CC BY
98
3. Katrinescu, C. Catalytic wet peroxide oxidation of phenol over Fe-exchanged pillared beidellite/ C. Katrinescu, C. Teodosiu, M. Macoveanu// Water Research, 2003, v. 37, i. 5.-Р. 1154-1160.
4. Tatibouet, J. B. Catalytic wet peroxide oxidation of phenol over pillared clays containing iron or copper species/ J. B. Tatibouet, N. Papayannakos // Comptes Rendus De I'Academie des Scinces - Series IIC - Chemistry, 2000, v. 3, i. 10.-Р. 777-783.
5. Carriazo, J. Synthesis of pillared clays containing Al, Al-Fe or Al-Ce-Fe from a bentonite: Characterization and catalytic activity/ J. Carriazo, E. Guelou, J. Barrault // Catal. Tuday, 2005, v. 107-107.-Р. 126-132.
6. Sotelo, J. L. Catalytic wet peroxide oxidation of phenolic solution over a LaTi1-xCuxO3 per-ovskite catalysts/ J. L. Sotelo, G. Ovejero, F. Martinez // Appl. Cat. B: Environ., 2004, v. 47, i. 4.-Р. 281-294.
7. Конькова, Т.В. / Т.В. Конькова, И.А. Почиталкина, Е.Ю. Либерман // Катализ в промышленности, 2007. -№3.- С. 14-18.
УДК 612.014.462.9:547.56
Ю.С. Фофанова, А.Г. Малкова, Т.А. Кулькова, А.В. Ларин, М.Б. Алехина
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва, Россия
АДСОРБЦИЯ РЕЗОРЦИНА ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА НА АКТИВИРОВАННОМ УГЛЕ СКТ-6А
The isotherm of adsorption of resorcinol from a water solution on active carbon СКТ-6А is received. Approximations of the received experimental data with use of the various equations of the theory of adsorption are carried out. It is shown that the adsorption isotherm of resorcinol on active carbon is corresponded exactly to the Dubinin-Radushkevich's equation.
Получена изотерма адсорбции резорцина из водного раствора на активированном угле СКТ-6А. Проведены аппроксимации полученных экспериментальных данных с использованием различных уравнений теории адсорбции. Показано, что наиболее точно изотерму адсорбции резорцина на активированном угле СКТ-6А описывает уравнение Дубинина-Радушкевича.
Проблема полной очистки производственных стоков от растворенных в воде органических веществ, в частности фенолов и их производных, является одной из наиболее важных и одновременно трудно решаемых. Адсорбция является универсальным методом, позволяющим практически полностью извлекать примеси из жидкой фазы. Исследование адсорбции органических веществ из водных растворов активными углями, особенно в области малых концентраций, представляет не только теоретический, но и практический интерес в связи с загрязненностью природных вод промышленными стоками.
К наиболее опасным химическим загрязнителям сточных вод в промышленности, следует отнести диоксины. Причина исключительной токсичности диоксинов -способность этих веществ точно вписываться в рецепторы живых организмов и подавлять или изменять их жизненные функции.
Основным "поставщиком" диоксинов является промышленность. Диоксины - незапланированный побочный продукт химической технологии, примесь, на которую раньше не обращали внимания. Диоксины попадают в биосферу со следующими жидкими отходами промышленности: хлор-отходы, пестициды, фенол и его производные.
Адсорбция из растворов отличается от адсорбции индивидуального вещества. Здесь в контакте с поверхностью адсорбента находится, как минимум, два компо-
нента - растворитель и растворённый компонент, которые вступают в конкуренцию за места на поверхности. Поскольку сжимаемость жидкостей мала, адсорбция одного компонента сопровождается вытеснением другого компонента.
В качестве объекта исследования была выбрана одна из производных фенола - резорцин. В качестве адсорбента был выбран микропористый активированный уголь СКТ-6А.
Перед проведением экспериментов порошкообразный адсорбент (размер частиц 1-1,25 мм) прогревали в печи при температуре 100 оС в течение 2х часов до достижения постоянной массы.
