Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов
Исследованы структурно-сорбционные свойства экспериментальных образцов новых углеродно-минеральных сорбентов. Изучена их сорбционная активность по отношению к веществам-маркерам (метиленовому голубому, иоду, азоту). По полученным изотермам адсорбции азота рассчитаны величины фрактальных размерностей...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126910 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов / С.С. Ставицкая, Н.В. Сыч, В.М. Викарчук, Н.Н. Цыба, Т.П. Петренко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 6. — С. 57-62. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126910 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ставицкая, С.С. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Петренко, Т.П. 2017-12-05T20:19:23Z 2017-12-05T20:19:23Z 2010 Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов / С.С. Ставицкая, Н.В. Сыч, В.М. Викарчук, Н.Н. Цыба, Т.П. Петренко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 6. — С. 57-62. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126910 661.183.1 Исследованы структурно-сорбционные свойства экспериментальных образцов новых углеродно-минеральных сорбентов. Изучена их сорбционная активность по отношению к веществам-маркерам (метиленовому голубому, иоду, азоту). По полученным изотермам адсорбции азота рассчитаны величины фрактальных размерностей и энергий активации на исходных и комбинированных сорбентах. Досліджено структурно-сорбційні властивості експериментальних зразків нових вуглецево-мінеральних сорбентів. Вивчено їх сорбційну активність по відношенню до речовин-маркерів (метиленовому блакитному, йоду, азоту). За отриманими ізотермами адсорбції азоту розраховано величини фрактальних розмірностей та енергій активації адсорбції на вихідних та комбінованих сорбентах. The structural and sorption properties of novel carbon-mineral adsorbents experimental samples are investigated. The adsorbents sorbtion activity relative to marker-substances (methane blue, iodine, nitrogen) is investigated. The values of fractal dimensions and activation energy of adsorption on initial and combined adsorbents by obtained nitrogen adsorption isotherms are calculated. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Охрана окружающей среды Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов The Properties Investigation of Novel Com- posite Materials on Bottom Sediments and Carbon Sorbents Basis Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов |
| spellingShingle |
Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов Ставицкая, С.С. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Петренко, Т.П. Охрана окружающей среды |
| title_short |
Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов |
| title_full |
Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов |
| title_fullStr |
Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов |
| title_full_unstemmed |
Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов |
| title_sort |
исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов |
| author |
Ставицкая, С.С. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Петренко, Т.П. |
| author_facet |
Ставицкая, С.С. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Петренко, Т.П. |
| topic |
Охрана окружающей среды |
| topic_facet |
Охрана окружающей среды |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
The Properties Investigation of Novel Com- posite Materials on Bottom Sediments and Carbon Sorbents Basis |
| description |
Исследованы структурно-сорбционные свойства экспериментальных образцов новых углеродно-минеральных сорбентов. Изучена их сорбционная активность по отношению к веществам-маркерам (метиленовому голубому, иоду, азоту). По полученным изотермам адсорбции азота рассчитаны величины фрактальных размерностей и энергий активации на исходных и комбинированных сорбентах.
Досліджено структурно-сорбційні властивості експериментальних зразків нових вуглецево-мінеральних сорбентів. Вивчено їх сорбційну активність по відношенню до речовин-маркерів (метиленовому блакитному, йоду, азоту). За отриманими ізотермами адсорбції азоту розраховано величини фрактальних розмірностей та енергій активації адсорбції на вихідних та комбінованих сорбентах.
The structural and sorption properties of novel carbon-mineral adsorbents experimental samples are investigated. The adsorbents sorbtion activity relative to marker-substances (methane blue, iodine, nitrogen) is investigated. The values of fractal dimensions and activation energy of adsorption on initial and combined adsorbents by obtained nitrogen adsorption isotherms are calculated.
|
| issn |
0235-3482 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126910 |
| citation_txt |
Исследование свойств новых композитных материалов на основе донных отложений и углеродных сорбентов / С.С. Ставицкая, Н.В. Сыч, В.М. Викарчук, Н.Н. Цыба, Т.П. Петренко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 6. — С. 57-62. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT stavickaâss issledovaniesvoistvnovyhkompozitnyhmaterialovnaosnovedonnyhotloženiiiuglerodnyhsorbentov AT syčnv issledovaniesvoistvnovyhkompozitnyhmaterialovnaosnovedonnyhotloženiiiuglerodnyhsorbentov AT vikarčukvm issledovaniesvoistvnovyhkompozitnyhmaterialovnaosnovedonnyhotloženiiiuglerodnyhsorbentov AT cybann issledovaniesvoistvnovyhkompozitnyhmaterialovnaosnovedonnyhotloženiiiuglerodnyhsorbentov AT petrenkotp issledovaniesvoistvnovyhkompozitnyhmaterialovnaosnovedonnyhotloženiiiuglerodnyhsorbentov AT stavickaâss thepropertiesinvestigationofnovelcompositematerialsonbottomsedimentsandcarbonsorbentsbasis AT syčnv thepropertiesinvestigationofnovelcompositematerialsonbottomsedimentsandcarbonsorbentsbasis AT vikarčukvm thepropertiesinvestigationofnovelcompositematerialsonbottomsedimentsandcarbonsorbentsbasis AT cybann thepropertiesinvestigationofnovelcompositematerialsonbottomsedimentsandcarbonsorbentsbasis AT petrenkotp thepropertiesinvestigationofnovelcompositematerialsonbottomsedimentsandcarbonsorbentsbasis |
| first_indexed |
2025-11-25T21:02:34Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:02:34Z |
| _version_ |
1850545603093725184 |
| fulltext |
Äëÿ óñïåøíîãî ðåøåíèÿ øèðîêîãî êðóãà
ñîðáöèîííûõ çàäà÷ íåîáõîäèìû íîâûå ñåëåê-
òèâíûå àäñîðáöèîííûå ìàòåðèàëû ñ ïîëèôóíê-
öèîíàëüíûìè èîíîîáìåííûìè öåíòðàìè, ïîëó-
÷åííûå èç ðàçíûõ ïî ñâîåé ïðèðîäå àäñîðáåí-
òîâ (ìåõàíè÷åñêèõ êîìïîçèöèé â ñòðîãî îáó-
ñëîâëåííûõ ïðîïîðöèÿõ, ïðèíöèïèàëüíî ðàç-
íûõ ïî ñâîåé ïðèðîäå àäñîðáåíòîâ, íàïðèìåð,
îêèñëåííîãî óãëÿ [1, 2], êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ñëà-
áîêèñëîòíûì êàòèîíèòîì ñ êîìïëåêñîîáðàçóþ-
ùåé ôóíêöèåé [3], è ïðèðîäíûõ ãëèíèñòûõ ìè-
íåðàëîâ, îáëàäàþùèõ ñâîéñòâàìè èçáèðàòåëü-
íûõ íåîðãàíè÷åñêèõ êàòèîíèòîâ [4]).
Îñíîâíàÿ öåëü äàííîãî èññëåäîâàíèÿ ñî-
ñòîÿëà â ðàçðàáîòêå íîâûõ ñîðáöèîííûõ ìàòå-
ðèàëîâ íà îñíîâå äåøåâîãî è äîñòóïíîãî ïðè-
ðîäíîãî ñûðüÿ — ìèíåðàëüíûõ äîííûõ îñàäêîâ
(ÄÎ) ×åðíîãî ìîðÿ — è ñïåöèàëüíî ìîäèôè-
öèðîâàííûõ óãëåé ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ.
