Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства
В данной работе исследована возможность получения из промышленных смол активных углей с различными структурными характеристиками и выявлена селективность их сорбционного действия по отношению к некоторым веществам....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 1983 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1983
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182711 |
| 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: | Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства / Л.С. Иванова, И.В. Яковлева, А.И. Грабовский, С.Л. Грабчак, И.А. Тарковская, В.А. Струпинский // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 7. — С. 715-719. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-182711 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Иванова, Л.С. Яковлева, И.В. Грабовский, А.И. Грабчак, С.Л. Тарковская, И.А. Струпинский, В.А. 2022-01-16T20:05:18Z 2022-01-16T20:05:18Z 1983 Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства / Л.С. Иванова, И.В. Яковлева, А.И. Грабовский, С.Л. Грабчак, И.А. Тарковская, В.А. Струпинский // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 7. — С. 715-719. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182711 541.183 В данной работе исследована возможность получения из промышленных смол активных углей с различными структурными характеристиками и выявлена селективность их сорбционного действия по отношению к некоторым веществам. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства Production of Carbonic Adsorbents from Phenolformaldehyde Polymers and Their Sorption Properties Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства |
| spellingShingle |
Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства Иванова, Л.С. Яковлева, И.В. Грабовский, А.И. Грабчак, С.Л. Тарковская, И.А. Струпинский, В.А. Неорганическая и физическая химия |
| title_short |
Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства |
| title_full |
Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства |
| title_fullStr |
Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства |
| title_full_unstemmed |
Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства |
| title_sort |
получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства |
| author |
Иванова, Л.С. Яковлева, И.В. Грабовский, А.И. Грабчак, С.Л. Тарковская, И.А. Струпинский, В.А. |
| author_facet |
Иванова, Л.С. Яковлева, И.В. Грабовский, А.И. Грабчак, С.Л. Тарковская, И.А. Струпинский, В.А. |
| topic |
Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| publishDate |
1983 |
| language |
Russian |
| container_title |
Украинский химический журнал |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Production of Carbonic Adsorbents from Phenolformaldehyde Polymers and Their Sorption Properties |
| description |
В данной работе исследована возможность получения из промышленных смол активных углей с различными структурными характеристиками и выявлена селективность их сорбционного действия по отношению к некоторым веществам.
|
| issn |
0041–6045 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182711 |
| citation_txt |
Получение углеродных адсорбентов из фенолформальдегидных полимеров и их сорбционные свойства / Л.С. Иванова, И.В. Яковлева, А.И. Грабовский, С.Л. Грабчак, И.А. Тарковская, В.А. Струпинский // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 7. — С. 715-719. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT ivanovals polučenieuglerodnyhadsorbentovizfenolformalʹdegidnyhpolimeroviihsorbcionnyesvoistva AT âkovlevaiv polučenieuglerodnyhadsorbentovizfenolformalʹdegidnyhpolimeroviihsorbcionnyesvoistva AT grabovskiiai polučenieuglerodnyhadsorbentovizfenolformalʹdegidnyhpolimeroviihsorbcionnyesvoistva AT grabčaksl polučenieuglerodnyhadsorbentovizfenolformalʹdegidnyhpolimeroviihsorbcionnyesvoistva AT tarkovskaâia polučenieuglerodnyhadsorbentovizfenolformalʹdegidnyhpolimeroviihsorbcionnyesvoistva AT strupinskiiva polučenieuglerodnyhadsorbentovizfenolformalʹdegidnyhpolimeroviihsorbcionnyesvoistva AT ivanovals productionofcarbonicadsorbentsfromphenolformaldehydepolymersandtheirsorptionproperties AT âkovlevaiv productionofcarbonicadsorbentsfromphenolformaldehydepolymersandtheirsorptionproperties AT grabovskiiai productionofcarbonicadsorbentsfromphenolformaldehydepolymersandtheirsorptionproperties AT grabčaksl productionofcarbonicadsorbentsfromphenolformaldehydepolymersandtheirsorptionproperties AT tarkovskaâia productionofcarbonicadsorbentsfromphenolformaldehydepolymersandtheirsorptionproperties AT strupinskiiva productionofcarbonicadsorbentsfromphenolformaldehydepolymersandtheirsorptionproperties |
| first_indexed |
2025-11-26T20:36:23Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:36:23Z |
| _version_ |
1850773890562785280 |
| fulltext |
которое при Ьо.Ро., ~ 1 значительно упрощается:
WR = k'PR·P~:. (5)
ПО своему 'виду уравнение (5) не отличается от полученного нами
экспериментально уравнения (1).