п—■—I—1—I—1—I—'—I—■—I—■—I-
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
Ср, ммоль/л
БЭТ
0,08 - ■ ■
и у "а О 0,06 - ■ .
* 0,04 _
О ■
О 0,02 0,00 — _ / 1 1,1,1.1.
0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 Ср/Сэ
Рис. 1. Изотерма адсорбции резорцина на активном угле СКТ-6А при 20 оС
Рис. 2 Изотерма адсорбции резорцина из водного раствора на активированном угле СКТ-6А в координатах уравнения БЭТ
-2,6 ^а -2,7 Дубинин-Радушкевич
-2,8 - \
-2,9 -
-3,0 - \
-3,1 -
-3,2 - Ч\
-3,3 " ■ 1 ■ ■ .1.1.1.1.1
10 15 20 25 30 35 40
(1В Сэ/Ср)2
-2,6 ■ Дубинин-Астахов
, -2,7 ща
-2,8 - ■X
-2,9 -
-3,0 -
-3,1 -
-3,2 -
-3,3 " 1 ............
200 400 600 800 1000 1200 1400 (18 Сэ/Ср)4
Рис. 3. Изотерма адсорбции резорцина из водного раствора на активированном угле СКТ-6А в координатах уравнения Дубинина - Радушкевича
Рис. 4. Изотерма адсорбции резорцина из водного раствора на активированном угле СКТ-6А в координатах уравнения Дубинина - Астахова
Методика эксперимента заключалась в следующем. Для проведения опытов по измерению адсорбции заготавливают необходимое количество стеклянных пробирок ёмкостью V =10 мл. Чистые сухие пробирки нумеруют. Помещают в них навески активированного угля. Затем пипеткой на 10 мл в пробирки заливают 10 мл раствора адсор-бата известной концентрации Со, ммоль/л. Пробирки закрывают пришлифованными пробками и помещают в шейкер для перемешивания. Время установления равновесия для каждой исследованной системы определяли предварительно. Поскольку скорость диффузии растворенных веществ значительно меньше по сравнению с газами, поэтому (в отсутствии перемешивания раствора) можно ожидать весьма медленного течения адсорбционного процесса. По окончании опыта пробирки с растворами устанавливают в центрифугу, отделяют раствор после полного осаждения адсорбента и вскрывают. Из каждой пробирки отбирается пипеткой раствор и анализируется. С помощью спектрофотометра СФ-26 определяется светопропускание Т, % и равновесную концентрацию адсорбата в растворе.
Количество адсорбированного вещества определяли по формуле:
(Со - Ср)- V
а =---,
т
где а - адсорбция резорцина, ммоль/г; С0 и Ср - концентрации вещества в исходном растворе и в растворе после установления равновесия, ммоль/л; V - объём раствора, л; т - масса адсорбента, г.
После определения значений равновесной величины адсорбции из серии растворов различной концентрации была получена изотерма адсорбции резорцина на активном угле СКТ-6А. Она приведена на рис. 1.
Для обработки экспериментальных данных было выбрано несколько уравнений теории адсорбции: мономолекулярной адсорбции Ленгмюра, полимолекулярной адсорбции БЭТ, теории объемного заполнения микропор с различными значениями показателя степени п. Линейность изотермы адсорбции в координатах уравнения является обязательным условием при доказательстве правомерности применения уравнения. На рис. 2,3 изотерма адсорбции резорцина на активном угле СКТ-6А представлена в координатах уравнения БЭТ, а также уравнений Дубинина-Радушкевича-Астахова.
Результаты проведенных аппроксимаций показали, что уравнение Ленгмюра удовлетворительно описывает экспериментальные данные только при малых значениях концентрации резорцина.
На рис. 2 приведена изотерма адсорбции резорцина в координатах уравнения БЭТ. Как видно из рис. 2, изотерма адсорбции в координатах уравнения БЭТ линейна только в интервале концентраций 0,013-0,33 ммоль/л. Данные также были проанализированы с использованием уравнения Дубинина-Астахова с различным значением показателя степени п. Результаты приведены на рис. 3 и 4. Из рис. 3 и 4 следует, что в координатах уравнения Дубинина-Радушкевича изотерма имеет прямолинейный характер во всем интервале изменения концентрации, а уравнение Дубинина-Астахова хуже описывает экспериментальные данные.
