Научная статья на тему 'Окисление бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в щелочной среде'

Окисление бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в щелочной среде Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
581
95
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БУРЫЙ УГОЛЬ / ОКИСЛЕННЫЙ УГОЛЬ / ГУМИНОВАЯ КИСЛОТА / ФУЛЬВОКИСЛОТЫ / ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА / ГИДРООКСИД НАТРИЯ / BROWN COAL / OXIDIZED COAL / HUMIC ACID / FULVIC ACIDS / HYDROGEN PEROXIDE / SODIUM HYDROXIDE

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Ганиев Пирназар Худойназарович, Намазов Шафоат Саттарович, Беглов Борис Михайлович, Усанбаев Нажимуддин Халмурзаевич

В статье изучен процесс окисления бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в щелочной среде в зависимости от концентрации перекиси водорода, продолжительности и весового соотношения угля к перекиси водорода. Показано, что повысить содержание гуминовых кислот в угле с 4,1% до 62,7% можно, если проводить окисление 30%-ной Н2О2 в течение 2 часов при весовом соотношении органической части угля к перекиси водорода, равном 1 : 0,8.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Ганиев Пирназар Худойназарович, Намазов Шафоат Саттарович, Беглов Борис Михайлович, Усанбаев Нажимуддин Халмурзаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OXIDATION OF THE BROWN COAL OF THE ANGREN DEPOSIT BY HYDROGEN PEROXIDE IN THE ALKALINE ENVIRONMENT

The process of oxidation of brown coal from the Angren deposit by hydrogen peroxide in an alkaline medium is studied, depending on the concentration of hydrogen peroxide, duration and weight ratio of coal: H2O2. It is shown that an increase in the content of humic acids in coal from 4.1% to 62.7% is possible if oxidation of 30% H2O2 is carried out for 2 hours at a weight ratio of the organic part of the coal to hydrogen peroxide of 1: 0, 8.

Текст научной работы на тему «Окисление бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в щелочной среде»

• 7universum.com

UNIVERSUM:

, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_сентябрь. 2018 г.

ОКИСЛЕНИЕ БУРОГО УГЛЯ АНГРЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПЕРЕКИСЬЮ ВОДОРОДА В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ

Ганиев Пирназар Худойназарович

младший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН РУз,

Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: igic@rambler. ru

Намазов Шафоат Саттарович

заведующий лабораторией, профессор, академик, Институт общей и неорганической химии АН РУз,

Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail:igic@rambler.ru

Беглов Борис Михайлович

главный научный сотрудник, академик АН РУз, Институт общей и неорганической химии АН РУз, академик

Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: begloff@mail.ru

Усанбаев Нажимуддин Халмурзаевич

старший научный сотрудник-соискатель, Институт общей и неорганической химии АН РУз,

Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: igic@rambler.ru

№ 9 (54)

OXIDATION OF THE BROWN COAL OF THE ANGREN DEPOSIT BY HYDROGEN PEROXIDE IN THE ALKALINE ENVIRONMENT

Pirnazar Ganiyev

Junior research Scientist, Institute of general and inorganic chemistry AN RUZ,

Uzbekistan, Tashkent

Namazov Shafoat

Head of laboratory, Academician Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

Institute of general and inorganic chemistry AN RUZ,

Uzbekistan, Tashkent

Beglov Boris

Academician Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan Institute of general and inorganic chemistry AN RUZ,

Uzbekistan, Tashkent

Najimuddin Usanbaev

Senior research Scientist, Institute of general and inorganic chemistry,

Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

В статье изучен процесс окисления бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в щелочной среде в зависимости от концентрации перекиси водорода, продолжительности и весового соотношения угля к перекиси водорода. Показано, что повысить содержание гуминовых кислот в угле с 4,1% до 62,7% можно, если проводить окисление 30%-ной Н2О2 в течение 2 часов при весовом соотношении органической части угля к перекиси водорода, равном 1 : 0,8.

ABSTRACT

The process of oxidation of brown coal from the Angren deposit by hydrogen peroxide in an alkaline medium is studied, depending on the concentration of hydrogen peroxide, duration and weight ratio of coal: H2O2. It is shown that an increase in the content of humic acids in coal from 4.1% to 62.7% is possible if oxidation of 30% H2O2 is carried out for 2 hours at a weight ratio of the organic part of the coal to hydrogen peroxide of 1: 0, 8.

Библиографическое описание: Окисление бурого угля Ангренского месторождения перекисью водородом в щелочной среде // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Ганиев П.Х. [и др.]. 2018. № 9(54). URL:

http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6367

№ 9 (54)

сентябрь, 2018 г.

Ключевые слова: бурый уголь, окисленный уголь, гуминовая кислота, фульвокислоты, перекись водорода, гидрооксид натрия.

