Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі

Показано ефективність докавітаційного ультразвукового (УЗ) опромінення для подрібнення дрібнодисперсних вугільних матеріалів. Результати подрібнення залежать від наданої енергії водно-вугільній суспензії та процентного вмісту вугілля у ній. Встановлено, що у залежності від поставленої задачі і врахо...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
Hauptverfasser:	Бордун, І.М., Корецький, Р.М., Пташник, В.В., Садова, М.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2014
Schriftenreihe:	Физическая инженерия поверхности
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103571
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі / І.М. Бордун, Р.М. Корецький, В.В. Пташник, М.М. Садова // Физическая инженерия поверхности. — 2014. — Т. 12, № 2. — С. 246-252. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-103571
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1035712016-06-21T03:02:38Z Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі Бордун, І.М. Корецький, Р.М. Пташник, В.В. Садова, М.М. Показано ефективність докавітаційного ультразвукового (УЗ) опромінення для подрібнення дрібнодисперсних вугільних матеріалів. Результати подрібнення залежать від наданої енергії водно-вугільній суспензії та процентного вмісту вугілля у ній. Встановлено, що у залежності від поставленої задачі і враховуючи взаємозв’язок між параметрами опромінення, можна досягнути зміни гранулометричного складу активованого вугілля у потрібному напрямку. Незалежно від обраного режиму УЗ опромінення спостерігалося зменшення зольності та зростання кислотності поверхні обробленого вугілля. Встановлено, що зміна гідрофільної поверхні пор залежить від енергії УЗ впливу, а також процентного вмісту активованого вугілля у суспензіях. Показано эффективность докавитационного ультразвукового (УЗ) облучения для измельчения мелкодисперсных угольных материалов. Результаты измельчения зависят от переданной энергии водно-угольной суспензии и процентного содержания угля в ней. Установлено, что в зависимости от поставленной задачи и учитывая взаимосвязь между параметрами облучения, можно добиться изменения гранулометрического состава активированного угля в нужном направлении. Независимо от выбранного режима УЗ облучения наблюдалось уменьшение зольности и увеличение кислотности поверхности обработанного угля. Установлено, что изменение гидрофильной поверхности пор зависит от энергии УЗ воздействия, а также процентного содержания активированного угля в суспензиях. The efficiency of precavitational ultrasound (U) irradiation for crushing of finely dispersed coal materials is showed. The crushing results depend on the provided energy by coal-water suspension and on the percentage of carbon in it. It is established that you can achieve a change of granulometric composition of activated carbon in the right direction depending on this task and considering the relationship between exposure parameters. Decrease in ash content and growth of surface acidity of the treated carbon is observed, independently of the selected mode U irradiation. It was established that the change in pore hydrophilic surface depends on the energy of U influence, and the percentage of activated carbon in the suspensions. 2014 Article Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі / І.М. Бордун, Р.М. Корецький, В.В. Пташник, М.М. Садова // Физическая инженерия поверхности. — 2014. — Т. 12, № 2. — С. 246-252. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103571 661.183.2:621.9.048.6 uk Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Показано ефективність докавітаційного ультразвукового (УЗ) опромінення для подрібнення дрібнодисперсних вугільних матеріалів. Результати подрібнення залежать від наданої енергії водно-вугільній суспензії та процентного вмісту вугілля у ній. Встановлено, що у залежності від поставленої задачі і враховуючи взаємозв’язок між параметрами опромінення, можна досягнути зміни гранулометричного складу активованого вугілля у потрібному напрямку. Незалежно від обраного режиму УЗ опромінення спостерігалося зменшення зольності та зростання кислотності поверхні обробленого вугілля. Встановлено, що зміна гідрофільної поверхні пор залежить від енергії УЗ впливу, а також процентного вмісту активованого вугілля у суспензіях.
format	Article
author	Бордун, І.М. Корецький, Р.М. Пташник, В.В. Садова, М.М.
spellingShingle	Бордун, І.М. Корецький, Р.М. Пташник, В.В. Садова, М.М. Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі Физическая инженерия поверхности
author_facet	Бордун, І.М. Корецький, Р.М. Пташник, В.В. Садова, М.М.