В результате проведенного исследования было установлено, что
максимальной активностью в реакции окисления н-бутана среди изу
ченных катализаторов обладает нестехиометрическая кобальтхромо
вая шпинель, Активным компонентом этого контакта является кобаль
тит кобальта, образующийся в процессе катализа. Окисление н-бутана
на СОЗСГ204 протекает по адсорбционному механизму Лэнгмюра
Хиншельвуда и описывается кинетическим уравнением с порядком 1,0
по углеводороду и 0,25 по кислороду. Найдена симбатность в свойствах
кобальтхромовой шпинели при окислеиии бутана и бензина.
1. Коденаци Б. М'1 Сакеев В. Н., Коробекой Б. С. Беспламенные каталитические источ
ники тепла.- В КВ.: Проблемы кинетики 11 катализа. Т. 18. М. : Наука, 1981, с. 168
184.
2. Панчишный В. И. Каталитическое обезвреживание отработавших газов двигателей
внутреннего сгорания.- В КН.: Проблемы кинетики и катализа. Т. 18. М.: Наука,
1981, с. 145-168.
3. Исследование каталитических свойств кобальтхромовых шпинелей в отношении ре
акций окисления молекулярным кислородом / Т. В. Андрушкевич, г. К. Боресков,
В. В. Поповский и др.- Кинетика и катализ, 1968,9, вып. З, с. 595-604.
4. Поповский В. В. Закономерности глубокого окисления веществ на твердых окисных
катализаторах.- Там же, 1972, 13, вып, 5, с. 1190-1203.
5. Левин В. А., Вернова Т. П., Цайлингольд А. Л. О каталитической активности окис
лов в реакциях окисления н-бутана.- Там же, БЫП. 2, с. 504-506.
6. Hattori Т., Unako и., Murakami У. Catalytic activity of lantanide oxidcs in oxidation
of butane.- J. of Catalysis, 1976, 42, N 1, р. 60-72.
7. Голодец г. Н., пязницкий ю. И. о систематизации и классификации газовых гете
рогеппо-кагалитических реакций с участием молекулярного кислорода.- Катализ
и катализаторы, 1970, вып. 6, с. 5-17.
8. Структура и каталитические свойства кобальтхромовых катализаторов глубокого
окисления углеводородов / Б. М. Каденаци, К. Н. Спиридонов, М. Д. Шибанова и
др.- В кн.: Гетерогенный катализ: Труды IV Международного симпозиума. София:
Изд-во БАН, 1979, с. 379-388.
9. Голодец Г. И. Гетерогенно-каталитическое окисление органических веществ.- Киев:
Наук. думка, 1978.- 375 с.
10. Киперман С. Л. Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакциЙ.- М. :
Наука, 1964, с. 140, 178, 192, 204.
Институт физической химии
им. л. В. Писаржевского АН УССР, Киев
удк 541.183
ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ
И3 ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ПОЛИМЕРОВ
И ИХ СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
Л. с. Иванова, и. В. Яковлева, А. и. Грабовский, С. Л. Грабчак,
и. А. Тарковекая, В. А. Струпинский
Поступила
17.09.82
Перспективными материалами для получения углеродных сорбентов
с развитой пористой структурой И молекулярно-ситовыми свойствами
являются синтетические полимеры [1]. При термоотверждении они
образуют жесткие пространственно-сетчатые структуры. Карбонизация
этих материалов приводит более чем к 40 %-ному выходу углеродного
остатка, обладающего развитым объемом ультрамикропор и незначи
тельным объемом микро- и мезопор. Среди таких полимеров большой
интерес представляют промышленные фенолформальдегидные смолы.
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, т. 49. N~ 7 715
Однако процессы получения из этого сырья активированного угля с
заданной пористой структурой, а также с селективными свойствами к
определенным веществам или группам веществ изучены недостаточно.
В данной работе исследована возможность получения из промыш
ленных СМОЛ активных углей с различными структурными характери
стиками и выявлена селективность их сорбционного действия по ОТНО
шению к некоторым веществам.
В качсстве исходного фенолформальдегидного полимера использо
вана смола сФ-о 11 (отношение фенола к формалину - 1 : 1, катали
затор -щавелевая кислота). Для получения угля-сырца смолу под
вергали пироливу при ограниченном доступе воздуха. После оконча
ния карбонизации уголь-сырец измельчали, рассеивали и отбирали
для работы фракцию 0,25-0,50 мм.
