Сорбція індустріального масла спученим графітом
The sorption of industrial oil from its water emulsion by exfoliated graphite was shown to be about 20 g/g what is 3.5 times lower than that in case of pure oil. The material sorption capacity is determined mainly (for 60 %) by specific surface area, the rest (...
Gespeichert in:
| Datum: | 2004 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2004
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/162 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291257867534336 |
|---|---|
| author | Lazareva, N. I. Mysyk, R. D. Shologon, V. I. Yaroshenko, O. P. Savos'kin, M. V. |
| author_facet | Lazareva, N. I. Mysyk, R. D. Shologon, V. I. Yaroshenko, O. P. Savos'kin, M. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "N. I. Lazareva",
"institution": "Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України"
},
{
"author": "R. D. Mysyk",
"institution": "Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України"
},
{
"author": "V. I. Shologon",
"institution": "Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України"
},
{
"author": "O. P. Yaroshenko",
"institution": "Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України"
},
{
"author": "M. V. Savos'kin",
"institution": "Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України"
}
] |
| author_sort | Lazareva, N. I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:41:38Z |
| description | The sorption of industrial oil from its water emulsion by exfoliated graphite was shown to be about 20 g/g what is 3.5 times lower than that in case of pure oil. The material sorption capacity is determined mainly (for 60 %) by specific surface area, the rest (40 %) being provided due to its specific volume. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:30:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
Хімія, фізика та технологія поверхні. 2004. Вип. 10. С.166-169
166
УДК 546.26-162:665.61:541.183
СОРБЦІЯ ІНДУСТРІАЛЬНОГО МАСЛА СПУЧЕНИМ
ГРАФІТОМ
Н.І. Лазарєва, Р.Д. Мисик, В.І. Шологон, О.П. Ярошенко, М.В. Савоськін
Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України
вул. Рози Люксембург 70, 83114 Донецьк, e-mail: nina_lazareva@rambler.ru
Встановлено, що сорбційна ємність спученого графіту при сорбції масла з його
водної емульсії становить близько 20 г/г, що в 3,5 рази менше сорбційної ємності за
чистим маслом. Сорбція масла на 60% визначається питомою поверхнею і на 40% -
питомим об’ємом спученого графіту.
The sorption of industrial oil from its water emulsion by exfoliated graphite was shown to be
about 20 g/g what is 3.5 times lower than that in case of pure oil. The material sorption capacity
is determined mainly (for 60 %) by specific surface area, the rest (40 %) being provided due to
its specific volume.
Вступ
Раніше показано, що спучений графіт (СГ) є високоефективним сорбентом нафти (до
80 г/г) [1-5]. У роботах [6,7] було також запропоновано використання СГ як сорбента
різноманітних типів жирів і масел, проте кількісні дані про сорбцію відсутні. Являє інтерес
вивчення залежності сорбції індустріального масла спученим графітом від його
характеристик і умов одержання. Для практичного застосування таких сорбентів важливим
є також дослідження поведінки СГ при сорбції ним масла у чистому вигляді та з його
водних емульсій.
Експериментальна частина
Зразки сорбентів одержували шляхом нагрівання залишкового бісульфату графіту,
синтезованого за методом [8], у муфельній печі в режимі теплового удару в діапазоні
температур 300-900оС. При 300-500оС зразки витримували в печі протягом 5 хв., а при
600-900оС - протягом 2 хв. Для всіх зразків спученого графіту визначали питому поверхню
(Ssp) і питомий об’єм (Vsp), а також питому сорбцію за індустріальним маслом. Питому
поверхню визначали методом низькотемпературної адсорбції аргону. Питомий об’єм
розраховували як величину, обернену насипній густині сорбента.