author_sort	Бордун, І.М.
title	Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі
title_short	Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі
title_full	Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі
title_fullStr	Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі
title_full_unstemmed	Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі
title_sort	зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після уз опромінення у докавітаційному режимі
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2014
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103571
citation_txt	Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі / І.М. Бордун, Р.М. Корецький, В.В. Пташник, М.М. Садова // Физическая инженерия поверхности. — 2014. — Т. 12, № 2. — С. 246-252. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT borduním zmínagranulometričnogoskladutagídrofílʹnostíaktivovanogovugíllâpíslâuzopromínennâudokavítacíjnomurežimí AT korecʹkijrm zmínagranulometričnogoskladutagídrofílʹnostíaktivovanogovugíllâpíslâuzopromínennâudokavítacíjnomurežimí AT ptašnikvv zmínagranulometričnogoskladutagídrofílʹnostíaktivovanogovugíllâpíslâuzopromínennâudokavítacíjnomurežimí AT sadovamm zmínagranulometričnogoskladutagídrofílʹnostíaktivovanogovugíllâpíslâuzopromínennâudokavítacíjnomurežimí
first_indexed	2025-07-07T14:04:58Z
last_indexed	2025-07-07T14:04:58Z
_version_	1836997252149673984
fulltext	ЗМІНА ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ТА ГІДРОФІЛЬНОСТІ АКТИВОВАНОГО ВУГІЛЛЯ... ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2246 © Бордун І. М., Корецький Р. М., Пташник В. В., Садова М. М., 2014 246 УДК 661.183.2:621.9.048.6 ЗМІНА ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ТА ГІДРОФІЛЬНОСТІ АКТИВОВАНОГО ВУГІЛЛЯ ПІСЛЯ УЗ ОПРОМІНЕННЯ У ДОКАВІТАЦІЙНОМУ РЕЖИМІ І. М. Бордун, Р. М. Корецький, В. В. Пташник, М. М. Садова Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Надійшла до редакції 17. 06. 2014 Показано ефективність докавітаційного ультразвукового (УЗ) опромінення для подрібнення дріб нодисперсних вугільних матеріалів. Результати подрібнення залежать від наданої енергії вод но-вугільній суспензії та процентного вмісту вугілля у ній. Встановлено, що у залежності від поставленої задачі і враховуючи взаємозв’язок між параметрами опромінення, можна досяг- ну ти зміни гранулометричного складу активованого вугілля у потрібному напрямку. Незалеж- но від обраного режиму УЗ опромінення спостерігалося зменшення зольності та зростання ки слотності поверхні обробленого вугілля. Встановлено, що зміна гідрофільної поверхні пор за лежить від енергії УЗ впливу, а також процентного вмісту активованого вугілля у суспензіях. Ключові слова: активоване вугілля, ультразвукове опромінення, поверхневі групи, фрак ці о- ну вання. ИЗМЕНЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА И ГИДРОФИЛЬНОСТИ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ ПОСЛЕ УЗ ОБЛУЧЕНИЯ В ДОКАВИТАЦИОННОМ РЕЖИМЕ И. М. Бордун, Р. Н. Корецкий, В. В. Пташник, М. М. Садовая Показано эффективность докавитационного ультразвукового (УЗ) облучения для измельче- ния мелкодисперсных угольных материалов. Результаты измельчения зависят от переданной энер гии водно-угольной суспензии и процентного содержания угля в ней. Установлено, что в за висимости от поставленной задачи и учитывая взаимосвязь между параметрами облучения, мож но добиться изменения гранулометрического состава активированного угля в нужном на- пра влении. Независимо от выбранного режима УЗ облучения наблюдалось уменьшение золь- но сти и увеличение кислотности поверхности обработанного угля. Установлено, что измене- ние гидрофильной