Основные параметры пористой структуры карбонизата 11 получен
НЫХ на его основе активированных углей определяли из изотерм ад
сорбции и лесорбции паров метилового спирта на сорбционных квар
левых весах (табл. 1)_
Таблица 1
Условия получения и структурные характеристики синтезированных
активированных углей
Условия иктиввции I Структурные конс- Объем пор,
.1 ~бгар при танты см3,г
Обра- Sуд·
эец
Т. се I
I ак гивиро-
\~/o. см'/г I Iмикро-! меэо-
M2 j r
АКТИВИрующий вании, 0/0
реагент [, ч I 8·106
1 0,11 1,61 0,12 0,С3 280
2 750 С02 9 6 0,15 0,40 0,14 0,02 320
3 850 С02 9 26 0,17 0,68 О,15 0,03 360
750
С02 5
0,19 0,84 0,18 0,01 4304
В('ДЯНСЙ пар 2~
16
5
850
С02
5
0,92 0,08 570950 Т 30 0,22 0,22
6 950 С02 9,5 56 0,32 1,14 0,28 0,07 810
7
С02 5
0,48 2,13 0,42 0,05 730850
81'дяiн:й пгр ~
65
в результате пиро.пиза фенолформальдегидного полимера
(табл. 1, образец 1) образуется малопористый карбонизат с небольшой
удельной поверхностью. Для разработки оптимального режима полу
чения угля из фенолформальдегидного полимера выбраны следующие
условия паро ..газовой активации: были использованы углекислый газ
и смесь углекислого газа и водяного пара, при этом активации угле
КИСЛЫМ газом прололжалась от 4 до 9 ч при температурах 750, 850 и
9500 (табл. 1). Часть образцов подвергали активированию паро-газо
вой смесью. вначале подавая углекислый газ в течение 5 ч при задан
ных температурах, а затем водяной пар [2] так, чтобы общий обгар
не превышал 60 ~b. Увеличение обгара более 60 О/О нецелесообразно,
так как сорбционная активность угля с дальнейшим ростом обгара
увеличивается очень медленно, а прочность его зерен существенно сни
жается [3].
Рассчитанные параметры пористой структуры для 'всех синтезиро
ванных адсорбентов подтверждают возможность синтеза из промыш
ленной фенолформальдегидной смолы СФ-Оll углеродных сорбентов
с удельной поверхностью 300-800 м2/г и сорбционным объемом пор
0,15-0,47 см3/г при обгарах, не превышающих 65 О/О, и дают основа
ние отнести синтезированную серию углей к микропористым сорбен
там. Увеличение степени активирования приводит к росту объема МИК
ропор, которые изменяются от 0,12 до 0,42 см3/г. Величина константы
В возрастает при этом от 0,49-10-6 до 2,13-10-6, то есть в процессе
716 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49. Ng 7
активирования образуются микро- и супермикропоры, тогда как мезо
поры начинают заметно развиваться в углях (общий объем выше
0,05 ем3/г) только при повышении температуры до 9500.
ИЗ полученных данных следует, что активация парогазовой сме
сью предпочтительнее активации ОДНИМ только углекислым газом.
Действительно, при сравнении, например, образцов 3 и 4 (см. таб.п. 1)
видно, что в результате последовательного воздействия СО2 и водяного
пара при меньшем обгаре и более низкой температуре обработки мож
но получить угли с лучшими структурными характеристиками, чем при
активации только углекислым газом. Аналогичный эффект (при meHl-)
шем выходе продукта) получается и при более высоки~ температурах
активации (ср. образцы 6 и 7). .
Одной ИЗ возможных перспективных областей применения фенол
формальдегидных углей является, на наш взгляд, гидрометаллургия
золота [4]. Специфика золотосодержащих руд (чрезвычайно низкое
содержание благородных металлов, многокомпонентный состав) опрс
делнет необходимость использования при внедрении сорбционной тех
нологии достаточно емких и селективных сорбентов.
На синтезированных нами углеродных адсорбентах измеряли ве
личину сорбции цианистых комплексов золота, серебра и металлов
примесей - меди, цинка, железа, никеля и кобальта - из растворов
сложного солевого состава ".