Êàê ñâèäåòåëüñòâóåò ìèðîâàÿ ïðàêòèêà ïî-
ñëåäíèõ ëåò, ðûíîê ñîðáåíòîâ, èìåþùèõ â êà-
÷åñòâå áàçîâîé îñíîâû ïðèðîäíûå è áèîëîãè÷å-
ñêèå êîìïëåêñû, ïîñòîÿííî ðàñøèðÿåòñÿ çà ñ÷åò
äîííûõ îòëîæåíèé [5, 6]. Ïîýòîìó èñïîëüçîâà-
íèå îòå÷åñòâåííîãî ñûðüÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ òàêèõ
ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ àêòóàëüíûì, ïåðñïåêòèâ-
íûì, ýêîëîãè÷åñêè çàìàí÷èâûì, ïîñêîëüêó âîç-
ìîæíî ñîçäàíèå íîâûõ, êîíêóðåíòîñïîñîáíûõ è
ýôôåêòèâíûõ êîìïîçèöèé íà îñíîâå äåøåâîãî è
äîñòóïíîãî ïðèðîäíîãî ñûðüÿ.
 äàííîé ðàáîòå ïðîâåäåíî èçó÷åíèå ñòðóê-
òóðíûõ, ôðàêòàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê è ñîðáöè-
îííûõ ñâîéñòâ èñõîäíûõ êîìïîíåíòîâ è ïîëó-
÷åííûõ èç íèõ êîìáèíèðîâàííûõ ìàòåðèàëîâ ñ
âàðüèðîâàíèåì ñîñòàâà è ñîîòíîøåíèÿ ñîñòàâ-
ëÿþùèõ ñ öåëüþ ðåãóëèðîâàíèÿ êîíå÷íûõ
ñâîéñòâ ñèíòåçèðîâàííûõ íîâûõ ãèáðèäíûõ ìà-
òåðèàëîâ.
 ðàáîòå [7] áûë ñäåëàí âûâîä î âîçìîæ-
íîñòè êîìáèíèðîâàííîãî èñïîëüçîâàíèÿ äîí-
íûõ îñàäêîâ â ñìåñè ñ óãëÿìè èç ïðèðîäíîãî
ñûðüÿ (ÊÀÓ). Ïåðâûå ïîèñêîâûå îïûòû ïîêà-
çàëè öåëåñîîáðàçíîñòü è íåîáõîäèìîñòü ñîçäà-
íèÿ ïîäîáíûõ êîìïîçèöèîííûõ ñîðáåíòîâ
(ÊÑ) [7]. Äëÿ îöåíêè ïîãëîòèòåëüíîé ñïîñîá-
íîñòè, íàïðèìåð, àêòèâíûõ óãëåé âàæíîå çíà-
÷åíèå èìååò èçó÷åíèå ñîðáöèè âåùåñòâ-ìàðêå-
ðîâ ñ îòíîñèòåëüíî íåáîëüøîé ìîëåêóëÿðíîé
ìàññîé (Ì � 1000). Â íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñò-
íî ìíîãî ìåòîäîâ èñïûòàíèÿ àêòèâíûõ óãëåé
(ÀÓ).  çàâèñèìîñòè îò îáëàñòè ïðàêòè÷åñêîãî
ïðèìåíåíèÿ ÀÓ èõ àäñîðáöèîííóþ ñïîñîá-
íîñòü èñïûòûâàþò â îòíîøåíèè ðàçëè÷íûõ âå-
ùåñòâ: êðàñèòåëåé (ìåòèëåíîâîãî ãîëóáîãî
[8]), èîäà, àðîìàòè÷åñêèõ (ôåíîë, áåíçîéíàÿ
êèñëîòà) è àëèôàòè÷åñêèõ (æèðíûå êèñëîòû
[9]) ñîåäèíåíèé è äð.
 êà÷åñòâå òàêîâûõ âåùåñòâ â ðàáîòå èñ-
ïîëüçîâàëèñü âîäíûé ðàñòâîð ìåòèëåíîâîãî ãî-
ëóáîãî (ÌÃ) è èîäà. Ñîðáöèþ ÌÃ (Ì =
320 à.å.) ïðîâîäèëè ïî [10], ïåðèîäè÷åñêè
âçáàëòûâàÿ íàâåñêó (îáû÷íî m = 0,25 ã) âûñó-
øåííîãî ïðè 100 �Ñ îáðàçöà ñîðáåíòà â òå÷åíèå
4 ÷ ñ ðàñòâîðàìè ÌÃ (îáúåì ðàñòâîðà V =
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 6 57
ÓÄÊ 661.183.1
Èññëåäîâàíèå ñâîéñòâ íîâûõ êîìïîçèòíûõ ìàòåðèàëîâ
íà îñíîâå äîííûõ îòëîæåíèé è óãëåðîäíûõ ñîðáåíòîâ
Ñòàâèöêàÿ Ñ.Ñ., Ñû÷ Í.Â., Âèêàð÷óê Â.Ì.,
Öûáà Í.Í., Ïåòðåíêî Ò.Ï.
Èíñòèòóò ñîðáöèè è ïðîáëåì ýíäîýêîëîãèè ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ
Èññëåäîâàíû ñòðóêòóðíî-ñîðáöèîííûå ñâîéñòâà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ îáðàçöîâ íîâûõ
óãëåðîäíî-ìèíåðàëüíûõ ñîðáåíòîâ. Èçó÷åíà èõ ñîðáöèîííàÿ àêòèâíîñòü ïî îòíîøå-
íèþ ê âåùåñòâàì-ìàðêåðàì (ìåòèëåíîâîìó ãîëóáîìó, èîäó, àçîòó). Ïî ïîëó÷åííûì
èçîòåðìàì àäñîðáöèè àçîòà ðàññ÷èòàíû âåëè÷èíû ôðàêòàëüíûõ ðàçìåðíîñòåé è ýíåð-
ãèé àêòèâàöèè íà èñõîäíûõ è êîìáèíèðîâàííûõ ñîðáåíòàõ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: óãëåðîäíî-ìèíåðàëüíûå ñîðáåíòû, ñòðóêòóðíî-ñîðáöèîííûå ñâîéñòâà,
äîííûå îñàäêè.
Äîñë³äæåíî ñòðóêòóðíî-ñîðáö³éí³ âëàñòèâîñò³ åêñïåðèìåíòàëüíèõ çðàçê³â íîâèõ âóãëåöå-
âî-ì³íåðàëüíèõ ñîðáåíò³â. Âèâ÷åíî ¿õ ñîðáö³éíó àêòèâí³ñòü ïî â³äíîøåííþ äî ðå÷îâèí-ìàð-
êåð³â (ìåòèëåíîâîìó áëàêèòíîìó, éîäó, àçîòó). Çà îòðèìàíèìè ³çîòåðìàìè àäñîðáö³¿ àçîòó
ðîçðàõîâàíî âåëè÷èíè ôðàêòàëüíèõ ðîçì³ðíîñòåé òà åíåðã³é àêòèâàö³¿ àäñîðáö³¿ íà
âèõ³äíèõ òà êîìá³íîâàíèõ ñîðáåíòàõ.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: âóãëåöåâî-ì³íåðàëüí³ ñîðáåíòè, ñòðóêòóðíî-ñîðáö³éí³ âëàñòèâîñò³,
äîíí³ îñàäè.
� Ñòàâèöêàÿ Ñ.Ñ., Ñû÷ Í.Â., Âèêàð÷óê Â.Ì., Öûáà Í.Í., Ïåòðåíêî Ò.Ï., 2010
25 ìë, èñõîäíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ÌÃ Ñ0 =
1,5 ã/ë). Êîíöåíòðàöèþ ÌÃ îïðåäåëÿëè ôîòî-
êàëîðèìåòðè÷åñêè â âèäèìîé ÷àñòè ñïåêòðà
(ïðè 610 íì) íà ôîòîêàëîðèìåòðå ÊÔÊ-3.