поверхности пор зависит от энергии УЗ воздействия, а также процентного со держания активированного угля в суспензиях. Ключевые слова: активированный уголь, ультразвуковое облучение, поверхностные группы, фра кционирование. CHANGING OF THE GRANULOMETRIC COMPOSITION AND HYDROPHILIC OF ACTIVATED CARBON AFTER ULTRASOUND IRRADIATION IN PRECAVITATIONAL REGIME I. M. Bordun, R. M. Koretsky, V. V. Ptashnyk, M. M. Sadova The efficiency of precavitational ultrasound (U) irradiation for crushing of finely dispersed coal ma- te rials is showed. The crushing results depend on the provided energy by coal-water suspension and on the percentage of carbon in it. It is established that you can achieve a change of granulometric com position of activated carbon in the right direction depending on this task and considering the relationship between exposure parameters. Decrease in ash content and growth of surface acidity of the treated carbon is observed, independently of the selected mode U irradiation. It was es ta blished that the change in pore hydrophilic surface depends on the energy of U influence, and the percentage of activated carbon in the suspensions. Keywords: activated carbon, ultrasound irradiation, surface group, fractionation. І. М. БОРДУН, Р. М. КОРЕЦЬКИЙ, В. В. ПТАШНИК, М. М. САДОВА ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2 247 ВСТУП Матеріали на основі вуглецю знаходять ши- ро ке застосування у промисловості завдяки уні кальним текстурним і хімічним властиво- с тям поверхні, які залежать від вибору ме- то ду отримання та активації вихідного ма- те ріалу і можуть суттєво змінюватися. У про цесі карбонізації та активації вуглецевих ма теріалів отримуються різні види вугілля, які мають різні властивості поверхневих груп, різну ступінь обгару, різний розподіл пор. Недоліком основних методів активації є втрати внаслідок вигорання значної части- ни вихідної вуглецевовмісної сировини, а та кож складність керування властивостями от римуваного вугілля. Тому на перше місце в технологічних процесах поряд з дешевиз- ною та екологічністю починають виходити ме тоди модифікації вже отриманих вуглеце- вих матеріалів [1—3]. Для модифікації найчастіше викори сто- вую ться різні кислоти [4, 5] та тер мо об- роб лен ня при підвищених температурах у кон троль ованих атмосферах [4, 6, 7]. Таке об роблення суттєво змінює в першу чергу на явні поверхневі групи, оскільки, як за- зна чено в [7], активоване вугілля (АВ) з по- верхневими группами є на два порядки ак- тивнішим, ніж АВ з однорідною поверхнею у багатьох окисно-відновних та кислот но- основних реакціях. Однак, з розширен ням областей застосування вуглецевих ма- теріалів все частіше використовуються еко- логічні технології оброблення, засновані на різноманітних фізичних впливах на речови- ну [2, 8], серед яких важливе місце посідають ультразвукові (УЗ) технології [9—11]. Вико- ристання УЗ спрощує конструкцію реакто- ра, підвищує його надійність і довговічність, знижує витрати енергії, прискорює ма со об- мін ні процеси тощо. МЕТОДИКА УЗ ОПРОМІНЕННЯ ДИСПЕРСНИХ МАТЕРІАЛІВ УЗ диспергування АВ марки БАУ-А здій- снювали в установці на основі сферичного резонатора, виготовленого з кераміки мар- ки ТБК-3, з резонансною частотою 22 кГц. Перемішування вугільного порошку під час роботи резонатора реалізовували за допомогою магнітного перемішувача. Ди- спер сію готували на основі дегазованої ди- стиль ованої води та полідисперсного АВ, про сіяного крізь сито 100 мкм. У процесі УЗ опромінення системі на да- є ться енергія і встановлення залежності між ці єю енергією і продуктами подрібнення є важливою задачею. Ось чому для вивчен ня взаємозв’язку