Структура активных углей - Курсовая работа

Оглавление 1.1 Активные угли, их строение, физико-химические свойства, проблемы прочности 1.2 Особенности активных углей на торфяной основе 1.3 Проблемы накопления полиуретановых отходов в мире 1.4 Утилизация и вторичная переработка отходов производства полиуретанов 1.5 Термическая деструкция гетероцепных полимеров (полиуретана) Список литературы 1.1 Активные угли, их строение, физико-химические свойства, проблемы прочности В первые десятилетия ХХ века активный уголь принимали за аморфную разновидность углерода. В связи с этим в настоящее время активный уголь относят к группе микрокристаллических разновидностей углерода. Существует три основных гибридных состояния атомов углерода: - sр-, sр2 - sр3-. Стоит отметить, что благодаря промежуточному характеру гибридизации, присутствию гетероатомов, возможности одновременного сосуществования разных гибридных форм углерода возможно наличие большого количества других форм углеродных материалов [12,52]. Благодаря рентгеноструктурному анализу было установлено, что графитовые кристаллиты состоят из плоскостей протяженностью 2-3 нм, образованных шестичленными кольцами, типичная для графита ориентация отдельных плоскостей решетки относительно друг друга нарушена. Таким образом, графитовые кристаллиты в активном угле содержат 3-4 параллельных углеродных слоя. активный уголь полимер гетероцепный В настоящее время среди различных моделей строения переходных форм углерода, к которым относят активные угли, наиболее распространенными являются две модели - пачечно-бахромчатая модель Касаточкина (или паучок) и турбостратная модель Уоррена. Межплоскостное расстояние для графита - 3,354 А. Химическим подтверждением графитной структуры активных углей является возможность образования соединений внедрения; так, Фреденхагену [78] удалось получить соединения щелочного металла с графитом, а Руфф [106] получил фторированный графит. Проводимость углей находится в зависимости от температуры активирования: возрастает при высоких температурах, так как при этом удаляются действующие в качестве изоляторов поверхностные кислородные соединения и образуются более крупные элементарные кристаллиты [71]. Между отдельными частицами появляются щели и трещины (поры) шириной порядка 10-10-10-8м. Дубинин [19] предложил следующую классификацию пор: микро-, переходные и макропоры. Перенос газа в порах Фольмеровского типа - с размерами входных отверстий 10 - 100А происходит путем двумерной поверхностной диффузии. Ширина запрещенной зоны, степень ароматизации углеродного скелета, размеры ароматических фрагментов, в которых ?-электроны делокализованы по единой полисопряженной системе ПСС, концентрация свободных радикалов, температурный коэффициент сопротивления тесно связаны между собой и, в значительной степени, определяют поведение углеродных материалов в химических окислительно-восстановительных, электрохимических и адсорбционных процессах [33,34,52,53,56]. Источником этих неорганических компонентов может служить исходный материал или оставшиеся после неполной отмывки активирующие добавки и катализаторы. Первый включает использование исходного сырья с высоким содержанием азота [1,51], второй - высокотемпературную обработку аммиаком и его соединениями активных углей [111]. Так, наиболее прочный из активных углей, выпускаемых этой фирмой, уголь Norit SUPRA имеет показатели: прочность при истирании 95 %, суммарный объем пор 1 см /г и объем микропор 0,5 см /г [2]. 1.2 Особенности активных углей на торфяной основе В настоящее время материалами для производства активных углей являются древесина, бурый и каменный уголь, торф, а также комбинированное сырье (смесь торфяной и каменноугольной пыли). По данным термического анализа авторы [61] делают вывод, что измельчение волокнистых составляющих торфа создает условия для значительной усадки торфяных гранул при 400-450°С, что в конечном итоге является препятствием для образования высокомолекулярных летучих и причиной их крекинга и конденсации. % и соотношении торфа и лигносульфоната 2 - 2,2: 1, карбонизацию ведут при температуре 550-660oC, а активацию при температуре 760 - 800oC в течение 60 - 80 мин [63]. Университет им.Д.И. Менделеева - одна из немногих отечественных организаций, занимающихся разработкой и исследованиями углеродных адсорбентов на основе полимерных отходов.