Ïðè îïðåäåëåíèè ñîðáöèè èîäà ïî [11] ñîð-
áåíò âçáàëòûâàëè ñ ðàñòâîðîì èîäà êîíöåíòðàöè-
åé 0,1 ìã/ìîëü (m = 0,25 ã, V = 25 ìë) â òå÷å-
íèå 4 ÷. Ðàâíîâåñíóþ êîíöåíòðàöèþ èîäà îïðåäå-
ëÿëè òèòðîâàíèåì ñòàíäàðòíûì ðàñòâîðîì òèî-
ñóëüôàòà èîäà ñ èñïîëüçîâàíèåì êðàõìàëà â êà-
÷åñòâå èíäèêàòîðà [12].
 äàííîì èññëåäîâàíèè â êà÷åñòâå îäíîãî
èç êîìïîíåíòîâ ÊÑ áûëà èñïîëüçîâàíà îêèñ-
ëåííàÿ ìîäèôèêàöèÿ óãëÿ èç äðîáëåíîé ôðóê-
òîâîé êîñòî÷êè ÊÀÓ — êàòèîíîîáìåííèêà [3],
ñîäåðæàùàÿ â îïðåäåëåííûõ êîëè÷åñòâàõ æèç-
íåííî âàæíûå êàòèîíû K+, Mg2+, Zn2+, Cu2+. Â
[7] ïîäðîáíî îïèñàíû ìåòîäû ïðèãîòîâëåíèÿ
èîííûõ ôîðì óãëÿ ÊÀÓ.
Ïîìèìî óãëÿ ÊÀÓ, âïåðâûå áûëè èññëåäî-
âàíû óãëåðîäíûå ñîðáåíòû èç äðîáëåíîãî êîêî-
ñîâîãî îðåõà ìàðêè Chemviron (Ch) (Áåëüãèÿ),
àêòèâèðîâàííûå (Chàêò) è ñïåöèàëüíî îáðàáî-
òàííûå â æèäêîé ôàçå 25 %-é HNO3 îêèñëåí-
íûå ìîäèôèêàöèè (Chîê) [3]. Äëÿ çàâåäîìîãî
óëó÷øåíèÿ (ðåãóëèðîâàíèÿ) ïîãëîòèòåëüíîé
ñïîñîáíîñòè èññëåäóåìûõ êîìïîçèöèîííûõ ìà-
òåðèàëîâ áûëî îñóùåñòâëåíî äîïîëíèòåëüíîå
àêòèâèðîâàíèå óãëÿ Chemviron ïî ñïåöèàëüíî
ðàçðàáîòàííîé ìåòîäèêå (Chìå).
Íà îñíîâå ïîëó÷åííûõ ÷åòûðåõ ìîäèôèöè-
ðîâàííûõ ðàçíûìè ñïîñîáàìè óãëåé (òàáë.1)
ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ è õèìè÷åñêîé ïðè-
ðîäû ïîâåðõíîñòè áûëè ïîëó÷åíû 12 ãèáðèä-
íûõ (ÊÑ-1–ÊÑ-12) óãëåðîäíî-ìèíåðàëüíûõ ìà-
òåðèàëîâ (ïîä îáùèì íàçâàíèåì Êàðáîäîí [13,
14]), ìàññîâîå ñîîòíîøåíèå óãëåðîäíîãî è ìè-
íåðàëüíîãî êîìïîíåíòîâ â êîòîðûõ ñîñòàâëÿëî
1 : 25, 1 : 50 è 1 : 100 — ñîîòâåòñòâåííî 4; 2 è
1 % óãëÿ (òàáë.2). Äëÿ èõ ïîëó÷åíèÿ óãîëü
òùàòåëüíî ïåðåìåøèâàëè ñ ÄÎ â âûáðàííîì ñî-
îòíîøåíèè è èçìåëü÷àëè â äèñïåðãàòîðå, ïðî-
ñåèâàëè íà ñèòå ñ ðàçìåðîì îòâåðñòèé 0,1 ìì.
 [3, 13, 14] èçó÷àëèñü ÊÑ ñ ðàçíûì ñîäåð-
æàíèåì îäíîãî è òîãî æå óãëÿ ÊÀÓì (ñîîòíî-
øåíèå óãîëü : ÄÎ áûëî îò 1 : 1 äî 1 : 500). Â
äàííîé ðàáîòå áûëè âûáðàíû ÊÑ ñ íèçêèì ñî-
äåðæàíèåì óãëÿ (� 4 %). Êðîìå òîãî, ðàñøè-
ðèëñÿ ñïåêòð èñïîëüçóåìûõ â ÊÑ óãëåé: ðàç-
ëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, ðàçíîé õèìè÷åñêîé
ïðèðîäû ïîâåðõíîñòè è ñ îòëè÷àþùèìèñÿ ïîêà-
çàòåëÿìè ïîðèñòîé ñòðóêòóðû (Chàêò è Ñhìå).
Ïîñêîëüêó õàðàêòåðèñòèêà ïîðèñòîé ñòðóê-
òóðû äàåò âîçìîæíîñòü ïðîãíîçèðîâàòü ýôôåê-
òèâíîñòü ñîðáåíòà â ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ, äëÿ
ðåøåíèÿ çàäà÷ êîíêðåòíîé ñîðáöèîííîé òåõíî-
ëîãèè áûëè èçó÷åíû îáùåïðèíÿòûìè ìåòîäàìè
58 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 6
Òàáëèöà 2. Ñòðóêòóðíî-ñîðáöèîííûå ñâîéñòâà ÊÑ
Êîìïîçèò Ñîñòàâ Ñîäåðæàíèå
óãëåðîäà, %
ÀÌÃ,
ìã/ã
ÀI2, % Vs, ñì3/ã Vìè, ñì3/ã Sìè, ì2/ã SÁÝÒ, ì2/ã ÀN2,
ñì3/ã r, íì
ÊC-1 ÊÀÓì + ÄÎ 4 – – 0,08 0,018 30 70 48 1,9
ÊÑ-2 2 132 5,1 0,08 0,006 30 40 48 3,9
ÊÑ-3 1 131 5,1 0,07 0,004 8 40 44 3,4
ÊÑ-4 Chàêò + ÄÎ 4 131 6,4 0,09 0,028 26 90 66 2,2
ÊÑ-5 2 119 5,1 0,08 0,013 33 60 56 2,4
ÊÑ-6 1 112 5,1 0,07 0,007 20 40 46 4,0
ÊÑ-7 Chîê + ÄÎ 4 125 14,0 0,09 0,032 80 100 56 1,5
ÊÑ-8 2 117 7,6 0,08 0,014 30 60 48 2,3
ÊÑ-9 1 112 5,1 0,07 0,004 10 40 44 4,1
ÊÑ-10 Chìå + ÄÎ 4 162 14,0 0,14 0,024 60 100 76 2,3
ÊÑ-11 2 139 10,2 0,11 0,014 55 70 50 2,3
ÊÑ-12 1 136 5,1 0,10 0,007 16 50 52 3,3
Òàáëèöà 1. Ñòðóêòóðíî-ñîðáöèîííûå ñâîéñòâà èñõîäíûõ êîìïîíåíòîâ
Èñõîäíûé
ñîðáåíò
Âëàæ-
íîñòü, %
ÀNaOH,
ììîëü/ã
ÀHCl,
ììîëü/ã
ÀÌÃ,
ìã/ã
ÀI2, % Ws,
ñì3/ã
Vìè,
ñì3/ã
Vìå,
ñì3/ã
Sìè,
ì2/ã
SÁÝÒ,
ì2/ã
ÀN2,
ñì3/ã r, íì
Chàê 10,6 0,0 0,4 – – 0,45 0,469 0,07 1150 1190 340 0,9
Chîê – 1,8 0,4 – – 0,35 0,452 0,07 1110 1170 340 0,9
Chàê.ìå – – – 315 88 1,00 0,396 1,33 960* 1270 1075 2,7
ÊÀÓì 14,9 – – 244 60 0,40 0,293 0,28 580 710 380 1,3
ÄÎ 52,7 0,0 3,6 126 3,8 0,08 0,001 0,09 1,0 30 56 0,6
Ïðèìå÷àíèå. ÊÀÓì — ÊÀÓ â K-, Mg-, Zn-, Cu-ôîðìå; *Sìå = 314 ì2/ã.