Сорбцію індустріального масла І-20 при 20оС вивчали методами прямої сорбції і
сорбції з водної емульсії (рис. 1). У першому випадку до наважки сорбента в склянці
додавали надлишок (25 г) масла і витримували протягом 30 хв.. Потім склянку закривали
перфорованою металевою фольгою і зливали несорбоване масло протягом доби. Кількість
сорбованого масла визначали за збільшенням маси [9]. У другому випадку готували
емульсію в 1 дм3 дистильованої води, варіюючи концентрацію масла в діапазоні
0,08-20 г/дм3, далі вносили близько 0,2 г сорбента і суміш перемішували протягом 15 хв.
Потім сорбент кількісно відфільтровували на паперовому фільтрі, сушили при 100оС і
зважували. За збільшенням маси розраховували величину сорбції. Поглинання масла
167
паперовим фільтром враховували за результатами контрольного експерименту.
Спеціальними експериментами показано, що при висушуванні відсутні втрати сорбованого
масла.
С ГІ-20 ; 25г
30 хв .
а
0,08-20 г/дм3 І-20
СГ 0,2 г
Перемішування,
15 хв.
б
Рис. 1. Схеми експериментів: а - метод прямої сорбції, б - метод сорбції з водної емульсії.
Результати та їхнє обговорення
З використанням методів прямої сорбції і сорбції з водної емульсії було одержано
ізотерми сорбції індустріального масла сорбентом І-20, отриманим при 900 0С. Зазначений
сорбент було обрано для одержання ізотерм з погляду максимального значення його
питомої поверхні, питомого об’єму і максимальної сорбційної спроможності стосовно
нафти [9]. Величини сорбції індустріального масла при кімнатній температурі спученим
графітом, одержаним термоударом залишкового бісульфату графіту при 900оС, в
залежності від співвідношення масло/сорбент та концентрації масла в водній емульсії
наведено на рис. 2.
0
20
40
60
80
0 40 80 120 160
Вихідне співвіднош ення масло/сорбент , г/г
П
ит
ом
а
со
рб
ці
я,
г
/г
а)
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25
Концентрація масла в водній емульсії, г/дм3
П
ит
ом
а
со
рб
ці
я,
г
/г
б)
Рис. 2. Ізотерми сорбції спученим графітом: а - чистого масла; б - його водної емульсії.
Обидві криві є типовими для подібних сорбційних процесів. У випадку прямої сорбції
зі збільшенням масового співвідношення між маслом і сорбентом питома сорбція зростає
практично лінійно до співвідношення 60 г масла на 1 г сорбента (рис. 2, а). На цьому
відрізку кривої тангенс кута нахилу зазначеної залежності близький до одиниці, тобто все
масло, додане до спученого графіту, сорбується ним. При подальшому збільшенні
168
зазначеного співвідношення крива виходить на плато, початок якого відповідає
співвідношенню масло/сорбент близько 100. Сорбційна ємність СГ за індустріальним
маслом становить приблизно 70 г/г. Ця величина близька до сорбційної ємності даного
сорбента за нафтою, визначеної таким же методом у роботі [9].
При сорбції масла з водної емульсії зі збільшенням концентрації приблизно до 4 г/дм3
питома сорбція практично лінійно зростає, а потім виходить на плато (рис. 2, б).
Максимальна сорбційна ємність СГ становить близько 20 г/г вже при концентрації масла в
емульсії 6,7 г/дм3.
Для дослідження залежності сорбції від температури одержання сорбента
використовували водну емульсію з концентрацією масла 6,7 г/дм3, що відповідає початку
плато для СГ, одержаного при 900оС (він має максимальну сорбційну ємність). Структурні
характеристики сорбентів, одержаних при різних температурах, та величини їхньої
сорбційної ємності за маслом з водної емульсії наведено в таблиці.
Таблиця. Характеристики сорбентів, одержаних при різних температурах
Температура
спучення, оС
Питома поверхня
Ssp, м2/г
Питомий об’єм
Vsp, см3/г
Ємність при сорбції масла
з водної емульсії Wsp, г/г
300 10 52 3,3
400 12 122 5,0
500 31 149 10,0
600 41 179 11,0
700 55 222 15,8
800 48 250 16,0
900 67 278 19,8
Сорбційна ємність СГ при сорбції масла з водної емульсії практично лінійно зростає зі
збільшенням температури одержання сорбента. Це обумовлено лінійним ростом питомої
поверхні і питомого об’єму сорбента.
