Алехина Марина Борисовна. Свойства и особенности поведения микропористых адсорбентов (цеолитов и активных углей), предназначенных для новых процессов очистки и разделения газов

Краткое описание

Алехина Марина Борисовна. Свойства и особенности поведения микропористых адсорбентов (цеолитов и активных углей), предназначенных для новых процессов очистки и разделения газов : Дис. ... д-ра хим. наук : 05.17.01 Москва, 2006 307 с. РГБ ОД, 71:06-2/60

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
На правах рукописи
АЛЕХИНА МАРИНА БОРИСОВНА
СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ МИКРОПОРИСТЫХ АДСОРБЕНТОВ (ЦЕОЛИТОВ И АКТИВНЫХ УГЛЕЙ), ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ НОВЫХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ И РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ
05.17.01 - Технология неорганических веществ
Диссертации на соискание ученой степени
доктора химических наук
Научный консультант: доктор технических наук,
профессор Шумяцкий Ю.И.
Президиум ВАК России 
Оглавление
Введение. Новые адсорбционные процессы очистки и разделения газов 7
1. Адсорбенты для новых процессов (ситуация в области) 19
1.1. Синтетические цеолиты 19
1.1.1. Структура цеолитов и их взаимодействие с веществами, молекулы которых имеют дипольный или
квадрупольный моменты 19
1.1.2. Вода в цеолитах 23
1.1.3. Адсорбция азота и кислорода на цеолитах 32
1.1.4. Адсорбция диоксида углерода на цеолитах 50
1.2. Молекулярно-ситовые угли и их диффузионные свойства
по азоту и кислороду 59
1.2.1. Механизм разделения газов 59
1.2.2. Методы получения МСУ 61
1.3. Электротехнические свойства активных углей 72
1.4. Заключение 83
2. Дегидратация цеолитов типа X и ее влияние на равновесную
активность цеолитов по воде, азоту и кислороду 85
2.1. Постановка задачи 85
2.2. Термогравиметрические исследования 85
2.3. Высокотемпературная адсорбция воды на цеолите NaX 88
2.3.1. Обоснование метода 88
2.3.2. Результаты опытов 91
2.4. Содержание остаточной воды в цеолитах 96
2.5. Влияние остаточной воды на адсорбцию азота и кислорода 100
3. Свойства ионообменных форм цеолитов типов X и М в
адсорбции азота и кислорода 109 
з
3.1. Предисловие
3.2. Адсорбция азота и кислорода на цеолитах типа X
3.3. Адсорбция азота и кислорода на цеолитах типа М
4. Особенности равновесной адсорбции диоксида углерода Na-замещенными цеолитами типа А и X
4.1. Постановка задачи
4.2. Равновесная емкость цеолитов по диоксиду углерода
4.3. Термогазовая активация цеолитов
4.4. Изменение равновесной емкости цеолитов по ССЬ после термогазовой активации
4.5. Физико-химические свойства активированных цеолитов
4.6. Многоцикловые испытания, цеолитов
5. Причины изменчивости свойств цеолитов при адсорбции «слабых» адсорбатов
6. Молекулярно-ситовые свойства углей, импрегнированных лапролом, по азоту и кислороду
6.1. Постановка задачи
6.2. Физико-химические свойства импрегнированных углей
6.3. Адсорбция воды на углеродных адсорбентах
6.4. Адсорбция макрокомпонентов воздуха импрегнированными углями
6.4.1. Равновесная адсорбция при атмосферном давлении
6.4.2. Кинетика адсорбции при атмосферном давлении
6.4.3. Равновесная адсорбция при повышенных давлениях
6.4.4. Кинетика адсорбции при повышенных давлениях
6.5. Обсуждение результатов
7. Электрофизические свойства микропористых активных углей
7.1. Методическая часть
7.2. Электросопротивление углей СКТ
7.2.1. Отбор и предварительные испытания углей
7.2.2. Исследование образцов
7.2.3. Изменение электрофизических свойств и структуры гранул под действием «сильного» электрического тока
7.3. Электросопротивление угля ФАС •
7.3.1. Электросопротивление при воздействии слабого тока
7.3.2. Влияние силы тока на электросопротивление угля ФАС
7.4. Математическое моделирование электропроводности зернистого слоя
7.4.1. Электросопротивление идеализированного дернистого слоя
7.4.2. Электросопротивление реального зернистого слоя
7.5. Обсуждение результатов Выводы
Литература
Приложение I. Адсорбенты, установки и методики к главе 2 1-1. Материалы, применявшиеся в работе 1-2. Определение насыпной плотности цеолитов 1-3. Дифференциально-термический и термограви¬метрический анализы 1-4. Термическая регенерациия цеолитов
1-4.1. Методика термопродувочной регенерации 1-4.2. Методика термовакуумной регенерации 1-5. Высокотемпературная адсорбция воды на цеолите NaX 1-6. Волюмометрические измерения адсорбции газов при атмосферном давлении
273
273
273
274
276
276
276
284
285
285
286
289
289
290
295
296
296
298
299
301
304
304
304
306
306
Приложение II. Адсорбенты, установки и методики к главе 3 Н-1. Материалы, применявшиеся в работе П-2. Получение ионообменных форм цеолитов П-3. Рентгеноструктурный анализ образцов цеолитов Приложение III. Адсорбенты, установки и методики к главе 4 Ш-1. Материалы, применявшиеся в работе Ш-2. Определение равновесной емкости цеолитов по СО2 Ш-З. Рентгеноструктурный анализ ІП-4. Хроматографический анализ Ш-5. Определение изобар десорбции Ш-6. Многоцикловые испытания цеолитов Приложение IY. Адсорбенты, лапролы, установки и методики к главе 6
IY-1. Материалы, применявшиеся в работе IY-2. Получение импрегнированных углей IY-3. Определение кинематической вязкости растворов лапролов
. IY-4. Ренттенострукгурный анализ
IY-5. Определения изотерм адсорбции паров воды IY-6. Определение суммарного объема пор углеродных адсорбентов
IY-7. Определение коэффициентов самодиффузии лапрола в образцах углеродных адсорбентов
IY-8. Исследование адсорбции газов при повышенных давлениях Приложение Y. Адсорбенты, установки и методики к главе 7 Y-1. Активированные угли, использованные в работе Y-2. Определение электросопротивления активированных углей Y-3. Рентгеноструктурный анализ Y-4. Размер гранул углеродных адсорбентов