[15] ñòðóêòóðíî-ñîðáöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè
èñõîäíûõ êîìïîíåíòîâ (ÊÀÓ, Chemviron, ÄÎ)
è ãîòîâîãî êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà Êàðáî-
äîí íà èõ îñíîâå.
Íà âûñîêîñêîðîñòíîì ãàçîâîì ñîðáöèîííîì
àíàëèçàòîðå NOVA 2200E ïîëó÷àëè èçîòåðìû
íèçêîòåìïåðàòóðíîé (77 Ê) ñîðáöèè è äåñîðá-
öèè àçîòà íà èññëåäóåìûõ ñîðáåíòàõ (ðèñ.1,à).
Óäåëüíóþ ïîâåðõíîñòü ðàññ÷èòûâàëè ïðè ïîìî-
ùè óðàâíåíèÿ ÁÝÒ; t-ìåòîä èñïîëüçîâàëè äëÿ
îöåíêè îáúåìà ìèêðî- (Vìè) è ìåçîïîð (Vìå), à
òàêæå èõ ïîâåðõíîñòè (Sìè è Sìå). Ðàñïðåäåëå-
íèå ïîð ïî ðàäèóñàì ðàññ÷èòûâàëè ïðè ïîìîùè
ìåòîäà ôóíêöèîíàëüíîé òåîðèè ïëîòíîñòè
(DFT) (ðèñ.1,á).
ÀÓ õàðàêòåðèçóþòñÿ ðàçâèòîé ïîëèäèñïåðñ-
íîé ñòðóêòóðîé [3]. Ñïåöèàëüíûìè ñèíòåçàìè ìî-
ãóò áûòü ïîëó÷åíû îáðàçöû ñ óçêèì ðàñïðåäåëå-
íèåì ïîð ïî ðàäèóñàì. Íàèáîëåå ìåëêèå ïîðû
àäñîðáåíòîâ, ìèêðîïîðû, ñîèçìåðèìû ñ ðàçìåðà-
ìè àäñîðáèðóåìûõ ìîëåêóë. Â ðåçóëüòàòå íàëî-
æåíèÿ ïîëåé äèñïåðñèîííûõ ñèë ïðîòèâîïîëîæ-
íûõ ñòåíîê ìèêðîïîð ýíåðãèè àäñîðáöèè â ìèê-
ðîïîðàõ çíà÷èòåëüíî ïîâûøåíû. Ñïåöèôè÷åñêîé
îñîáåííîñòüþ, îáÿçàííîé äèñïåðñèîííûì ñèëàì
ôèçè÷åñêîé àäñîðáöèè ãàçîâ è ïàðîâ â ìèêðî-
ïîðàõ óãëåðîäíûõ ñîðáåíòîâ, ÿâëÿåòñÿ òåñíàÿ
ñâÿçü àäñîðáöèè ñî ñòðóêòóðíûìè ïàðàìåòðàìè
ìèêðîïîð. Ïî ðåçóëüòàòàì àä-
ñîðáöèè àçîòà íà èññëåäóåìûõ
îáðàçöàõ (òàáë.1, 2) â ðàáîòå
áûëè íàéäåíû âåëè÷èíû ýíåð-
ãèé àêòèâàöèè àäñîðáöèè ýòîãî
ãàçà (òàáë.3).
Ïî ñîðáöèè ïàðîâ áåíçîëà
ýêñèêàòîðíûì ìåòîäîì [15]
îïðåäåëÿëè îáùèé îáúåì ñîðá-
öèîííûõ ïîð Vs (ñì. òàáë.1,
2), à òàêæå äëÿ íåêîòîðûõ èñ-
õîäíûõ îáðàçöîâ íàõîäèëè èõ
âëàæíîñòü,à ïî ñîðáöèè NaOH
è HCl (ïî 0,1 ìã/ìîëü) õà-
ðàêòåðèçîâàëè õèìè÷åñêóþ ïðè-
ðîäó ïîâåðõíîñòè [3] êîìïîíåíòîâ èçó÷åííûõ
êîìïîçèòîâ (ñì. òàáë.1).
Óãëåðîäíûå è ãëèíèñòûå ÷àñòè÷êè ìîãóò
èìåòü ðàçíóþ ñòåïåíü ãåòåðîãåííîñòè è øåðîõî-
âàòîñòè, ÷òî óñëîæíÿåò îïèñàíèå èõ ïîâåðõíî-
ñòè òîëüêî íà îñíîâàíèè èçìåðåíèÿ óäåëüíîé
ïîâåðõíîñòè. Ðàññìîòðåíèå ïîâåðõíîñòè ÷àñòèö
ñ òî÷êè çðåíèÿ ôðàêòàëüíîé ãåîìåòðèè [16, 17]
äàåò âîçìîæíîñòü õàðàêòåðèçîâàòü ãåòåðîãåí-
íîñòü (íåóïîðÿäî÷åííîñòü) îäíîé âåëè÷èíîé —
ïîâåðõíîñòíîé ôðàêòàëüíîé ðàçìåðíîñòüþ Ä,
êîòîðàÿ ïðèíèìàåò çíà÷åíèÿ ìåæäó Ä = 2 (äëÿ
ãëàäêèõ ïîâåðõíîñòåé) è Ä = 3 (äëÿ ïîâåðõíî-
ñòåé íàñòîëüêî íåðîâíûõ, ÷òî îíè çàíèìàþò
âåñü äîñòóïíûé îáúåì). Ôðàêòàëüíûé ïîêàçà-
òåëü Ä ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ
ìåðû íåðîâíîñòè ðåàëüíûõ ïîâåðõíîñòåé.
 [18] ðàññìîòðåíû ôèçèêî-õèìè÷åñêèå è
ðåîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà âîäíûõ äèñïåðñèé
ñìåêòèòîâ, èñõîäÿ èç ïðåäñòàâëåíèé ôðàêòàëü-
íîé ãåîìåòðèè è ìåõàíèçìîâ ôèçèêî-õèìè÷å-
ñêèõ ïðîöåññîâ â ýòèõ ñèñòåìàõ. Ýòî îïèñàíèå
áîëåå ïîëíîå ïî ñðàâíåíèþ ñ òåì, ãäå èñïîëü-
çóþòñÿ òîëüêî ðåîëîãè÷åñêèå äàííûå.  [19,
20] ïîäòâåðæäåíî, ÷òî àãðåãàòû, îáðàçîâàííûå
â ïðîöåññå êîàãóëÿöèè ïðè ôîðìèðîâàíèè äîí-
íûõ ìîðñêèõ îñàäêîâ, èìåþò ôðàêòàëüíóþ
ñòðóêòóðó, ðàçìåðíîñòü êîòîðîé ñâÿçàíà ñ îñî-
áåííîñòÿìè ìåæ÷àñòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â
ïðèðîäíûõ ñèñòåìàõ.
