Получение углеродных адсорбентов из древесного сырья путем предпиролиза с последующей термохимической активацией

• Автор: Калиничева, Оксана Александровна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Сырьё для получения активных углей
1.1.1 Синтез активных углей из отходов растительного происхождения
1.1.2 Получение углеродных сорбентов из нетрадиционного сырья
1.1.3 Производство углеродных сорбентов из каменного угля
1.2 Процессы и технологии синтеза углеродных сорбентов
1.2.1 Методы активации
1.2.2 Технология и оборудование получения активных углей
1.3 Адсорбционные процессы
1.3.1 Теоретические основы и описание адсорбционных процессов
1.3.2 Адсорбционные методы исследования поверхности
1.3.3 Адсорбция из водных растворов углеродными адсорбентами
1.4 Практическое применение АУ для адсорбции из жидкой фазы
1.4.1 Использование активного угля для очистки воды
1.4.2 Использование активированного угля для извлечения йода
1.5 Выводы по аналитическому обзору
1.6 Цель и задачи исследования
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика сырья
2.2 Подготовка образцов
2.3 Получение активных углей
2.4 Методика выщелачивания угольных остатков пиролиза
2.5 Методика балансовых исследований
2.6 Методы анализа активных углей
2.6.1 Определение насыпной плотности
2.6.2 Определение содержания золы
2.6.3 Определение содержания воды в угле
2.6.4 Определение адсорбционной активности по йоду
2.6.5 Определение осветляющей способности по метиленовому голубому

2.6.6 Определение адсорбционных свойств по гексану
2.6.7 Изучение пористой структур адсорбентов
2.7 Определение содержания гидроксида и карбоната натрия в щелоке
2.8 Характеристика подземного рассола
2.8 Методы определения йода в воде
2.8.1 Окисление йодида до свободного йода в исходной воде
2.8.2 Потенциометрическое определение йода
2.9 Методика адсорбции йода из бурового рассола
2.10 Оценка достоверности полученных экспериментальных данных
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Влияние условий предпиролиза и пиролиза на выход и свойства активных углей
3.1.1 Влияние условий предпиролиза на выход и сорбционные свойства активированного угля
3.1.2 Влияние условий пиролиза на выход и сорбционные свойства активированного угля
3.1.3 Зависимость сорбционных свойств активированного угля от содержания ЫаОН и ИагСОз в щелоках
3.1.4 Выводы по разделу
3.2 Использование методов планирования эксперимента для определения условий синтеза активных углей
3.2.1 Влияние условий термохимической активации древесных опилок на адсорбционно-структурные свойства активированного угля
3.2.2 Влияние условий термохимической активации коры на адсорбционноструктурные свойства активного угля
3.3 Поисковое исследование, направленное на увеличение выхода активированного угля
3.3.1 Влияние дозировки и времени выдержки исходного сырья с фосфорной кислотой на выход и сорбционные свойства активированного угля
3.3.2 Зависимость выхода и сорбционных свойств АУ от условий предпиролиза опилок, обработанных Н3РО4
3.3.3 Выводы по разделу

3.4. Использование активного угля для извлечения йода из природных буровых рассолов
3.4.1 Влияние температуры предпиролиза и дозировки ИаОН полученных углей на адсорбцию йода
3.4.2 Влияние условий ТХА на сорбционные свойства активных углей пригодных для адсорбции йода из буровых рассолов
3.4.3 Способы получения йода из природных буровых вод
3.4.4 Выводы к разделу
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1. Технология синтеза активного угля методом термохимической активации в
присутствии ИаОН
4.2.Расчёт материального и теплового баланса процесса синтеза активированного угля
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е

скорость нагрева сырья. Так, с ростом скорости нагрева сырья значительно возрастает общий объем пор, а также количество крупных пор (макропор). Медленные скорости нагрева реализуются в технологиях пиролиза в реакторах с неподвижным слоем сырья. В частности, таким образом получают древесный уголь [4].
Вращающиеся барабанные печи можно использовать для активирования тонкодисперсных и зерненых или формованных продуктов. Контакт между углеродсодержащим материалом и активирующими газами можно улучшить с помощью перемешивающих устройств. Время активирования зависит от угла наклона печи, а также от наличия внутренних перегородок и размера опорных колец. Активируемый материал и газы можно подавать в одном направлении или в противотоке. Кроме этого, различают печи с внутренним и внешним обогревом. Вращающиеся печи с внутренним обогревом снабжены в верхней части, где загружается углеродный материал, горелкой, питаемой жидким топливом или газом. Внутренняя поверхность печи выложена огнеупорным кирпичом. Для улучшения теплообмена по длине печи расположены отверстия для подвода воздуха или горелки для внешнего обогрева. Насадки для ввода пара, осуществляемого в основном в верхнем конце печи, могут быть подвижными; это обеспечивает подачу водяного пара к поверхности активируемого материала под различными углами и получение углей с различными размерами пор [4].
Камерные печи состоят в основном из камер, расположенных вертикально одна над другой, стенки которых выложены кладкой из огнеупорного кирпича. Сверху загружается активируемый материал, снизу подается водяной пар. Использование насадок или направляющих устройств позволяет увеличить реакционную поверхность и улучшить перемешивание. Шахтные печи используют для активирования кускового угля, который затем перерабатывается в зерненый или порошкообразный [47].
Многоподовые печи Гересгофа состоят из вертикального цилиндрического корпуса: внутренний его объём разделён горизонтальными полками, снабжёнными поочерёдно по середине и по краям отверстиями, через которые уголь ссыпается на нижние полки.На центральной оси, охлаждаемой в направлении снизу вверх, укреплены гребки с лопатками, которые последовательно передвигают продукт изнутри наружу и наоборот. Эти печи предназначены для длительной эксплуатации в ста-