Список литературы

ВЫВОДЫ
1. Определены базовые свойства цеолитов и активных углей,
і
^предназначенных для процессов очистки и разделения газов методами короткоцикловой безнагревной адсорбции и прямой электрорегенерации. Показано, что в условиях новых процессов проявляется метастабильность адсорбционных свойств цеолитов и активных углей.
2. Адсорбционные свойства цеолитов по веществам, молекулы которых обладают квадрупольным моментом (диоксид углерода, азот, кислород), непостоянны и определяются условиями подготовки и хранения адсорбентов.
3. При высоких температурах (>:400 °С) величина равновесной адсорбции ^воды на цеолите NaX перестает быть зависимой от давления воды в газовой
фазе и определяется только температурой, понижаясь по мере ее увеличения.
4. Величина равновесной адсорбции (25 °С) азота и кислорода на цеолите NaX и некоторых других цеолитах возрастает по мере увеличения температуры
Ф предварительной дегидратации, но после достижения значения температуры дегидратации 400 °С и более начинает постепенно понижаться.
5. Замещение ионов натрия на ионы других щелочных и щелочноземельных металлов в цеолитах типов X и М, как правило, приводит к увеличению величин равновесной адсорбции азота и кислорода. Однако это увеличение для цеолитов типа X оказывается кратковременным и с течением
• времени эффект повышения активности исчезает. На цеолите типа М повышенная активность ионообменных форм сохраняется в течение неопределенно долгого времени. •
6. Условия сохранения повышенной активности ионообменных форм цеолита типа X заключаются в выдерживании цеолитов в среде с предельно низким содержанием паров воды. Хранение литиевых ионообменных форм цеолитов в маточном растворе приводит к получению цеолита с уникально
^ высокой активностью по азоту, но не стабильного.