Ïîñêîëüêó â ëèòåðàòóðå ìàëî âíèìàíèÿ
óäåëÿåòñÿ ñâîéñòâàì ïîâåðõíîñòè ÄÎ ñ òî÷êè
çðåíèÿ ôðàêòàëüíîé ãåîìåòðèè, â [14] íàìè áû-
ëà ñäåëàíà ïåðâàÿ ïîïûòêà óñòàíîâèòü âåëè÷è-
íû ïîâåðõíîñòíîé ôðàêòàëüíîé ðàçìåðíîñòè Ä
ãëóáîêîâîäíîãî ïåëîèäà (ÄÎ), óãëÿ ÊÀÓ, åãî
èîííûõ ôîðì è ïîëó÷åííûõ íà èõ îñíîâå êîì-
ïîçèòîâ.
 äàííîé ðàáîòå äëÿ ðàñ÷åòà âåëè÷èí Ä èñ-
ïîëüçîâàëè èçîòåðìû àäñîðáöèè àçîòà íà èññëå-
äóåìûõ îáðàçöàõ. Ôðàêòàëüíîñòü ïîâåðõíîñòè
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 6 59
Òàáëèöà 3. Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ñîðáåíòîâ ñ ðàçëè÷íûì
ñîäåðæàíèåì ÓÑ â íèõ
Îáðàçåö Êîëè÷åñòâî ÓÑ
â ÊÑ
ÀN2 íà ÓÑ,
ñì3/ã
ÀN2 íà ÊÑ,
ñì3/ã
Åàêò,
êÄæ/ìîëü
Ôðàêòàëüíàÿ
ðàçìåðíîñòü Ä
ÄÎ 0 56 – 11 2,09
ÊÀÓì 100 % 380 – 23 2,54
Chìå 100 % 1100 – 19 2,42
ÊÑ-3 ÊÀÓì (1 % Ñ) 380 44 13 2,60
ÊÑ-1 ÊÀÓì (4 % Ñ) 380 48 11 2,56
ÊÑ-4 Chàê (4 % Ñ) 330 66 14 2,70
ÊÑ-7 Chîê (4 % Ñ) 330 48 14 2,74
ÊÑ-10 Chìå (4 % Ñ) 1100 70 13 2,68
Ïðèìå÷àíèå. ÓÑ — óãëåðîäíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ; Åàêò — ýíåðãèÿ àêòèâàöèè àäñîðá-
öèè àçîòà íà ÊÑ.
Ðèñ.1. Èçîòåðìû àäñîðáöèè àçîòà (ÀN2, ñì3/ã) ïðè îòíîñè-
òåëüíîì äàâëåíèè Ð/Ðî (à) è ðàñïðåäåëåíèå ïîð dV/dIgr
ïî ðàäèóñàì (r, íì) (á) íà ñîðáåíòàõ: 1 — ÄÎ; 2 — ÊÀÓì;
3 — ÊÑ-3 (1 % Ñ); 4 — ÊÑ-1 (4 % Ñ).
îïðåäåëÿëè, èñõîäÿ èç òåîðèè ïîëèìîëåêóëÿð-
íîé àäñîðáöèè ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà Fren-
kel-Hasley-Hill (FHH) ïî óðàâíåíèþ [17]:
a/am � [R T ln (P0/P)]s, (1)
ãäå à, am — àäñîðáöèÿ ïðè äàííîì äàâëåíèè è ïðè
çàïîëíåíèè ìîíîñëîÿ, ñì3/ã; R — óíèâåðñàëüíàÿ
ãàçîâàÿ êîíñòàíòà; Ò — òåìïåðàòóðà àäñîðáöèè; P,
P0 — îòíîñèòåëüíîå äàâëåíèå è äàâëåíèå íàñûùå-
íèÿ, ìì ðò. ñò.; S — ïîêàçàòåëü, ñâÿçàííûé ñî çíà-
÷åíèÿìè ôðàêòàëüíîé ðàçìåðíîñòè.
 îòëè÷èå îò îáû÷íûõ ãåîìåòðè÷åñêèõ ôè-
ãóð â ñîñòàâå äèñïåðñèé è òåë (òî÷êè, ëèíèè,
êâàäðàò, êóá), èìåþùèõ öåëî÷èñëåííóþ ðàçìåð-
íîñòü (0, 1, 2 è 3 ñîîòâåòñòâåííî), ôðàêòàëüíûå
ñòðóêòóðû èìåþò äðîáíóþ ðàçìåðíîñòü [18].
Èç ïðèâåäåííûõ â òàáë.1, 2 è íà ðèñ.1, 2
äàííûõ âèäíî, ÷òî âûáðàííûé äëÿ èññëåäîâà-
íèÿ îáðàçåö ÄÎ ÿâëÿåòñÿ ìèêðîïîðèñòûì ñ ìà-
ëûì ðàäèóñîì ïîð r � 0,9 íì, îáùèì îáúåìîì
ìèêðîïîð Vìè = 0,08 ñì3/ã è íèçêîé âåëè÷è-
íîé ïîâåðõíîñòè SÁÝÒ � 30 ì2/ã.
Çà ñ÷åò íàëè÷èÿ â êîìïîçèòàõ óãëÿ ñòðóê-
òóðíûå ïîêàçàòåëè ïðèãîòîâëåííûõ ÊÑ óëó÷-
øàëèñü ïî ñðàâíåíèþ ñ ÄÎ. Òàê, óâåëè÷èëèñü
îáúåì ìèêðîïîð îò 0,001 äî 0,0319 ñì3/ã (â
7–30 ðàç), èõ îáùàÿ ïîâåðõíîñòü îò 1,18 äî
78 ì2/ã è ðàçìåðû ðàäèóñîâ ïîð (íàðÿäó ñ îá-
ðàçöàìè, èìåþùèìè r � 0,6–1,9 íì, áûëè ïîëó-
÷åíû ñîðáåíòû ñ r � 2,0–4,0 íì).
Íà êîìïîçèòå ñ îäíèì è òåì æå óãëåì ñ
óâåëè÷åíèåì åãî ñîäåðæàíèÿ â ÊÑ âîçðàñòàëà
óäåëüíàÿ ïîâåðõíîñòü SÁÝÒ (ðèñ.3) îò 40 äî
100 ì2/ã (ñì. òàáë.2). Èñõîäíàÿ ïîâåðõíîñòü
óãëåðîäíîãî ñîðáåíòà áûëà íàìíîãî áîëüøåé
(ñì. òàáë.1) — 700–1270 ì2/ã. Òàêàÿ æå êàð-
òèíà íàáëþäàëàñü è äëÿ îáùåãî îáúåìà ïîð Vs:
äëÿ ÷èñòîãî ÄÎ è ìíîãèõ ÊÑ îíà ñîñòàâëÿëà
îêîëî 0,08 ñì3/ã, äëÿ ÊÑ ñ ìåçîïîðèñòûì óã-
ëåì Vs âîçðîñëà äî 0,14 ñì3/ã.
Ñïåöèàëüíàÿ îáðàáîòêà óãëÿ Chàêò ïðèâåëà
ê óâåëè÷åíèþ åãî SÁÝÒ ñ 1193 äî 1271 ì2/ã çà
ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ ìåçîïîð ñ ïîâåðõíîñòüþ èõ
Sìå = 314 ì2/ã íàðÿäó ñ íàëè÷èåì â òàêîì óãëå
è ìèêðîïîð ñ Sìè = 57 ì2/ã. Ïðè ýòîì óâåëè-
÷èëàñü è ñîðáöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü ïîëó÷åííîãî
îáðàçöà. Òàê, àäñîðáöèÿ ÌÃ ÀÌÃ èçìåíèëàñü
ïðè äîïîëíèòåëüíîé îáðàáîòêå ñî 130 äî
315 ìã/ã, âîçðîñëà è àäñîðáöèÿ èîäà ÀI2 c 74
äî 88 % (ñì. òàáë.1).