В результате проведенных исследований показано, что для описания изотермы адсорбции резорцина на активном угле СКТ-6А наиболее пригодным уравнением является уравнение Дубинина - Радушкевича.
Список литературы
1 .Кельцев,Н.В. Основы адсорбционной техники. - М.: Химия, 1984. - 592. с. 2. Когановский,А.М. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод. - Киев: Наукова думка, 1983. - 238 с.
3. Дубинин, М.М. Микропористые системы углеродных адсорбентов // Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности. - М.: Наука, 1983. - 115с
4. Фрог, Б. Водоподготовка/ Б.Фрог, А.П.Левченко.- М.: Изд-во МГУ.- 1996.- 680 с.
5. Харлампович, Г.Д. Фенолы/ Г.Д.Харлампович, Ю.В.Чуркин. -М.: Химия.- 1974.-376с.
6. Химическая энциклопедия. - М: Большая российская энциклопедия.- М.-1995.-т. 4
УДК 541.183.26: 661.183.6 Х.С. Махмудов, С.А. Ануров
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ДЕКАРБОНИЗАЦИЯ ГАЗОВ СИНТЕТИЧЕСКИМИ ЦЕОЛИТАМИ
Equilibrium adsorption СО2 by synthetic zeolites of types Aand X in a range temperatures 25 - 70 °C in a wide interval of concentration of carbon dioxide in a gas stream (2 - 10 % vol.) is investigated. Heats of adsorption of СО2 by zeolites are certain. It is established, that value of heats of adsorption are defined not only size of a degree of adsorptive capacities, but also temperature.
Изучена равновесная адсорбция СО2 синтетическими цеолитами типов А и Х в диапазоне температурах 25 - 70 оС в широком интервале концентраций адсорбтива в газовом потоке (2 - 10 % об.). Определены теплоты адсорбции СО2 цеолитовыми молекулярными ситами. Установлено, что значение изостериче-ских теплот адсорбции определяются не только величиной степени отработки адсорбционной емкости, но и температурой.
Цеолитовые молекулярные сита, обладая близостью диаметров входных окон к размерам полярным молекулам - SO2, CO2, NH3, пары воды и т.п., проявляют повышенные селективность и адсорбционную емкость по отношению к данным адсорбтивам [1]. Особый интерес с этой точки зрения представляет собой процесс декарбонизации некоторых газов (приготовление контролируемых атмосфер, подготовка биогаза к непосредственному использованию в качестве топлива, концентрирование CO2 в содовом производстве, подготовка воздуха к низкотемпературному разделению, очистка этилена перед его переработкой в полиэтилен и т.п.) синтетическими цеолитами. Диаметр молекул диоксида углерода составляет ~0,31 нм, что позволяет им проникать во внутреннюю структуру большинства молекулярных сит. Они не обладают дипольным моментом, однако их квадрупольный момент достаточно высок (3,210-26 эл.-ст. ед.), что способствует специфическому взаимодействию квадруполя молекулы с катионами щелочных металлов, входящих в состав кристаллической решетки цеолитов.
К недостаткам селективного выделения диоксида углерода синтетическими цеолитами необходимо отнести то, что наряду с СО2 последние активно сорбируют и влагу, что приводит к заметной потери их активности по целевому компоненту. В связи с этим с нашей точки зрения данные адсорбенты целесообразно применять в процессах, когда требуется одновременное удаление паров воды и диоксида углерода, либо поглощение СО2 из обезвоженных систем.
В нашей работе была изучена адсорбция диоксида углерода из сухих воздушных потоков в интервале температур 25 - 70 оС содержащих от 1 до 10 % об. СО2. Исследования проводились гравитометрическим методом на проточной динамической установке, основным элементом которой являлась адсорбционная колонка, заполненная навеской конкретных цеолитов. В качестве объектов исследования нами были выбраны молекулярные сита типов СаА и NaX с размерами входных окон во внутренние полости 5