між енергією, наданою си- сте мі УЗ, та вмістом подрібнених частинок в [12] було використано функцію розподілу подрібнення: , (1) де x(ν') є масовою часткою отриманих дріб- нодисперсних частинок, ω(ν) є роз по ділом подрібнюваних частинок за розміром, Ω(ν, ν') — функція розподілу грубих фраг мен тів под рібнення. З урахуванням цього розподілу можна шля хом інтегрування знайти вміст под- ріб нених частинок у дисперсії, що під- да валася УЗ впливу, а також розрахувати енер госпоживання на одиницю маси диспер- го ваних частинок Еm [12]: , (2) де Сs — об’ємна концентрація твердих ча- стинок, H – константа пропорційності ве- личини подрібнення, яка залежить від се- ред нього розміру частинок, ρр — густина ма теріалу, fp — об’ємна частка подрібнених частинок. Формула (2) була розрахована для ка ві- та ційного режиму УЗ впливу, вона показує важливе значення величини наданої системі енергії та концентрації частинок у дисперсії. Було запропоновано ці ідеї перевірити і для до кавітаційного режиму опромінення. Пи- то ма потужність п’єзокерамічного резона- тора, в якому проводили УЗ опромінення, ста новила 0,1 Вт/см2. Концентрація твер- дих частинок у суспензіях складала 10 %, 20 % і 30 % за об’ємом, а кожну суспензію піддавали УЗ опроміненню енергією з ді а па- зо ну 4—25 кДж. Для визначення гранулометричного складу використовували просівну машину, [ ]β( , ') ( ') ω( ) 1 ( ') Ω( , ')x xν ν = ν ⋅ ν + − ν ⋅ ν ν 0,62 ( ) 620 ln(1 ) ρm p p S E t f H C ε = − − ЗМІНА ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ТА ГІДРОФІЛЬНОСТІ АКТИВОВАНОГО ВУГІЛЛЯ... ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2248 облад нану послідовно розміщеними ситами з отворами вічок 100, 90, 80, 63 і 40 мкм для відповідного виділення фракцій. Визначен- ня зольності активованого вугілля про во - дилося відповідно з [13]. Суть методу по- ля гає в озоленні наважки зразка у муфелі шля хом прожарювання зольного залишку до пос тійної ваги за температури 800 ± 25 °С і зва жуванні залишку. Визначення водневого показника рН водної витяжки вугілля прово- дили за методикою, описаною в [14] для де- рев ного вугілля. Для вимірювання рН вико- ристовували рН-метр марки рН-301. Частку гідрофільних пор, як правило, ви- значають за кількістю поглинутої води зра- зком, виготовленим з АВ, унаслідок довго- три валого вимочування. Загальний об’єм до ступних для рідини пор визначають при ви мочуванні у рідині, яка добре змочує по- вер хню АВ. У наших дослідженнях викори- стовували гептан, а розрахунок гідрофільно- гідрофобних властивостей здійснювали за методикою [15]. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ Під дією інтенсивних стискувань і розши- рень, викликаних УЗ, твердий матеріал під- дається деформації. Цей механізм відомий як ректифікаційна дифузія і використовується в акустичній сушці і зневодненні, а також в ін- ших процесах, де відбувається міграція во- логи. Щільні матеріли зазвичай руйнуються під акустичним тиском. Мікроскопічні ка- на ли створюються в напрямках нормалі до по ширення хвилі протягом розрідження або паралельно поширенню хвилі в період стис- нення. Провівши УЗ опромінення для суспензії із вмістом матеріалу 10 %, 20 % і 30 % з різ- ними енергіями впливу, було визначено гра- нулометричний склад кожного зразка після оброблення. Дані по основних фракціях пред ставлені на рис. 1 та рис. 2. По осях ор- ди нат відкладено відносний вміст у пробі фра кції за масою. Отриманий фракційний склад зразків свідчить про ефективний вплив УЗ опромінення у докавітаційному ре жимі на подрібнення досліджуваного де- рев ного АВ. З встановлених залежностей видно, що після надання енергії у 12,5 кДж для всіх об’ємних