исследований

3.1 Влияние параметров окисления на выход и статическую обменную
емкость по щелочи древесного окисленного угля
3.2 Влияние процессов активации и окисления на типы поверхностных
функциональных групп и удельную поверхность
3.3 Исследование сорбционных характеристик древесного окисленного
угля
3.4 Выводы по результатам исследований
4. Технологическая часть
4.1 Общая характеристика предлагаемой технологии
4.2 Выбор и обоснование схемы технологического процесса
4.3 Выбор и подбор основного технологического оборудования
4.4 Технико-экономические показатели производства
4.5 Выводы по технологической части
5. Выводы по диссертационной работе
Библиографический список
Приложения

Введение
В настоящее время перед лесопромышленным комплексом остро стоит проблема создания и внедрения эффективных технологий глубокой переработки древесины. Структура лесопромышленного производства страны несовершенна, значительная часть древесины не находит применения (используется не более 40% биомассы дерева). Заготовленная древесина преимущественно используется в круглом виде и для лесопиления. Из 1 м3 заготовленной древесины в России производится в 3...4 раза меньше продукции глубокой переработки, чем в развитых странах. В стране практически не перерабатывается некондиционное березовое сырье, хотя ресурсы его позволяют полностью отказаться от переработки стволовой древесины. Такое сырье как тонкомер и сучья практически не используется. Сучья и ветви составляют до 12% биомассы дерева и полное их использование, кроме получения ценной продукции, позволит значительно снизить пожарную опасность и ущерб, наносимый народному хозяйству и окружающей природной среде.
Лиственная древесина в отличие от хвойной имеет ограниченное применение. Одним из перспективных вариантов ее использования является глубокая термохимическая переработка, которая позволяет получать не только традиционный продукт - древесный уголь, но и такие уникальные по своим свойствам нанопористые продукты как углеродные ионообменники, носители катализаторов, активные угли и т.п.
Древесный окисленный уголь, например, может применяться в качестве катионообменника, при катализе промышленных реакций в химической промышленности, подготовке растительных и животных жиров для использования в фармацевтической и косметической промышленности, при очистке технологических растворов, радиохимических разделений, очистке химреак-тивов и др.
Технология окисленного древесного угля является многостадийной и осуществляется в следующем порядке: пиролиз древесины, активация полу-

Ионный обмен на активных и окисленных углях можно представить следующими схемами ( где К+ — катион, А” - анион электролита, а функциональным группам (Я) может быть приписана та или иная структура):
К-ОН + К' + А- -> Я-А + К+ + 01-Г (5)
(анионный обмен)
Я-ОН + К++ А“-> Я-ОК + А~ + Н+ (6)
(катионный обмен)
По способности поглощаться ОУ исследованные катионы можно расположить в такой ряд, составленный по данным как статических так и динамических опытов:
1ЧНГ < Иа+ < ЯЬ+ < Сэ ' < Мё2+ < Сё2+, Мп2+ < Бг2+ < Са2+, гп2+, Бе2+ <
< М2+, А13+ < У3+ < Сг3+ < Ве2+ < Си2+ < Ре3+ [8].
Наиболее близкими к ОУ среди ионообменных смол следует считать, конечно, карбоксильные иониты.
Обмен па ОУ существенно отличается от таких же процессов на карбоксильных ионитах. Во-первых, на ОУ наблюдается иная последовательность сорбции (прочности связи ионов с ионитом). На ОУ не обнаруживается четкой связи между сорбируемостью и способностью ионов к гидролизу или их способностью образовывать сложные гидроксокомплексы.
На ОУ во многих случаях при поглощении из смесей сорбция сильнее поглощаемых ионов практически проходит так, как будто менее сорбируемый ион в смеси просто отсутствует,
Наличие на поверхности ОУ большого числа различных кислотных группировок, содержащих координационно- ненасыщенные атомы кислорода, легкость перемещения электронов по цепи сопряженных связей создают предпосылки к тому, что при взаимодействии углей с отдельными катионитами металлов будет происходить обмен ионов водорода на соответствующие катиониты, но и образование более или менее прочных поверхностных комплексов, в которых функциональные группы углей выступают в качестве лигандов