Исследование активированного угля для очистки абсорбента - Диссертация

Активные (активированные) угли широко применяются в различных отраслях экономики с их помощью решаются многие проблемы рекуперации и очистки ценных компонентов, а также многие вопросы экологии окружающей среды и человека. Благодаря осмолярному характеру углерода определяющее значение при очистки углерода веществ на активных углях имеет адсорбционное взаимодействие. Активные угли широко применяются при очистке различных веществ в жидкой фазе: в процессах адсорбционной очистки воды от примесей, очистке сахарных сиропов, при улучшении вкусовых качеств спиртосодержащих продуктов, широко применяются в различных сферах медицине и др. Однако, используемые в этих областях активные угли, в основном, являются импортными сорбентам, заводятся из России и других государств. с целью импортзамещения разработать способ получения активированных углей из местного сырья на основе косточек плодовых деревьев-персика, урюка, сливы и др. и разработать способ их активирования, дать принципиальную схему технологии получения;активный уголь очистка косточкаТермин "адсорбция", если выразить его точный смысл, означает увеличение концентрации вещества на поверхности раздела фаз по сравнению с его концентрацией в объеме фазы. Ввиду очень большой разности концентраций на поверхности и в объеме в этом случае обычно пренебрегают последней и адсорбированное количество выражают просто числом молей вещества, перешедшего из объема на поверхность. Адсорбированные молекулы вращаются или совершают колебания около какой-то точки поверхности (и тогда говорят, что адсорбция локализована) или двигаются по поверхности в разных направлениях (нелокализованная адсорбция). В отличие от адсорбции абсорбция представляет собой поглощение вещества не поверхностью, а всем объемом фазы. Только в этом втором случае, по де Буру, и происходит теплообмен твердого тела с воздухом: если воздух имеет более высокую температуру, его молекулы отдают свою энергию твердому телу, если наоборот, то энергия твердого тела отдается покидающим его молекулам.Активированный (или активный) уголь (от лат. carbo activatus) - это адсорбент - вещество с высоко развитой пористой структурой, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения, таких как древесный уголь, каменноугольный кокс, нефтяной кокс, скорлупа кокоса, грецкого ореха, косточки абрикоса, маслины и других плодовых культур. Активированный уголь на 87-97 % по массе состоит из углерода, также может содержать водород, кислород, азот, серу и другие вещества. Активный уголь имеет огромное количество пор и поэтому обладает очень большой поверхностью, вследствие чего обладает высокой адсорбцией (1 г активного угля, в зависимости от технологии изготовления имеет поверхность от 500 до 1500 м2). Увеличение пористости активного угля происходит во время специальной обработки - активации, которая значительно увеличивает адсорбирующую поверхность. Активные угли на основе скорлупы кокоса характеризуются большей долей микропор, а активированные угли на основе каменного угля - большей долей мезопор.Активированный уголь хорошо адсорбирует органические, высокомолекулярные вещества с неполярной структурой, например: растворители (хлорируемые углеводороды), красители, нефть и т.д. Активированный уголь широко применяют как адсорбент, поглощающий пары из газовых выбросов (например, при очистке воздуха от сероуглерода CS2), улавливания паров летучих растворителей с целью их рекуперации, для очистки водных растворов (например, сахарных сиропов и спиртных напитков), питьевой и сточных вод, в противогазах, в вакуумной технике, например для создания сорбционных насосов, в газоадсорбционной хроматографии, для заполнения запахопоглотителей в холодильниках, очистки крови, поглощения вредных веществ из желудочно-кишечного тракта и др. Кроме того, очистка отходящих газов и сточных вод основана главным образом на адсорбции активированным углем. Импрегнируют (пропитывают) активированные угли серебром (для очистки питьевой воды), йодом (для очистки от двуокиси серы), серой (для очистки от ртути), щелочью (для очистки от газообразных кислот и газов - хлор, двуокись серы, двуокись азота и т. д.), кислотой (для очистки от газообразных щелочей и аммиака). Так как адсорбция - обратимый процесс и не изменяет поверхностный или химический состав активированного угля, загрязнители могут быть удалены из активного угля посредством десорбции (выделение адсорбированных веществ).В настоящее время сырьем для получения углей БАУ (уголь активированный древесный дробленый, ГОСТ 6217-74) служит древесный уголь марки А, получаемый из твердых лиственных пород деревьев, преимущественно из березы. Разработана оригинальная технология и аппаратура совмещенного способа пиролиза древесины и активации угля [15-18], которая отличается особой организацией движения парогазовых потоков, пиролиза и активации. Разработанная технология и аппаратура к ней предусматривают использование широких видов сырья для получения активных углей: лесосечных от