концентрацій вміст фракції 90— 100 мкм практично прямує до нуля. Зі збіль- шенням наданої енергії вміст дрібних фра- кцій зростає, хоча найбільшого значення на буває вміст фракції 40—63 мкм. Тобто на першому етапі відбувається ефективне руй- нування великих частинок, а далі проходить поступове «відколювання» малих частинок, про що свідчить динаміка зміни відносного вміс ту фракції 40—63 мкм. Причому з рис. 2 видно, що ефективність подрібнення на по- чат кових етапах є високою як для великої кон центрації вихідного вугілля, так і для мі- німальної у проведених дослідженнях, а для проміжного значення концентрації ефек тив- ність є меншою. Хімічні зміни у воді при докавітаційному ре жимі описані в [16]. У ній з’являються ак- тивні радикали та інші продукти розкладан- ня молекул. Насичення розчину киснем в га зовій фазі, окрім радикалів НО*, ініціює ут ворення пероксидних радикалів; потім 0,5 10 % 20 % 30 % E, кДж 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Вм іс т ф ра кц ії, в . о . Рис. 1. Зміна вмісту фракції 90—100 мкм у пробах 0,8 Е, кДж 10 % 20 % 30 % 0,6 0,4 0,2 0,0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Вм іс т ф ра кц ії, в . о . Рис. 2. Зміна вмісту фракції 40—63 мкм у пробах І. М. БОРДУН, Р. М. КОРЕЦЬКИЙ, В. В. ПТАШНИК, М. М. САДОВА ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2 249 відбувається рекомбінація радикалів на по- верхні розділу або в об’ємі розчину до перо- ксиду водню. Вивчення сонохімії водних роз чинів [17] підтверджує вказані можливі хі мічні реакції під час УЗ опромінення. Вплив утворених внаслідок УЗ оп ро- мі нення окисників на АВ буде проявляти- ся, в першу чергу, у зміні хімічного складу поверхні та поверхневих груп. Хімічні ре а- кції будуть проходити як з водорозчинними, так і з нерозчинними складовими АВ, а це спричинятиме зміну рН та зольності до слід- жу ваних матеріалів. Вміст золи є суттєвим параметром, який впливає на характеристики матеріалу, ад же великий вміст золи значно зменшує до сту п- ність пор для руху іонів, гідрофільність ма- те ріалу і його електричну провідність. На рис. 3 показано вміст золи в залежності від ре жимів опромінення. Як видно, вихідний ма теріал містив достатньо велику кількість зо ли, але внаслідок опромінення УЗ її вміст зменшувався. Найсуттєвіше зменшен ня вмі- сту золи порівняно із вихідним ма те ріалом спостерігалося у 30 % розчині су спен зії і енергії впливу у 24,3 кДж, однак, й ін ші ре- жими сприяють достатньо хорошому змен- шенню зольності зразків. Вплив на водорозчинні складові поверхні АВ встановлено вимірюванням воднево- го показника вугілля шляхом визначення рН водної витяжки. рН вихідного необроб- леного вугілля становив 9,29, що вказує на ос новні властивості поверхні АВ. Після УЗ опромінення все вугілля окиснилося — найбільше зменшився рН АВ при 10 % вмісті у суспензії — до 8,29 (рис. 4). Це означає, що іони-окисники, утворені під час УЗ оп ромінення, провзаємодіяли як з нероз- чинними, так і з розчинними складовими по верхні досліджуваних матеріалів, змен- ши в ши і зольність, і рН. Отже, вищевказана поведінка АВ повинна мати відображення у змі ні гідрофільних та гідрофобних власти- востей поверхні. Оскільки вуглець є неполярною речови- ною, то окиснення поверхні вуглецевих ма- те ріалів не впливає на адсорбцію неполяр- них речовин, і, отже, змочуваність ними ву гілля. Характер адсорбції полярних речо- вин, наприклад, водяної пари, істотно зале- жить від присутності хемосорбованого кис- ню чи кисневмісних поверхневих груп [18, 19]. Передбачається, що адсорбція води на ву глецевих матеріалах протікає за кластер- ним механізмом шляхом утворення водне- вих зв’язків з кисневмісними