Keywords: brown coal, oxidized coal, humic acid, fulvic acids, hydrogen peroxide, sodium hydroxide

В предыдущих работах [1-3] нами исследованы процессы окисления угля азотной кислотой, азотной кислотой в присутствии уксусной кислоты, перекисью водорода в присутствии уксусной кислоты. Выявлено, что при оптимальных условиях окисления угля азотной кислотой количество гуминовых кислот увеличивается с 4,1% в исходном угле до 57,2% в продуктах окисления, а при окислении угля азотной кислотой в присутствии уксусной кислоты, т. е. при концентрации ИМОз 30%, уголь : ИМОз (мнг) : СНзСООН = 1 : 2 : 0,2, температуре 40°С и времени окисления 2 часа, содержание гуминовых кислот в окисленном угле достигает 66,1%. Также можно повысить содержание гуминовых кислот в угле с 4,1% до 62,17% путем окисления 35%-ной И2О2 с добавкой 60%-ной уксусной кислоты при 40°С в течении 1 часа и массовом соотношении уголь : И2О2 : СН3СООН = 1 : 0,35 : 0,1.

В настоящей работе мы решили проверить окислительную способность перекиси водорода по отношению к Ангренскому бурому углю в щелочной среде. Крупнотоннажное производство перекиси водорода планируется создать на АО «Навоиазот», а гидроксид натрия в большом количестве уже производится на этом предприятии.

В опытах использовали представительную пробу угольной мелочи Ангренского месторождения марки БОМСШ, имеющую после сушки до воздушно-сухого состояния и измельчения в шаровой мельнице до размера 0,25 мм следующий состав (вес, %): влага

- 14,1; зола - 13,7; органика - 72,2; гуминовые кислоты - 4,36% на органическую массу. Процесс окисления проводился при концентрации перекиси водорода от 10 до 30%, раствора гидроксида натрия от 20 до 40 % и весовом соотношении уголь (органическая часть) : И2О2 : №ОН от 1 : 0,1 : 0,05 до 1 : 1 : 0,05.

Эксперименты проводились следующим образом: сначала уголь обрабатывался в механической ступке измельченным гидрооксидом натрия или раствором при соотношениях уголь : №ОН от 1 : 0,05 в течение 30 минут. Затем в трубчатый реактор, где был заранее залит раствор перекиси водорода, при перемешивании добавлялась полученная масса и обрабатывалась в течение 2 часов. При окислении угля перекисью водорода температура реакционной массы поднялась до 45-90°С в зависимости от нормы концентрации перекиси водорода. Во всех опытах по окончании процесса реакционная масса сушилась до воздушно-сухого состояния, далее в ней определялись зольность, влажность, органика и выход гуминовых и фульвокислот. Зольность определялась по ГОСТ 11022-75, влажность - по ГОСТ 11014-70, органика - по разности между 100 и суммой процентных содержаний золы и влаги, выход гуминовых кислот - по ГОСТ 9517-76.

Результаты экспериментов приведены в табл. 1, 2. Из таблиц видно, как меняется состав окисленного угля в зависимости от нормы и концентрации окисляющих реагентов.

Таблица 1.

Выход продуктов окисления угля в зависимости от нормы и концентрации перекиси водорода и КаОИ

Соотношение Уголь : Н2О2 : NaOH Выход продуктов окисления, % Определяемые компоненты в % к органической части окисленного угля

Щелоче-растворимые вещества Гуминовые Кислоты Фульво-кислоты Остаточный уголь

Концентрация перекиси водорода 10%

1 0,1 : 0,05 101,63 22,1 19,89 2,21 77,9

1 0,2 : 0,05 103,46 29,49 26,98 2,51 70,51

1 0,3 : 0,05 104,67 35,38 32,56 2,82 64,62

1 0,4 : 0,05 105,31 40,37 37,32 3,05 59,63

1 0,5 : 0,05 105,69 43,09 39,95 3,14 56,91

1 0,6 : 0,05 106,01 45,41 42,19 3,22 54,59

Концентрация перекиси водорода 20%

1 0,1 : 0,05 102,49 26,78 24,35 2,43 73,22

1 0,2 : 0,05 104,01 35,77 32,86 2,91 64,23

1 0,3 : 0,05 105,28 42,82 39,59 3,23 57,18

1 0,4 : 0,05 106,35 47,51 44,05 3,46 52,49

1 0,5 : 0,05 107,01 50,54 46,95 3,59 49,46

1 0,6 : 0,05 107,41 51,81 48,19 3,62 48,19

№ 9 (54)

сентябрь, 2018 г.