Íà ðèñ.4 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè ÀN2 îò
Ð/Ð0 äëÿ óãëÿ Chàê (êðèâàÿ 1) è ïîëó÷åííîãî
èç íåãî ìåçîïîðèñòîãî ñîðáåíòà (êðèâàÿ 2), à
òàêæå ðàñïðåäåëåíèå ïîð ïî ðàäèóñàì äëÿ óêà-
çàííûõ âûøå îáðàçöîâ. Èç ïîëó÷åííûõ äàííûõ
âèäíî, ÷òî ñïåöèàëüíàÿ îáðàáîòêà ïðèâåëà ê
çíà÷èòåëüíîìó óëó÷øåíèþ ñòðóêòóðíî-ñîðáöè-
îííûõ ïîêàçàòåëåé òàêîãî óãëÿ.
Èçìåíèëàñü àäñîðáöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü
ñèíòåçèðîâàííûõ ÊÑ ïî îòíîøåíèþ ê ÌÃ è I2
â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà óãëÿ â ÊÑ (ðèñ.5):
ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ óãëÿ â íèõ îò 1 äî
4 % îíà çàìåòíî âîçðàñòàëà êàê äëÿ ÌÃ, òàê è
äëÿ èîäà (ñì. òàáë.2). Ïðè÷åì ÊÑ íà îñíîâå
ìåçîïîðèñòîãî óãëÿ ñ ëó÷øèìè ïîêàçàòåëÿìè Vs
è SÁÝÒ ïðîÿâëÿëè ëó÷øóþ ñîðáöèîííóþ àêòèâ-
íîñòü ïî îòíîøåíèþ ê ÌÃ è I2 ïî ñðàâíåíèþ ñ
îñòàëüíûìè èññëåäóåìûìè óãëÿìè.
Íå âñåãäà íàáëþäàëàñü âçàèìîñâÿçü ìåæäó,
íàïðèìåð, óäåëüíîé ïîâåðõíîñòüþ óãëåðîäíîé
ñîñòàâëÿþùåé è âåëè÷èíàìè àäñîðáöèè Ìà è I2
íà ÊÑ, ïîëó÷åííûìè íà îñíîâå äàííîãî óãëÿ.
Òàê, óãîëü ÊÀÓì ñ ìåíüøåé SÁÝÒ = 707 ì2/ã è
òåì áîëåå ÄÎ ñ SÁÝÒ = 30 ì2/ã ïðîÿâëÿëè çíà-
÷èòåëüíóþ ñîðáöèîííóþ àêòèâíîñòü, íàïðèìåð,
ê ÌÃ (244 è 126 ì/ã ñîîòâåòñòâåííî), à óãîëü
èç êîêîñîâîãî îðåõà Chàêò ñ SÁÝÒ = 1193 ì2/ã
ñîðáèðîâàë òîëüêî 130 ìã/ã ÌÃ (ñì. òàáë.1,
2).  ñëó÷àå ñ èîäîì óãëè ñ ëó÷øèìè âåëè÷èíà-
ìè àäñîðáöèè èîäà (ÊÀÓ — 60 %, Chàêò —
74 %) â ñîñòàâå ÊÑ óñòóïàëè ïî ýòîìó ïîêàçà-
òåëþ êîìïîçèòó íà îñíîâå Chîê, èìåþùåìó ÀI2
= 47 % (ðèñ.5), õîòÿ ïî SÁÝÒ Ñhàêò è Chîê
áûëè áëèçêè (1193 è 1172 ì2/ã).
60 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 6
Ðèñ.2. Èçîòåðìû àäñîðáöèè àçîòà (ÀN2, ñì3/ã) (à) è ðàñ-
ïðåäåëåíèÿ ïîð dV/dIgr ïî ðàäèóñàì (r, íì) (á) íà ñîðáåí-
òàõ: 1 — Chàêò; 2 — ÊÑ-6 (1 % Chàêò); 3 — ÊÑ-4 (4 %
Chàêò); 4 — ÊÑ-10 (4 % Chìå).
Ðèñ.3. Çàâèñèìîñòü óäåëüíîé ïîâåðõíîñòè (SÁÝÒ, ì2/ã) ÊÑ
îò êîëè÷åñòâà ÓÑ â íèõ (Ñ, %): 1 — ÊÀÓì; 2 — Chàêò; 3 —
Chîê; 4 — Chìå.
Èñïîëüçóÿ èìåþùóþñÿ ïðîãðàììó ðàñ÷å-
òîâ, ïî ðåçóëüòàòàì íèçêîòåìïåðàòóðíîé àä-
ñîðáöèè àçîòà, íàøëè âåëè÷èíû ýíåðãèé àêòè-
âàöèè (Åàêò) àäñîðáöèè ýòîãî ãàçà (òàáë.3), ÷òî
äàëî âîçìîæíîñòü äèôôåðåíöèðîâàòü èõ ïî àä-
ñîðáöèîííîé ñïîñîáíîñòè â çàâèñèìîñòè îò ïî-
ðèñòîé ñòðóêòóðû ñîðáåíòîâ, èõ ñîñòàâà, õèìè-
÷åñêîé ïðèðîäû ïîâåðõíîñòè ñîñòàâëÿþùèõ.
Êàê âèäíî èç ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà, ïðèâåäåí-
íûõ â òàáë.3, ñóùåñòâåííî îòëè÷àþùèåñÿ ýíåð-
ãèè àêòèâàöèè àäñîðáöèè àçîòà ÿâëÿþòñÿ îñíîâ-
íîé ïðè÷èíîé êàðäèíàëüíîãî ðàçëè÷èÿ àäñîðá-
öèè íà ìèêðîïîðèñòûõ ñîðáåíòàõ (ÊÑ-1, ÊÑ-4,
ÊÑ-7, ÊÑ-10) è íà ìåíåå ïîðèñòîì ÊÑ-3, ãäå
îáúåì ìèêðîïîð ñîñòàâëÿë âñåãî 0,004 ñì3/ã ïî
ñðàâíåíèþ ñ ïåðå÷èñëåííûìè âûøå ÊÑ, äëÿ êî-
òîðûõ Vìè ñîñòàâëÿë 0,02–0,03 ñì3/ã, òî åñòü â
5–7 ðàç ïðåâûøàë Vìè äëÿ ÊÑ-3.
Äåéñòâèòåëüíî, äëÿ ìåíåå ïîðèñòîãî îáðàç-
öà ÊÑ-3 âåëè÷èíà Åàêò (ñì. òàáë.3) ñîñòàâëÿëà
22,6 êÄæ/ìîëü (ÀN2 = 44 ñì3/ã), à äëÿ ìèê-
ðîïîðèñòûõ ÊÑ-1, ÊÑ-4, ÊÑ-7, ÊÑ-10, íà êîòî-
ðûõ ÀN2 áûëà óæå ïðèìåðíî 50–80 ñì3/ã, ðàñ-
ñ÷èòàííàÿ Åàêò óìåíüøàëàñü äî 13,5
êÄæ/ìîëü, òî åñòü íà òàêèõ îáðàçöàõ (äëÿ
ñðàâíåíèÿ âûáðàíû ÊÑ ñ ðàâíûì êîëè÷åñòâîì
óãëÿ â íèõ) ëó÷øå ïðîòåêàåò àäñîðáöèÿ àçîòà.