поверхневими спо лу ками. Кожна адсорбована молекула во- ди є вто ринним адсорбційним центром, здат- ним утворювати водневі зв’язки з іншими мо ле ку лами води. Зростання цих кластерів, а по тім їх злиття призводить до утворення моно ша ру води на поверхні стінок мі кро пор. Вважається, що для молекул води, ад сор бо- ваних вторинними центрами, енергетич но вигідніший перехід до незаповненої во дою поверхні мікропор. Тому пошарове запо- внення водою поверхні мікропор від бу ва- є ться після утворення на їх стінках моно- шару. Ця принципова відмінність в моделях ад сорбції пари неполярних рідин і води на ву глецевій поверхні зумовлена практичною 10 % 20 % 30 % Е, кДж 2,6 2,8 2,4 2,2 2,0 1,8 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Зо ль ні ст ь, % Рис. 3. Залежність зольності вугілля від енергії УЗ опромінення 1,0 10 % 20 % 30 % –∆ pH 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 E, кДж Рис. 4. Зменшення рН вугілля після УЗ опромінення відносно рН вихідного вугілля ЗМІНА ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ТА ГІДРОФІЛЬНОСТІ АКТИВОВАНОГО ВУГІЛЛЯ... ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2250 відсутністю в останньому випадку дис пер- сійних взаємодій. Тому загальна величина доступних для за повнення рідиною пор АВ визначається шляхом вимочування у неполярній речовині, яка добре змочує поверхню. Визначення та- кої загальної пористості було проведено за до помогою гептану, отримані результати на- ве дено на рис. 5. Як видно з рис. 5, загальна пористість змі- нюється по різному в залежності від процен- т ного вмісту АВ у суспензії та наданої УЗ енер гії. Кількість доступних рідині пор зро- стає при 30 % вмісті АВ, а при 10 % та 20 % вмісті — зменшується. Визначення кількості гідрофільних пор є ва жливою складовою дослідження впливу УЗ опромінення на властивості АВ, оскільки чим більша кількість їх буде, тим ефективніше ад сорбуватимуться водні розчини чи елек- троліти. На рис. 6 показано залежність час т ки гідрофільних пор порівняно з віль ним об’є- мом досліджуваних вуглецевих ма те рі алів. З наведених залежностей видно, що збіль- шен ню кількості гідрофільних пор спри яє об роблення 10 % суспензії в усіх режи мах. Графічна залежність також дозволяє зроби- ти висновок, що тривалість УЗ впливу є сут- тєвим параметром, оскільки незалежно від концентрації суспензії спостерігається під ви- щення частки гідрофільних пор. Отже, порівнявши рис. 5 та рис. 6, ба чи мо протилежну картину поведінки рі дин при про сочуванні АВ для 10 % та 30 % його вмісту у суспензії. При 10 % вмі сті АВ утворюється більша кількість іо нів-окисників на одиницю маси вугіл ля, що зумовлює сильніше окис- нення поверхні і збільшення гідрофільності АВ. Підтвердженням цього є рис. 6. Зі збіль- шенням вмісту АВ до 30 % кількість іонів на одиницю маси зменшується, однак, за ра- хунок більшої кількості частинок вугілля на одиницю об’єму зростає частота їх зіткнень між собою. Це призводить до швидшого подрібнення цих частинок, як видно з по- рів няння графіків поведінки фракції 90— 100 мкм на рис. 1, а, отже, і до суттєвішої зміни пористої структури, що підтверджує рис. 5. ВИСНОВКИ Для збільшення ефективності те хно ло гі ч - них процесів важливим завданням є змен - шен ня енергоспоживання при однако- вому кінцевому ефекті. Ефективність ка ві таційного УЗ опромінення для под ріб- нен ня дрібнодисперсних матеріалів є до - ве деним фактом. УЗ опромінення АВ у до кавітаційному режимі показало ефек тив- ність даного методу для здійснення под ріб- нен ня з метою зміни фракційного складу до сліджуваного вугілля. Незалежно від обра- ного режиму опромінення спостерігється зро стання дисперсності вуглецевого ма те- рі алу. В залежності від поставленої задачі і враховуючи взаємозв’язок між парамет ра ми опромінення можна досягнути зміни грану- лометричного складу деревного АВ у по трі- б ному напрямку. Встановлено, що УЗ опромінення на частоті 22 кГц крім механічної дії спри- чи няє і хімічну. Утворені під час УЗ оп ро- мінення окисники впливають на хімічний Ч ас тк а за по вн ен их п ор , в . о . 