Двохпараметрова лінійна регресійна залежність сорбційної ємності за маслом з його
водної емульсії (W, г/г) для СГ, одержаних при температурах 300-900оС, від їхньої питомої
поверхні і питомого об’єму описується рівнянням W=0,592 Ssp+0,415 Vsp (r=0,995). При
цьому, виходячи зі значень t-критерія Стьюдента при рівні довірчої імовірності 0,95,
коефіцієнт при параметрі Ssp є значимим, а при параметрі Vsp знаходиться на межі
значимості. Останнє, очевидно, пов’язано з наявністю сильної лінійної кореляції між
параметрами Ssp і Vsp (r = 0,95). Проте, одержані дані дозволяють зробити висновок про те,
що при сорбції масла з водної емульсії значущими є величини питомого об’єму сорбента
та його питомої поверхні. Аналіз рівняння регресії показує, що біля 60 % масла сорбується
за рахунок поверхні сорбента і біля 40 % - за рахунок його об’єму.
Сорбційна ємність СГ при сорбції масла з водної емульсії є в 3,5 рази нижчою, ніж у
випадку прямої сорбції. Таке різке зниження сорбційної ємності СГ не може бути
обумовленим переважною сорбцією води, тому що його поверхня є гідрофобною. З цієї
причини навіть при початковій сорбції води вона надалі буде витиснута зі структури СГ
такою гідрофобною рідиною як масло. Ефект істотного зниження сорбції масла з водної
емульсії порівняно з прямою сорбцією, можливо, пов’язаний зі зміною структури СГ
графіту під дією води.
169
Висновки
Спучений графіт є високоефективним сорбентом не лише для нафти, але і для
індустріального масла. При цьому сорбція контролюється як питомим об’ємом, так і
питомою поверхнею сорбента. На практиці як сорбент доцільно використовувати
спучений графіт, що одержаний термоударом при 900оС і має максимальну сорбційну
ємність. Сорбційна ємність такого сорбента за маслом, визначена методом прямої сорбції,
складає близько 70 г/г. При сорбції масла з водної емульсії сорбційна ємність складає
близько 20 г/г, що є також достатньою для ефективного застосування таких сорбентів.
Література
1. Toyoda M., Moriya K., Inagaki M. Sorption mechanism of heavy oil into exfoliated graphite //
EUROCARBON 2000, 1st World Conf. on Carbon (July 9-13, 2000, Berlin, Germany): Abstr.
- V. II. - P.697-698.
2. Toyoda M., Inagaki M. Heavy oil sorption using exfoliated graphite. New application of
exfoliated graphite to protect heavy oil pollution // Carbon. - 2000. - V. 38, N 2. - Р.199-210.
3. Toyoda M., Moriya K., Aizawa J. Sorption and recovery of heavy oil by using exfoliated
graphite. I. Maximum sorption capacity // Desalination. - 2000. - V. 128, N 3. - Р.205-211.
4. Tryba B., Kalenczuk R.J., Morawski A.W. Particle size influence on properties of exfoliated
graphite-H2SO4 for heavy oil sorption // 11th Int. Symp. Intercalated Compounds (May 27-31,
2001, Moscow, Russia): Abstr. - P.104.
5. Pat. USA 6306264 (2001). Method for producing expanded graphite / Kwon Y.B.,
Kwon O.Y., Choi S.W.
6. Pat. UK 2149769 (1985). Method of converting waste liquid into solid form / Atkinson A.W.
7. Pat. USA 5282975 (1994). Removal of oil from water / Maryasin I., Sandbank E., Shelef G.
8. Пат. України 34777 (2001). Спосіб одержання спученого графітового сорбента для
нафти та нафтопродуктів / Ярошенко О.П., Савоськін М.В., Шологон В.І.