Èçîòåðìû àäñîðáöèè àçîòà áûëè èñïîëüçî-
âàíû òàêæå äëÿ ðàñ÷åòà âåëè÷èí ôðàêòàëüíûõ
ðàçìåðíîñòåé Ä íà èññëåäóåìûõ îáðàçöàõ (ñì.
òàáë.3). Ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî âñå èññëåäóåìûå
îáðàçöû èìåëè ôðàêòàëüíóþ ðàçìåðíîñòü â
äèàïàçîíå 2,09–2,74 è íåçíà÷èòåëüíî îòëè÷à-
ëèñü îò òàêîâûõ äëÿ ïðèðîäíûõ ãëèíèñòûõ ìè-
íåðàëîâ, ãëàóêîíèòà, ãèäðîñëþäû, êîòîðûå èñ-
ñëåäîâàëèñü â [18]. Íàèáîëåå âûñîêîé ôðàê-
òàëüíîé ðàçìåðíîñòüþ õàðàêòåðèçóþòñÿ îáðàç-
öû ÊÑ-4, ÊÑ-10. Ôðàêòàëüíàÿ ðàçìåðíîñòü îá-
ðàçöà ÄÎ (Ä = 2,09) ïðèáëèæàåòñÿ ê ðàçìåðíî-
ñòè ïëîñêîñòè (Ä = 2). Äëÿ äðóãèõ îáðàçöîâ
ôðàêòàëüíàÿ ðàçìåðíîñòü óâåëè÷èâàåòñÿ (äî
2,74), ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá èçìåíåíèè ôîðìû
àãëîìåðàòîâ â îáðàçöàõ îò ïëîñêîé äî îáúåìíîé
(2 Ä > 3 Ä), ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ óãëÿ èç êîêî-
ñîâîãî îðåõà.
Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïîëó÷åííûå íî-
âûå ãèáðèäíûå ìàòåðèàëû, êàê è ðàíåå èçó÷åí-
íûå íàìè êîìáèíèðîâàííûå ñîðáåíòû, ïî ñâîåé
êîíñèñòåíöèè, âÿçêîñòíûì [14, 15], ôðàêòàëü-
íûì õàðàêòåðèñòèêàì, àäñîðáöèîííûì è äðó-
ãèì ôèçèêî-õèìè÷åñêèì ñâîéñòâàì âïîëíå ìî-
ãóò áûòü ïðèãîäíûìè äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â êà-
÷åñòâå ýôôåêòèâíûõ ñîðáöèîííûõ ìàòåðèàëîâ
íîâîãî ïîêîëåíèÿ ñ óëó÷øåííûìè ïîãëîòèòåëü-
íûìè ñâîéñòâàìè.
Âûâîäû
Ñèíòåçèðîâàíû íîâûå ãèáðèäíûå óãëåðîä-
íî-ìèíåðàëüíûå ìàòåðèàëû ñ ðàçíûì ñîîòíîøå-
íèå â íèõ óãëÿ è ãëóáîêîâîäíûõ äîííûõ îñàä-
êîâ (1 : 25, 1 : 50 è 1 : 100). Èñïîëüçîâàíû óã-
ëè ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ (èç äðîáëåíîé
ôðóêòîâîé êîñòî÷êè è êîêîñîâîãî îðåõà), îòëè-
÷àþùèåñÿ õèìè÷åñêîé ïðèðîäîé ïîâåðõíîñòè è
ïîðèñòîé ñòðóêòóðîé.
Èçó÷åíû ñòðóêòóðíûå õàðàêòåðèñòèêè êàê
èñõîäíûõ, òàê è êîìáèíèðîâàííûõ ñîðáåíòîâ;
ïîëó÷åíû âåëè÷èíû óäåëüíîé ïîâåðõíîñòè ïî
ÁÝÒ, îáúåìû è ïîâåðõíîñòè ìèêðî- è ìåçîïîð,
îáùèé îáúåì ïîð ïî áåíçîëó, ðàçìåðû ðàäèóñîâ
ïîð èññëåäóåìûõ ñîðáåíòîâ.
Íàéäåíî, ÷òî èñõîäíûå êîìïîíåíòû ãèá-
ðèäíûõ ìàòåðèàëîâ áûëè ìèêðîïîðèñòûìè
(ÄÎ, ÊÀÓì, Chàêò, Chîê) è ìåçîïîðèñòûìè
(ñïåöèàëüíî îáðàáîòàííûé óãîëü Chìå).
Çà ñ÷åò íàëè÷èÿ â ãèáðèäíûõ ñîðáåíòàõ óã-
ëåðîäíîé ñîñòàâëÿþùåé óëó÷øàëèñü èõ ñòðóê-
òóðíûå ïîêàçàòåëè: ñ óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà
óãëÿ â êîìïîçèòàõ óâåëè÷èâàëàñü óäåëüíàÿ ïî-
âåðõíîñòü ñèíòåçèðîâàííûõ ÊÑ, à òàêæå óëó÷-
øàëàñü ñîðáöèîííàÿ àêòèâíîñòü ïî îòíîøåíèþ
ê ìåòèëåíîâîìó ãîëóáîìó, èîäó è àçîòó.
Íà îñíîâàíèè ïîñòðîåííûõ èçîòåðì àäñîðá-
öèè àçîòà áûëè ðàññ÷èòàíû âåëè÷èíû ïîâåðõ-
íîñòíûõ ôðàêòàëüíûõ ðàçìåðíîñòåé Ä èññëå-
äóåìûõ îáðàçöîâ. Íàéäåíî, ÷òî îáðàçöû ïðîÿâ-
ëÿþò ïîâåðõíîñòíóþ ôðàêòàëüíîñòü, à âåëè÷è-
íû Ä èçìåíÿþòñÿ â ïðåäåëàõ 2,09–2,74 è ìàëî
÷åì îòëè÷àþòñÿ îò Ä ïðèðîäíûõ ãëèíèñòûõ ìè-
íåðàëîâ.
Îïðåäåëåíû âåëè÷èíû ýíåðãèé àêòèâàöèè
àäñîðáöèè àçîòà íà èññëåäóåìûõ ãèáðèäíûõ
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 6 61
Ðèñ.4. Èçîòåðìû àäñîðáöèè àçîòà (ÀN2, ñì3/ã) (à) è ðàñ-
ïðåäåëåíèå ïîð dV/dIgr ïî ðàäèóñàì (r, íì) (á) íà àêòèâè-
ðîâàííîì óãëå Chàêò è íà äîïîëíèòåëüíî àêòèâèðîâàííîì
îáðàçöå Chìå: 1— Chàêò; 2 — Chìå.
Ðèñ.5. Çàâèñèìîñòü ñîðáöèè ìåòèëåíîâîãî ãîëóáîãî (Àìã) (à)
è èîäà (ÀI2) (á) íà ÊÑ îò ñîäåðæàíèÿ óãëÿ â íèõ (Ñ, %): 1—
Chîê; 2 — Chàêò; 3 — Chìå; 4 — ÊÀÓì.
ñîðáåíòàõ. Ïîêàçàíî, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì îáúåìà
ìèêðîïîð â ñîðáåíòàõ Åàêò óìåíüøàåòñÿ ñ 22,6
äî � 13,5 êÄæ/ìîëü, à àäñîðáöèîííàÿ ñïîñîá-
íîñòü ê N2 âîçðàñòàåò.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ñòàâèöêàÿ Ñ.Ñ., Ïåòðåíêî Ò.Ï., Ãåðàñèìåíêî
Í.Â., Äàâûäîâ Â.È. Ïîëó÷åíèå è èññëåäîâàíèå
íîâûõ êîìáèíèðîâàííûõ ýíòåðîñîðáåíòîâ íà îñ-
íîâå ïîðèñòûõ ìîäèôèöèðîâàííûõ óãëåðîäíûõ
âîëîêîí è ñåëåêòèâíûõ ìèíåðàëüíûõ ñîðáåíòîâ
// Æóðí. ïðèêë. õèìèè. — 1995. — Ò. 68,
¹ 11. — Ñ. 1792–1797.
