CC BY
27гоняли. Продукт очищали методом колоночной хроматографии на силикагеле. Аналогично получены лупининовый эфир пиперидинуксусной 3Ь и лупининовый эфир морфолинуксусной кислот 3с. Физико-химические и спектральные характеристики 2, 3а,b,с приведены в табл. 1-3.
ЛИТЕРАТУРА
1. Садыков А.С., Асланов Х.А, Кушмурадов Ю.К. Алкалоиды хинолизидинового ряда. Москва. 1975. 292 с.
2. Тлегенов Р.Т. и др. ХПС. 1991. № 1. С. 64
3. Опарина Л.А. и др. Изв. АН. Серия химическая 2004. № 1. С. 232-234.
Кафедра органической химии
УДК 66.074.378.1:66.097.38
Н.Н. Николаева, Т.М. Афонина, Н.В. Ксандров
РЕГЕНЕРАЦИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ, СОРБИРОВАВШИХ ДИОКСИД СЕРЫ
(Нижегородский государственный технический университет, Дзержинский политехнический институт) www.tema.n88@mail.ru,www.tanytnv@mail.ru
Статическим методом изучена зависимость равновесной сорбционной емкости активных углей по серной кислоте от ее концентрации при 30-60°С. Найдены условия концентрирования регенерирующей кислоты выше 20% мас.
Проблема очистки отходящих газов, в том числе газов «угольных» ТЭЦ, от SO2 остается актуальной, так как сжигание серосодержащих мазута и угля ведет к выбросу в атмосферу порядка 105 тонн/год SO2. Доля угля в балансе топлива может вырасти с истощением запасов нефти и газа.
В ходе адсорбционно-каталитической очистки газов оксигенерированная поверхность активного угля сорбирует, окисляя до SOз, диоксид серы. Уголь промывают регенерирующей серной кислотой, которая концентрируется за счет экстракции SOз. Работы по очистке газов углем от SO2 [1-4] посвящены, в основном, его сорбции. Для создания технологии, совмещающей очистку отходящих газов от SO2 и получение серной кислоты, недостаточно данных по равновесию в системе «активный уголь - серная кислота».
С целью определения условий концентрирования регенерирующей кислоты до массовой доли, превышающей 20%, не рассмотренных в известной литературе, статическим методом изучена зависимость А (моль/кг) - равновесной сорбционной емкости активного угля марки АР-В по
серной кислоте, от ее температуры и концентрации. На механическом встряхивателе уголь суспендировали в растворе серной кислоты до состояния адсорбционного равновесия, суспензию расфильтровывали. В эксперименте определяли массу пробы угля (т), исходный объем кислоты (У\), титрованием 0,Ш №ОН определяли концентрации кислоты: в исходном растворе (С1), в фильтрате (С2). Вследствие гидратации серной кислоты уголь сорбирует из исходного Раствора на поверхности и в порах совместно кислоту и воду, поэтому Ук<У\ (Ук - конечный объем жидкости). Как рабочая гипотеза принято равенство п - числа молей воды, связанных молем кислоты, в растворах поверхностном и конечном объемном; п равно мольному соотношению {[H2Ooб]-[H2OсBoб ]}/ -содержание воды, общее и вне гидрат-ных частиц электролита находили по активности воды в растворе aw и степени диссоциации кислоты а [5].
aw = ИАвобИЗ-С^а + 02-а-а) + [H2OCвoб]}"1. (1) Адсорбционная емкость равна отношению ^1С1^кС2)-тк-1. V,; вычисляли из уравнения (2) итерационным методом, учитывая, что масса ки-
слоты (тк) в конечном растворе с плотностью р г/л равна рУкС2-(С2 в мас. долях).
Ук=-У1 - (Шк +-18п-тк98-1) р -1 (2)
Изотермы адсорбции описываются уравнением, аналогичным уравнению Ленгмюра [7]. В координатах А-1, С2-1 при С2, выраженной, как и в [6], мольной долей от суммы молей Н2Освоб и кислоты, изотермы линейны до С2=0,07 (рис. 1).
Ч 2
и <
0
0
100
500
600
200 300 400 1/С, 1/Моль. доли Рис. 1. Изотермы адсорбции, линеаризированные в координатах А"1, С2-1. Температура, °С: 12 (1), 20 (2), 30 (3), 75 (4). Fig. 1. The adsorption isotherms linearized in coordinates А"1, С2-1. The temperature, °С: 12 (1), 20 (2), 30 (3), 75 (4).
Емкость угля уменьшается при нагреве ки-
слоты.
А = AmaxKC2(1+KC2)"
(3).
По изотерме адсорбции найдено насыщение активного угля кислотой (моль/кг), соответствующее ее равновесным концентрациям в растворе. Из моля SO2 образуется после окисления и гидратации моль серной кислоты, поэтому в моль/кг содержание кислоты на угле равно насыщению угля SO2 при адсорбции. Зависимость насыщения угля диоксидом серы, достаточного для концентрирования кислоты при регенерации, от температуры и состава регенерирующей кислоты, представлена на рис. 2. Для увеличения концентрации регенерируемой кислоты выше 20% масс. насыщение угля SO2 должно быть выше 1,4 моль/кг при 30°С и 1,1 моль/кг при 75 °С.
0
0
20
60
80
Ашах=ПтА при С2=1, найденный экстраполяцией данных по сорбционной емкости угля в разбавленных растворах.
Размер элементарной площадки молекулы И28О4 вычисленный нами по данным [8], ра-
20 2 23
вен 34,6-10" м. Произведение 6,02-10 ^-Ашзх для 12, 20, 30, 75°С равно 829, 523, 342, 322 м2, что при удельной поверхности образцов угля составляет около 800 м2/г и соответствует неполному заполнению его мезо и микропор при адсорбции кислоты.
Теплота адсорбции, найденная по уравнению Клапейрона-Клаузиса, равна для 12-30 °С 35,6 кДж/моль, для 30-75°С - 13,4 кДж/моль, что указывает на преобладание физической адсорбции выше 30°С и облегчает десорбцию кислоты при нагреве раствора. Коэффициент распределения для поверхностного и объемного растворов составляет 3-18, возрастая с ростом а.
40
Температура, °С
Рис. 2. Зависимость уровня насыщения активного угля, необходимого для увеличения концентрации регенерирующей
кислоты, от температуры Fig. 2. The dependence of the saturation level of active carbon required for the increase of regenerating acid concentration on temperature.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ануров С.А., Кутлаева Т.В. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1997. Т. 40. Вып. 4. С. 71. Ануров С.А. Журн. физ. химии. 1997. № 5. С. 895-899. Ануров С.А. Журн. физ. химии.1997. № 6. С. 1108
2.
3.
4.
5.
6.
-1112.
Ануров С.А. Успехи химии. 1996. № 8. С. 718-732. Малинин К.М. Справочник сернокислотчика. М.: Химия. 1971. 744 с.
Афанасьев В.Н., Устинов А.Н. Журн. неорг. химии. 2006. № 10. С. 1772-1776.
Герасимов Я.И. Курс физической химии. Т. 1. М.: Химия. 1970. 592 с.
Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия. 1984. 592 с.
4
3
1
1
3
2
1
Кафедра технологии неорганических веществ
