Кондрашова Анжела Владимировна. Физико-химические и каталитические свойства дисперсного кремнезёма

brief description

Кондрашова Анжела Владимировна. Физико-химические и каталитические свойства дисперсного кремнезёма : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.04 / Кондрашова Анжела Владимировна; [Место защиты: Сарат. гос. ун-т им. Н.Г. Чернышевского].- Саратов, 2010.- 103 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-2/493

ГОУ ВПО «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО» 04.2.0 Г 0 5 831 5
На правах рукописи
КОНДРАШОВА Анжела Владимировна
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЁМА
02.00.04 - физическая химия
Диссертация
на соискание учёной степени
кандидата химических наук
Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Кузьмина Р.И.
Саратов - 2010
Глава 1. Литературный обзор 7
1.1. Очистка сточных вод от ионов металлов 7
1.1.1. Ионообменный метод очистки 7
1.1.2. Адсорбционный метод очистки 8
1.2. Общая характеристика природных сорбентов 9
1.2.1. Цеолиты 9
1.2.2. Дисперсные кремнезёмы 12
1.2.3. Силикагель 16
1.2.4. Глинистые минералы 17
1.3. Структура поверхности сорбентов 19
1.4. Химическое модифицирование поверхности природных сорбентов 24
1.4.1. Солевой метод модифицирования природных сорбентов 26
1.4.2. Кислотный метод модифицирования природных сорбентов 27
1.5. Термическая активация природных сорбентов 28
1.6. Сорбенты - катализаторы окисления углеводородов 30
1.7. Выводы к главе 1 35
Глава 2. Экспериментальная часть 36
2.1. Выбор объекта и физико-химические методы его исследования 36
2.1.1. Физико-химические характеристики дисперсного кремнезёма 37
2.1.2. Методика определения термической устойчивости природ¬ного сорбента 3 8
2.1.3. Изучение структурно-поверхностных характеристик дис¬персного кремнезёма 38
2.1.4. Методы определения химического состава дисперсного крем¬незёма 39
2.2. Методики исследования адсорбции катионов Cu2+, Со2+, Cd2+ на
дисперсном кремнезёме 41
2.2.1. Методики проведения адсорбции катионов Cu2+, Со2+, Cd2+ на дисперсном кремнезёме в статическом режиме 41
2.2.2. Методика исследования адсорбции иона аммония в динами¬ческом режиме 41
2.2.3. Методика проведения адсорбции катионов Си и Со на хи¬мически модифицированной опоке 42
2.2.4. Описание установки и методика проведения реакции глубоко¬го окисления органических растворителей 42
2.3. Выводы к главе 2 ' 45
Глава 3. Адсорбционные исследования природного сорбента - опоки 46
3.1. Адсорбция катионов Cu2+, Со2+, Cd2+ на дисперсном кремнезёме 46
3.1.1. Влияние гранулометрического состава на адсорбцию иона
кадмия на опоке 49
3.1.2. Термогравиметрический и рентгенофазовый анализ 50
3.1.3. Влияние термоактивации на адсорбционные свойства при¬родного сорбента 53
3.1.4. Квантово-химическое моделирование термического модифи-цирования опоки ' 59
3.1.5. Химическое модифицирование природного сорбента 63
3.3. Вывод к главе 3 72
Глава 4. Исследование кинетики ионного обмена катионов металлов на опоке 73
4.1. Кинетика ионного обмена катионов Cu2+, Со2+, Cd2+ на дисперсном кремнезёме 73
4.2. Выводы к главе 4 80
Глава 5. Каталитическая очистка газов от органических соединений 81
5.1. Выводы к главе 5 86
Выводы 87
Литературные источники 89

bibliography

выводы
1. На основе систематического исследования физико-химических характери¬стик опоки установлена принципиальная возможность применения её в каче¬стве эффективного сорбента в процессах очистки сточных вод от катионов Со2+, Cu2+, Cd2+ и выявлены закономерности влияния концентрации исходно¬го раствора этих металлов и гранулометрического состава опоки на её сорб¬ционную ёмкость в статическом режиме.
2. Выявлен внешнедиффузионный механизм в процессе ионного обмена Си2+ и Со на опоке в Na-форме в интервале времени от 0 до 60 минут. По быст¬рому внешнедиффузионному механизму реализуется 80-95% обменной ём¬кости. При этом скорость адсорбции металлов Си (II), Со (II), Cd в соответст¬вии с внешнедиффузионным механизмом возрастает с увеличением концен¬трации противоиона во внешнем растворе. Вклад внутридиффузионного ме¬ханизма в обменную ёмкость незначителен.
3. Химическое модифицирование опоки путём обработки её поверхности ве-ществами - модификаторами (NH4CI, НС1, КОН) свидетельствует об увели¬чении её сорбционной активности. Комплексная оценка адсорбционных ха¬рактеристик модифицированных сорбентов позволила расположить их по эффективности извлечения в следующий ряд: КОН/опока > НС1/опока > чис¬тая опока > NH4Cl/onoKa.
Установлено, что наилучшие результаты получены модифицированием опо¬ки гидроксидом калия. Полученный сорбент имел следующую сорбционную ёмкость по ионам металлов, ммоль/г: по кобальту-11,6; по меди-15,7.
4. Исследование физико-химических характеристик адсорбции катиона аммония в динамическом режиме показало, что с увеличением скорости по¬тока жидкости происходит возрастание коэффициента массопереноса Р и вы¬соты работающего слоя сорбента Н0. Одновременно с увеличением линейной скорости потока от 0,44 до 1,76 см/мин уменьшается динамическая ёмкость (от 5,3 до 2,4 мг/г). Это указывает на протекание процесса сорбции по меха¬низму внешней диффузии на поверхности зерна сорбента.
5. Изучена каталитическая активность опоки, насыщенной в процессе ад-сорбции медью и кобальтом. Установлена высокая эффективность катализа-торов Си/опока,Со/опока в реакции глубокого окисления органических ве¬ществ промышленных газовых выбросов.
Исследована каталитическая очистка газовых выбросов от бензола и толуола в присутствии отработанных гальванических шламов. Разработан оптимальный режим активации гальванического шлама и создан катализатор, обеспечивающий 100% - ную очистку газовых выбросов от бензола и толуо¬ла в интервале температур 250-350°С и объёмной скорости очищаемого газа 4500-10000 ч1