2. Stavitskaya S., Davydov V. Composites dased on po-
rous modified carbon fibres and mineral adsorbents,
their properties and application // Proc. XXII Bi-
ennial Ñonf. on Carbon, Carbon-95, San Diego,
USA. — San Diego, 1995. — P. 536–537.
3. Òàðêîâñêàÿ È.À. Îêèñëåííûé óãîëü. — Êèåâ : Íà-
óê. äóìêà, 1981. — 198 ñ.
4. Òàðàñåâè÷ Þ.È., Îâ÷àðåíêî Ô.Ä. Àäñîðáöèÿ íà
ãëèíèñòûõ ìèíåðàëàõ. — Êèåâ : Íàóê. äóìêà,
1975. — 351 ñ.
5. Ìåëüíèê Ð.Ì., Ëåáîâêà Ñ.Â., Ïàõîâ÷èøèí Ñ.Â.,
Îãåíêî Â.Í. Ìîäåëþâàííÿ òèêñîòðîïíî-ðåîïåê-
ñè÷íîãî ïåðåõîäó êîíöåíòðîâàíèõ íàíîâì³ñíèõ
ãëèíèñòèõ ñóñïåíç³é // Äîï. ÍÀÍ Óêðà¿íè. —
2003. — ¹ 11. — Ñ. 89–113.
6. Ïàõîâ÷èøèí Ñ.Â., Ïðîêîïåíêî Â.À., Ãðèùåíêî
Â.Ô. è äð. Íàíîïîðèñòûå ìèíåðàëüíûå ñîðáåíòû
è èõ ñâîéñòâà // Òåç. êîíô. «Íàíîðîçì³ðí³
ñèñòåìè. Åëåêòðîííà, àòîìíà áóäîâà ³ âëàñòèâîñò³
: ÍÀÍÑÈÑ-2004». — Êè¿â, 2004. — 244 ñ.
7. Ñòàâèöêàÿ Ñ.Ñ., Âèêàð÷óê Â.Ì., Ñòðåëêî Â.Â. è
äð. Ñîðáöèîííûå è áàêòåðèöèäíûå ñâîéñòâà êîì-
ïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ èç äîííûõ îòëîæåíèé è
ìîäèôèöèðîâàííûõ óãëåé // Ýêîòåõíîëîãèè è
ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2008. — ¹ 4. — Ñ. 21–28.
8. ÃÎÑÒ 4453-48. Óãîëü îñâåòëÿþùèé äðåâåñíûé.
9. Ñòðàæåñêî Ä.Í. Àäñîðáöèÿ èç ðàñòâîðîâ íà àêòèâ-
íîì óãëå : Àâòîðåô. äèñ. … ä-ðà õèì. íàóê. — Êè-
åâ, 1951. — 18 ñ.
10. ÃÎÑÒ 4453-74. Óãîëü àêòèâíûé îñâåòëÿþùèé äðå-
âåñíûé ïîðîøêîîáðàçíûé. — Ââåä. 01.01.76.
11. ÃÎÑÒ 6217-74. Óãîëü àêòèâíûé äðåâåñíûé äðîá-
ëåíûé. — Ââåä. 01.01.76.
12. Áàáêî À.Ê., Ïÿòíèöêèé È.Â. Êîëè÷åñòâåííûé
àíàëèç. — Ì. : Âûñø. øê., 1968. — 495 ñ.
13. Ïàò. 84246 Óêð., ÌÏÊ8 Ñ 2 Â 01 J 20/20.
Àäñîðáö³éíèé ïðåïàðàò íà îñíîâ³ àêòèâîâàíîãî
âóã³ëëÿ ³ ïåëî¿äó òà ñïîñ³á éîãî îäåðæàííÿ /
Ñ.Ñ.Ñòàâèöüêà, Â.Â.Ñòðåëêî, Ì.Ò.Êàðòåëü òà ³í.
— Îïóáë. 25.09.08, Áþë. ¹ 18.
14. Ñòàâèöêàÿ Ñ.Ñ., Ñòðåëêî Â.Â., Öûáà Í.Í. è äð.
Èçó÷åíèå ôðàêòàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê è ðåîëîãè-
÷åñêèõ ñâîéñòâ êîìáèíèðîâàííîãî ñîðáåíòà Êàð-
áîäîí è åãî ñîñòàâëÿþùèõ // Æóðí. ïðèêë.
õèìèè. — 2009. — Ò. 82, ¹ 4. — Ñ. 581–587.
15. Ñòàâèöêàÿ Ñ.Ñ., Ñòðåëêî Â.Â., Íèêèïåëîâà Å.Ì.
è äð. Ñèíòåç è èññëåäîâàíèå íîâûõ êîìáèíèðî-
âàííûõ ìàòåðèàëîâ íà îñíîâå ìîäèôèöèðîâàííîãî
óãëÿ è ïðèðîäíûõ îêñèäîâ // Óêð. õèì. æóðí.
— 2009. — Ò. 75, ¹ 11. — Ñ. 29–34.
16. Êåëüöåâ Í.Â. Îñíîâû àäñîðáöèîííîé òåõíèêè. —
Ì. : Õèìèÿ, 1984.
17. Avnir D. The fractal approach to heterogeneous
chemistry. — New York : Jon Willey&Sons, 1989.
18. Van Damme. The fractal approach to heterogeneous
chemistry. — New York : Jon Willey&Sons, 1990.
19. Ïàõîâ÷èøèí Ñ.Â., Ïðîêîïåíêî Â.À., Ãðèùåíêî
Â.Ô. òà ³í. Êîëëî¿äíî-õ³ì³÷í³ òà ë³êóâàëüí³ âëàñòè-
âîñò³ íàíîðîçì³ðíèõ ñèñòåì ãëèíèñòèõ ì³íåðàë³â
// Íàíîñèñòåìè, íàíîìàòåð³àëè, íàíîòåõíîëî㳿.
— 2004. — Ò. 2, ¹ 3. — Ñ. 1069–1074.
20. Ïàõîâ÷èøèí Ñ.Â., Êîðÿêèíà Å.Â., Ïðîêîïåíêî Â.À.
Îïðåäåëåíèå òåêó÷åñòè äèñïåðñèé, ïðîÿâëÿþùèõ
òèêñîòðîïíûå è äèëàòàíòíûå ñâîéñòâà // Êîëëîèä.
æóðí. — 2005. — Ò. 67, ¹ 5. — Ñ. 718–719.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28.04.2010
62 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 6
The Properties Investigation of Novel Composite Materials
on Bottom Sediments and Carbon Sorbents Basis
Stavitskaya S.S., Sych N.V., Vikarchuk V.M.,
Tzyba N.N., Petrenko T.P.
The Institute of Sorbtion and Endoecology Problems of NASU, Kiev
The structural and sorption properties of novel carbon-mineral adsorbents experimental
samples are investigated. The adsorbents sorbtion activity relative to marker-substances
(methane blue, iodine, nitrogen) is investigated. The values of fractal dimensions and ac-
tivation energy of adsorption on initial and combined adsorbents by obtained nitrogen
adsorption isotherms are calculated.
Key words: carbon-mineral adsorbents, structural and sorption properties, bottom
sediments.
Received April 28, 2010
|