Опыты проводили в статических условиях с механическим персме
шиванием при массовых отношениях сорбента и раствора 1: 2000. 13
периодически отбираемых пробах раствора, методом атомно-абсорб
ционной спектрофотометрии определяли содержание металлов, В ра
боте использовали цианистый раствор, содержащий (в мгjл): золота
1,55; серебра 0,19; меди 7,20; цинка 51,0; железа 1,07; никеля 0,88;
кобальта О, 16; цианида-иона 500; окиси кальция 40.
Таблица 2
Сорбция цианистых комплексов металлов на исследованных адсорбентах (t= 120 ч)
с, мг/г
AДcOP~ . ~й' мг/г
'Коэффициент
бент
се",ектИВНОС~
Аи Ag Си Zn Fe Ni C(I ти ПО ЗОЛОТУ
1 2,17 0,26 1,00 9,04 1,04 0,32 0,30 14,13 0,15
2 1,23 0,21 1,03 18,51 1,15 0,29 0,16 22,58 0,05
3 2,08 0,33 1,03 16,31 1,30 0,33 0,24 20,59 0,10
4 2,19 0,15 7,38 25,30 1,03 0,32 0,32 36,69 0,05
5 2,08 0,42 6,44 27,89 1,03 0,39 0,43 38,32 0,05
6 6,74 0,46 6,44 8,09 0,99 0,46 0,42 17,16 0,39
7 14,00 0,43 6,14 24,56 0,94 0,47 0,37 46,91 0,29
КАД 3,02 0,23 19,87 30,40 0,77 1,05 0,14 55,48 0,05
АМ~2Б 5,66 O~O8 6,17 43,21 1,15 2,51 0,37 59,15 0,09
Сорбция практически всех исследованных комплексных цианистых
анионов, кроме гексацианферратов, увеличивается с ростом сорбцион
ного пространства углей (табл. 2, рис. 1), характеризуемого структур
ной константой Wo (см. табл. 1). Довольно быстрое насыщение углей
железом и уменьшение сорбции анионов [Fe(CN)6]'4- по мере активи
рования углей (рис. 1) связвно, возможно, с тем, что ионы
[Fe (CN) 6] 4- сорбируются только на внешней поверхности углей. Инте-
ресные кинетические особенности сорбции наблюдаются для остальных
комплексных ионов. Так, кинетически менее активными, чем другие
исследованные комплексные ионы, являются цианиды меди
* в работе использованы также адсорбенты сравнения, применяемые В настоящее
время в золотодобывающей промышленности: анионит АМ-2Б 11 активированный уголь
КАД·иодныЙ.
УКРАИНСКИl1: ХИ:\-\ИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, гэвз, т. 49, NQ 7 717
4
12
O--__-.....- .-..L.- ~
8
8
[Сu(СN)4]З-. Действительно, сорбция цианида меди на углях начина
ется только спустя длительное время: на образцах 5-7 через 20 ч
контакта угля с раствором, а на малоактивных углях 1 и 2 - через
70 ч (рис. 1); после этого наступает быстрое насыщение адсорбентов.
Поглотительная способность по золоту в ряду углей 1--7 возрастает
(СМ. рис. 1). Максимальная емкость углей (рис. 2) по сумме всех ме
таллов, кроме золота, достигается приблизительно за 70 ч контакта их
комплексных цианистых анионов с адсорбентом. Дальнейшее измене-
о,ие/л
~2
ние емкости угля сопровождается перераспределением сорбированных
ионов в адсорбенте: многозарядные анионы не сорбируются, при этом
некоторые из них вытесняются из адсорбента, а золотоцианистый ком
плекс, имеющий большое сродство к углю [5], продолжает погло
щаться.
По мере прогрессирующего активирования угля его сорбционная
способность по сумме всех металлов увеличивается, а селективность
изменяется в пользу аолотоцианистого комплекса. Если для малоак
тивных в сорбционном отношении образцов углей (1-5) ряд селен-
тивности имеет вид [Zп(СN)4]2->[CU(CN)4]3-> [Au(CN)2]->
>[Fe(CN)6]'4->[Со(СN)4]2->[Ni(СN)4]2->[Аg(СN)2]-и, в основ
ном, соответствует таковому для анионита АМ-2Б, то для образцов
углей 6, 7, отличающихся наиболее развитой пористой структурой, ряд
селективности изменяется: ·[Zn (CN) 4] 2-> [Аи (CN) 2]-> [Си (CN) 4]3->
> [Fe (CN)s] 4-> [Ni (CN) 4] 2-> [Ag(CN) 2] ->{Со (CN) 4.]2- *.