Содержание

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Классификация и закономерности процесса адсорбции

1.2 Активированный уголь: сырье, состав, структура, применение

1.3 Получение и применение древесных активированных углей в экологических целях

Глава 2. Методы и объекты исследования

2.1 Методы исследования

2.2 Объекты исследования

Глава 3. Экспериментальная часть

3.1 Криоскопический метод определения динамической емкости сорбентов

3.2 Определение динамической емкости активированного угля

3.3 Очистка циклогексана

3.3.1 Очистка циклогексана от примесей активированным углем

3.3.2 Очистка циклогексана сорбентом СТРГ

3.4 Регенерация алканоламинов при очистке природных газов с использованием нового активированного угля из местного сырья

3.4.1 Абсорбенты для аминовой очистки природных газов

3.4.2 Очистка алканоламинов с использованием нового активированного угля из местного сырья

Заключение

Литература

Актуальность работы. Активные (активированные) угли широко применяются в различных отраслях экономики с их помощью решаются многие проблемы рекуперации и очистки ценных компонентов, а также многие вопросы экологии окружающей среды и человека. Благодаря осмолярному характеру углерода определяющее значение при очистки углерода веществ на активных углях имеет адсорбционное взаимодействие.

Активные угли широко применяются при очистке различных веществ в жидкой фазе: в процессах адсорбционной очистки воды от примесей, очистке сахарных сиропов, при улучшении вкусовых качеств спиртосодержащих продуктов, широко применяются в различных сферах медицине и др.

Однако, используемые в этих областях активные угли, в основном, являются импортными сорбентам, заводятся из России и других государств.

Цель работы. Разработка оптимального активированного угла на основе местного сырья и отечественного сорбента СТРГ для очистки абсорбента от существующих примесей. В связи с этим необходимо получить активированный уголь на основе плодовых косточек, определить его сорбционные свойства, дать принципиальную схему его разработки.

Задачи исследования: - проанализировать состояние вопроса по подбору активированных углей для различных целей очистки. Характеристика адсорбентов;

- исследовать физико-химические характеристики известных активных углей с целью использования их для очистки;

- рассмотреть возможность использования сорбента СТРГ (сорбент терморасщепленный графитовый) производства Узбекско-английского СП для решения поставленной проблемы;

- с целью импортзамещения разработать способ получения активированных углей из местного сырья на основе косточек плодовых деревьев-персика, урюка, сливы и др. и разработать способ их активирования, дать принципиальную схему технологии получения;

- определить сорбционные характеристики полученных активированных углей на основе плодовых косточек из модельных растворов нефтепродуктов, как в полярной (водной), так и неполярной (органической) средах с использованием различных физико-химических методов;

- определить способы регенерации оптимального сорбента - активированного угля и возможности использования их в многоцикловом процессе адсорбции-десорбции.

Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследования были активированные угли марки БАУ, СКТ, АГ-3, терморасщепленный графитовый сорбент, косточки плодовых деревьев - персика, урюка, сливы и др., циклогексан высокой степени чистоты, эталоны гомологического ряда различных групп углеводородов. Предметом исследования является изучение метода определение динамической емкости активированных углей и характеристики их. Методы исследований. Приведены использованные в работе классические и современные методы исследования, позволяющие определить физические, физико-химические характеристики, функциональный состав, сорбционные характеристики адсорбентов, изучить процессы адсорбции, установить оптимального способа получения нового активированного угля. Научная новизна. Изучены сорбционные характеристики активированных углей, определены их динамические емкости в жидкой фазе, научно обоснован возможность применение отечественного сорбента СТРГ в нефтехимии с целю импортзамещения. Получен новый активированный уголь на основе местного сырья (плодовых косточек) и проведена регенерация ДЭА с большой эффективностью.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методы и объекты исследования, экспериментальной части, заключение, списка использованной литературы из 71 библиографических наименований, изложена на 78 страницах компьютерного текста, включает 3 рисунка и 8 таблиц.