9. Savoskin M.V., Yaroshenko A.P., Shologon V.I. Oil sorption from water surface by expanded
graphite // EUROCARBON 2000, 1st World Conf. on Carbon (July 9-13, 2000, Berlin,
Germany): Abstr. - V. II. - P.673-674.
УДК 546.26-162:665.61:541.183
УДК 546.26-162:665.61:541.183
УДК 546.26-162:665.61:541.183
УДК 546.26-162:665.61:541.183
Н.І. Лазарєва, Р.Д. Мисик, В.І. Шологон, О.П. Ярошенко, М.В. Савоськін
Результати та їхнє обговорення
Висновки
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-162 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:04:47Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/f4/717984141e91f4ae59b5e8f3bf174df4.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-1622018-11-27T09:41:38Z Sоrption of industrial oil with exfoliated graphite Sоrption of industrial oil with exfoliated graphite Сорбція індустріального масла спученим графітом Lazareva, N. I. Mysyk, R. D. Shologon, V. I. Yaroshenko, O. P. Savos'kin, M. V. The sorption of industrial oil from its water emulsion by exfoliated graphite was shown to be about 20 g/g what is 3.5 times lower than that in case of pure oil. The material sorption capacity is determined mainly (for 60 %) by specific surface area, the rest (40 %) being provided due to its specific volume. The sorption of industrial oil from its water emulsion by exfoliated graphite was shown to be about 20 g/g what is 3.5 times lower than that in case of pure oil. The material sorption capacity is determined mainly (for 60 %) by specific surface area, the rest (40 %) being provided due to its specific volume. Встановлено, що сорбційна ємність спученого графіту при сорбції масла з його водної емульсії становить близько 20 г/г, що в 3,5 рази менше сорбційної ємності за чистим маслом. Сорбція масла на 60% визначається питомою поверхнею і на 40% - питомим об’ємом спученого графіту. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2004-06-16 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/162 Surface; No. 10 (2004): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 166-169 Поверхность; № 10 (2004): Химия, физика и технология поверхности; 166-169 Поверхня; № 10 (2004): Хімія, фізика та технологія поверхні; 166-169 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/162/161 Авторське право (c) 2004 Н.І. Лазарєва, Р.Д. Мисик, В.І. Шологон, О.П. Ярошенко, М.В. Савоськін |
| spellingShingle | Lazareva, N. I. Mysyk, R. D. Shologon, V. I. Yaroshenko, O. P. Savos'kin, M. V. Сорбція індустріального масла спученим графітом |
| title | Сорбція індустріального масла спученим графітом |
| title_alt | Sоrption of industrial oil with exfoliated graphite Sоrption of industrial oil with exfoliated graphite |
| title_full | Сорбція індустріального масла спученим графітом |
| title_fullStr | Сорбція індустріального масла спученим графітом |
| title_full_unstemmed | Сорбція індустріального масла спученим графітом |
| title_short | Сорбція індустріального масла спученим графітом |
| title_sort | сорбція індустріального масла спученим графітом |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/162 |
| work_keys_str_mv | AT lazarevani sorptionofindustrialoilwithexfoliatedgraphite AT mysykrd sorptionofindustrialoilwithexfoliatedgraphite AT shologonvi sorptionofindustrialoilwithexfoliatedgraphite AT yaroshenkoop sorptionofindustrialoilwithexfoliatedgraphite AT savoskinmv sorptionofindustrialoilwithexfoliatedgraphite AT lazarevani sorbcíâíndustríalʹnogomaslaspučenimgrafítom AT mysykrd sorbcíâíndustríalʹnogomaslaspučenimgrafítom AT shologonvi sorbcíâíndustríalʹnogomaslaspučenimgrafítom AT yaroshenkoop sorbcíâíndustríalʹnogomaslaspučenimgrafítom AT savoskinmv sorbcíâíndustríalʹnogomaslaspučenimgrafítom |