Из приведенных данных следует, что для извлечения золота нз
растворов сложного солевого состава наиболее пригодными из всех
исследованных являются углеродные сорбенты из фенолформальде
гидной смолы СФ~О11, активированные до обгара 50-60 о/о.
* Предпочтительное ПОГ..лощение анионов цинка связано, на наш взгляд, с большим
содержанием цинка в исходном растворе, примерно в 30 раз превышающем концентра
,цию золота.
718 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, М 7
Анализ полученных данных показывает, что несмотря на опреде
ленный параллелизм между увеличением пористости углей (удельной
поверхности, общего объема пор и других характеристик) и их селек-.
тивностью по отношению к золоту, размеры пор не являются опреде
ляющим фактором. Действительно, внутрь зерна сорбента проникают
анионы цианистых комплексов практически всех исследованных метал
лов. При развитии пористости улучшаются кинетические характеристи
ки сорбентов, максимальная емкость угля по сумме всех металлов и
по золоту. В условиях, близких к насыщению, происходит перераспре
деление селективности - анионы цианистого комплекса золота частич
но вытесняют ранее поглощенные ионы цЦ.анидов других металлов.
Все это свидетельствует о том, что фактором, определяющим избира
тельность углей, является взаимодействие поглощенных ионов с угле
родной решеткой.
По-видимому, при описанной активирующей термообработке по
мимо развития пористости получается углеродная поверхность, более
чистая, свободная от поверхностных соединений с кислородом, от
аморфного углерода. Тем самым увеличивается доступность л-электро
нов графитоподобных сеток кристаллитов угля к донорно-акцепторно
му взаимодействию с ионами металлов. Поскольку золотоцианистые
анионы из исследованных комплексов наиболее склонны к такому
взаимодействию [5], то по отношению к ним наблюдается 'Высокая
сорбционная избирательность.
1. Исследование пористой структуры неактивированных углеродных адсорбентов из
промышленных типов фенолформальдегидных смол I т. г. Плаченов. Л. Б. Севрюгов,
М. я. Пулеревич, В. Ф. КареJ1ьская.- Жури. прикл. химии, 1970, 43, Н!! 1, с. 97-101.
2. Дрожалина Н. Д., Булгакова Н. о. Пористая структура торфяных активированных
углей, полученных методом активирования парогазовой СМССЬЮ.- Там же, 1974, 47}
N2 1, с. 162-166.
3. Бутырuн, г. М. Высокопористые углеродные матерналы.- М. : Химия, 1967.- 190 с.
4. Исследование процесса сорбции золота и серебра из цианистых растворов на активи
рованных углях I А. и. Грабовский, л. с. Иванова, Е. С. Мацкевич и др.- Журн,
прикл. химии, 1978, 51, N2 7, с. 1515-1519.
5. Иванова л. С., Грабовский А. Н., Сзорожик Р. К. Сорбция тяжелых металлов из
цианистых растворов.- Адсорбция и адсорбенты, 1980, вып. 8, с. 65-68.
Институт физической химии
им. Л. В. Писаржевского АН ~"CCP, Киев
»лк 541.183.541.128.13
Поступила
26.02.82
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ОКИСЛЕННЫХ УГЛЕЙ
И ИХ СОРБЦИОННЫЕ И КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
и. А. Тарковская, с. с. Ставицкая, г. М. Козуб, В. Е. Гоба,
А. Н. 3авьялов, Б. и. Кояотуша, Т. п. Петренко
Окисленные угли (ОУ) известны как избирательные катионообменники
и эффективные катализаторы ряда реакций [1]. Многие характерные
свойства ОУ связаны с тем, что их поверхностные кислородсодержащие
группы присоединены к проводящему угольному каркасу - графитопо
добной системе конденсированных ароматических колец, содержащих
делокализованные л-электроны [2]. Такое строение углеродного карка
са обусловливает своеобразные электрофизические свойства активных
углей [3], представляющих собой обычно дырочные или смешанные
электронодырочныеполупроводники с малой шириной запрещенной зо
ны. Естественно было полагать, что легкость перемещения электронов
по цепи полисопряженияуглей определяет не только высокую электро
проводность, но и другие свойства, связанные с переносом электронов.
УКРАИНСI(ИFI ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ. 1983. т. 49. Ng 7 719
|