ИЗМЕНЕНИЕ ТЕКСТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ МЕТОДОМ СУЖЕНИЯ ПОР ПИРОУГЛЕРОДОМ

Альберт Евгеньевич Семёнов, Борис Семёнович Жирнов

Аннотация


В настоящей работе приведено исследование процесса изменения текстурных характеристик (сужение пор адсорбентов) методом отложения пироуглерода из паровой фазы на поверхности различных углеродных материалов: промышленные активированные угли и образцы, изготовленные в лабораторных условиях. Полученные в лабораторных условиях образцы (СПЩ800) изготавливались путём смешения сажи с нефтяным пеком с дальнейшей их карбонизацией, щелочной активацией и последовательной промывкой раствором соляной кислоты и дистиллированной водой от непрореагировавшей щелочи после активации. Процесс сужения пор вели путём пиролиза паров бензола в токе инертного газа через нагретую до постоянной температуры навеску активного угля в течение от 1 до 8 ч. Полученные модифицированные образцы исследовали методом молекулярных щупов, для чего измеряли изотермы адсорбции бензола и четырёххлористого углерода на одних и тех же образцах. Из данных изотерм были рассчитаны удельная поверхность и объём микропор соответственно. Сравнивая изотермы адсорбции по различным адсорбтивам, оценили долю микропор шириной 0,4-0,6 нм, что может косвенно судить об однородности распределения пор по размерам. Результаты исследований показали, что с увеличением времени процесса сужения пор пироуглеродом от 1 до 8 ч величина привеса увеличивается до 15 %. Наряду с этим происходит также увеличение удельного объёма микропор шириной от 0,4-0,6 нм до величины 0,07-0,15 см3/г в зависимости от исходных текстурных характеристик адсорбентов. Данные результаты свидетельствуют о том, что полученные таким образом модифицированные активные угли могут быть использованы для получения исходного сырья, промышленных углеродных молекулярных сит с регулируемыми параметрами (ширина пор и иные текстурные характеристики), которые необходимы для разделения заданных смесей.

Ключевые слова


пироуглерод;модифицированный уголь;бензол;адсорбенты;активация;удельная поверхность;адсорбция;углеродные молекулярные сита;pyrocarbon;modificated carbon;benzene;adsorbents;activation;specific surface area;adsorption;carbon molecular sieves;

Полный текст:

PDF

Литература


Gaffney T.R. Porous Solids for Air Separation // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 1996. Vol. 1. No. 1. P. 69-75. DOI: 10.1016/S1359-0286(96)80013-1.

Fuertes A.B. Fuertes, Centeno T.A. Carbon Molecular Sieve Membranes from Polyetherimide // Microporous and Mesoporous Mater. 1998. Vol. 26. P. 23-26.

Wahby A., Wahby A., Silvestre-Albero J., Sepulveda-Escribano A., Rodriguez-Reinoso F. CO2 Adsorption on Carbon Molecular Sieves // Microporous and Mesoporous Materials. 2012. Vol. 164. P. 280-287. DOI: 10.1016/j.micromeso.2012.06.034.

Kouichi M., Junichi H., Kenji H. Production of Molecular Sieving Carbon through Carbonization of Coal Modified by Organic Additives // Carbon. 1991. Vol. 29. Issue 4-5. P. 653-660. DOI: 10.1016/0008-6223(91)90133-4.

Toda Y., Yuki N., Toyoda S. Change in Pore Structure of Active Carbon with Heat-Treatment // Carbon. 1972. Vol. 10. Issue 1. P. 13-18.

Juntgen H., Knoblauch K., Harder K. Carbon Molecular Sieves: Production from Coal and Application in Gas Separation. Fuel. 1981. Vol. 60. Issue 9. P. 817-822.

Freitas M.M.A., Figueiredo J.L. Preparation of Carbon Molecular Sieves for Gas Separations by Modification of the Pore Sizes of Activated Carbons // Fuel. 2001. Vol. 80. P. 1-6.

Cabrera A.L., Zehner J.E., Goe C.G., Gaffney T.R., Farris T.S., Armor J.N. Preparation of Carbon Molecular Sieves, I. Two-Step Hydrocarbon Deposition with a Single Hydrocarbon // Carbon. 1993. Vol. 31. Issue 6. P. 969-976. DOI: 10.1016/0008-6223(93)90200-T.

Kugatov P.V., Bashirov I.I., Zhirnov B.S., Akhmetova I.I., Poroshin A.S. Production of Molded Activated Carbon from Carbon Black and Petroleum Pitch by Alkaline Activation // Russian Journal of Applied Chemistry. 2016. Vol. 89. P. 886-890. DOI: 10.1134/S1070427216060069.

Рубинштейн А.М., Клячко-Гурвич А.Л. Простые и быстрые методы определения величины поверхности катализаторов // Кинетика и катализ. 1962. Т. 3. № 4. С. 599-601.

Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 306 с.

Isirikyan A.A., Kiselev A.V. The Absolute Adsorption Isotherms of Vapors of Nitrogen, Benzene and N-Hexane, and the Heats of Adsorption of Benzene and N-Hexane on Graphitized Carbon Blacks. I. Graphitized Thermal Blacks // Journal of Physical Chemistry. 1961. Vol. 65. Issue 4. P. 601-607. DOI: 10.1021/j100822a004.

Avgul N.N., Kiselev A.V., Lygina I.A., Mikhailova E.A. Isotherms and Heats of Adsorption of Neopentane and Carbon Tetra Chloride Vapor on Graphitized Carbon Black // Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of Chemical Science Volume. 1962. Vol. 11. P. 717-723. DOI: 10.1007/BF00905289.

Колышкин Д.А., Михайлова К.К. Активные угли: Свойства и методы испытаний: справочник. Л.: Химия, 1972. 57 с.

Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука, 1999. 469 с.

Jasienko-Halat M., Kedzior K. Comparison of Molecular Sieve Properties in Microporous Chars from Low-Rank Bituminous Coal Activated by Steam and Carbon Dioxide // Carbon. 2005. Vol. 43. Issue 5. P. 944-953. DOI: 10.1016/j.carbon.2004.11.024.

Кинле Х., Бадэр Э. Активные угли и их промышленное применение. Л.: Химия, 1984. 215 с.

Marsh H., Rodriguez-Reinoso F. Activated Carbon. London: Elsevier Science and Technology Books, 2006. 536 p.

Otowa T., Tanibata R., Itoh M. Production and Adsorption Characteristics of MAXSORB: High-Surface-Area Active Carbon // Gas Separation and Purification. 1993. Vol. 7. No. 4. P. 241-245. DOI: 10.1016/0950-4214(93)80024-Q.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2020-6-115-133

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


УФА, УГНТУ, 2020