Концентрация перекиси водорода 30%

1 0,1 : 0,05 103,22 31,32 28,64 2,68 68,68

1 0,2 : 0,05 105,49 40,97 37,65 3,32 59,03

1 0,3 : 0,05 107,12 48,17 44,39 3,78 51,83

1 0,4 : 0,05 108,25 52,72 48,64 4,08 47,28

1 0,5 : 0,05 109,01 55,2 50,95 4,25 44,8

1 0,6 : 0,05 109,41 55,51 51,19 4,32 44,49

Наибольшее количество гуминовых кислот (62,7%) мы имеем в окисленном угле, полученном при использовании 30%-ной перекиси водорода, 40%-ного гидроксида натрия и массовом соотношении уголь : Н2О2 : №ОН = 1 : 1 : 0,05. Примерно такое же количество гуминовых кислот (61,42%) находится и в угле, окисленном 30%-ной перекисью водорода с

40%-ным гидроксидом натрия при их массовом соотношении уголь : Н2О2 : №ОН = 1 : 1 : 0,05. Таким образом, окисление бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в присутствии гидрооксида натрия позволяет повысить содержание гуми-новых кислот в угле с 4,36% до 62%.

Таблица 2.

Выход продуктов окисления угля в зависимости от концентрации гидрооксида натрия

Соотношение Уголь : Н2О2 : ШОН Выход продуктов окисления, % Определяемые компоненты в % к органической части окисленного угля

Щелоче-рас-творимые вещества Гуминовые Кислоты Фульво-кислоты Остаточный Уголь

Концентрация перекиси водорода 30% (№ОН 20%)

1 : 0,4 : 0,05 101,82 49,47 46,57 2,9 50,53

1 : 0,6 : 0,05 105,34 55,02 51,83 3,19 44,98

1 : 0,8 : 0,05 107,85 58,85 55,47 3,38 41,15

1 : 1,0 : 0,05 109,31 61,64 58,18 3,46 38,36

Концентрация перекиси водорода 30% (№ОН 40%)

1 : 0,4 : 0,05 102,64 49,64 46,61 3,03 50,36

1 : 0,6 : 0,05 109,85 56,21 52,96 3,25 43,79

1 : 0,8 : 0,05 114,72 64,84 61,42 3,42 35,16

1 : 1,0 : 0,05 116,82 66,48 62,70 3,78 33,52

Нами также определено содержание функциональных групп в исходном, окисленном, остаточном углях и в гуминовых кислотах исходного и окисленного углей. В качестве окисленного угля был взят уголь, полученный при использовании 30%-ной Н2О2, 40%-ной №ОН и массового соотношения

уголь : Н2О2 : №ОН = 1 : 0,8 : 0,05. Функциональные группы выявлялись сорбционным методом, основанным на способности активных кислых групп, содержащихся в органической массе, реагировать с едким баритом и уксуснокислым кальцием в водной среде [4]. Результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Содержание функциональных групп в угле и продуктах его окисления перекисью водорода

в щелочной среде

Вещество Влага, % Зола, % Функциональные группы

СООН+ОН, мг-экв/г СООН, мг-экв/г ОН, мг-экв/г

Исходный уголь 4,2 14,21 2,198 0,56 1,638

Окисленный уголь 7,19 9,12 6,56 4,24 2,32

ГК исходного угля 1,91 7,18 7,79 3,37 4,42

ГК окисленного угля 4,22 4,25 8,38 4,17 4,21

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Остаточный уголь исходного угля 5,61 16,42 3,53 0,34 3,19

Остаточный уголь окисленного угля 3,92 20,32 2,21 1,42 0,79

№ 9 (54)

Как видно из данной таблицы, в результате окисления угля перекисью водорода в присутствии уксусной кислоты повышается содержание активных функциональных групп, причем как в самом окисленном угле, так и в его гуминовых кислотах. Если в исходном угле содержание карбоксильной группы составляло 0,56 мг-экв/г, а фенольного гидроксила -1,638 мг-экв/г, то в окисленном угле эти цифры возросли до 4,24 мг-экв/г и 2,32 мг-экв/г соответственно,

сентябрь, 2018 г.

а в гуминовых кислотах окисленного угля - до 4,17 мг-экв/г и 4,21 мг-экв/г.

Таким образом, проведенное исследование показало, что окисление бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в щелочной среде значительно повышает в нем содержание гуминовых кислот и активных функциональных групп.

Список литературы:

1. Усанбаев Н., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Окисление бурого угля Ангренского месторождения азотной кислотой // Химическая промышленность. - СПб., 2006. - Т. 83, № 2. - С.55-61.

2. Усанбаев Н.Х., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Окисление бурого угля Ангренского месторождения азотной кислотой в присутствии уксусной кислоты // Химия и химическая технология. - 2014. - № 4. - С.14-17.

3. Усанбаев Н.Х., Намазов Ш.С., Беглов Б.М. Окисление бурого угля Ангренского месторождения перекисью водорода в присутствии уксусной кислоты // Химическая промышленность. - 2015. - Т. 92, № 2. - С. 55-60.

4. Данченко Н.Н. Функциональный состав гумусовых кислот: определение и взаимосвязь с реакционной способностью: дис. ... канд. хим. наук. - М., 1997. - С. 109-110.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.