0,87 0,84 0,81 0,78 0,75 0,72 0 3 6 Е, кДж 9 12 15 18 21 24 27 10 % 20 % 30 % Рис. 5. Залежність заповнення пор гептаном від ре- жиму УЗ опромінення Вм іс т гід ро ф іл ьн их п ор , в . о . 0,56 0,52 0,48 0,44 0,40 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Е, кДж 10 % 20 % 30 % Рис. 6. Залежність частки гідрофільних пор від ре жи- мів УЗ опромінення І. М. БОРДУН, Р. М. КОРЕЦЬКИЙ, В. В. ПТАШНИК, М. М. САДОВА ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2 251 склад поверхні та поверхневих груп. Від- бу вається взаємодія як з водорозчинними, так і з нерозчинними складовими АВ, що ві дображається на зміні рН та зольності до сліджуваного матеріалу. Незалежно від обраного режиму УЗ опромінення спо сте- рігається зменшення зольності та зрос тан- ня кислотності поверхні обробленого АВ. Оскільки вуглець є неполярною речови- ною, то окислення поверхні вуглецевих ма- те ріалів не впливає на адсорбцію неполяр- них речовин, і, отже, змочуваність ними ву гілля. А характер адсорбції полярних ре- чо вин істотно залежить від присутності хе- мо сорбованого кисню чи кисневмісних по- вер хневих груп. З одержаних даних видно, що частка гідрофільних пор залежить від три валості опромінення, а також процентно- го вмісту АВ у досліджуваних суспензіях — із його зменшенням відбувається суттєвіше окиснення та зростання гідрофільних влас- ти востей поверхні, а зі збільшенням вмісту ву гілля у суспензії — швидше подрібнення АВ і збільшення загального об’єму пор. ЛІТЕРАТУРА 1. Nakamura M., Nakanishi M., Yamamoto K. In fluence of physical properties of activated car bons on characteristics of electric double-la- yer capacitors // Journal of Power Sources. — 1996. — Vol. 60, No. 2. — P. 225—231. 2. Каліцінський В. З., Григорчак І. І., Бор- дун І. М., Матулка Д. В., Чекайло М. В., Ку- лик Ю. О. «Pre-Post» спряжена модифікація по ристої і електронної будови активова- ного вугілля, отриманого з лляного во- локна // Вісник НУ Львівська Політехніка, сер. Електроніка. — 2009. — Т. 646. — С. 77—85. 3. Shaobin Yang Preparation of carbon adsorbents with high surface area and a model for ca l cu- la ting surface area / Shaobin Yang, Haoquan Hu, Guohua Chen // Carbon. — 2002. — Vol. 40. — P. 277—284. 4. Pierson H.O. Handbook of carbon, graphite, di amond and fullerenes // Noyes publications, Park Ridge. — New Jersey, USA, 1994. — 417 p. 5. Беушев А. А., Карчевский Д. Ф., Матве- ев Ю. А. Влияние расхода воздуха и концен- тра ции фосфорной кислоты на выход и свой- ства активированных углей, полученных методом самораспространяющегося высо- котемпературного синтеза // Ползуновский вестник. — 2006. — № 2, ч. 2. — С. 249— 251. 6. Тарковская И. А. Окисленный уголь. — К.: Наук. думка, 1981. — 197 c. 7. Клименко Н. А., Савчина Л. А., Козят- ник И. П., Малышева М. Л., Полякова Т. В. Влияние различных режимов окисления на из менение структурных характеристик ак- тив ного угля // Химия и технология воды. — 2008. — Т. 30, № 5. — С. 478—489. 8. Momma A., Liu Х., Osaka Т., Ushio Y., Sa wa- da Y. Electrochemical modification of active car bon fiber electrode and its application to dou ble-layer capacitor // Journal of Power So- u rces. — 1996. — Vol. 60, No. 2. — P. 249— 253. 9. Gedanken A. Sonochemistry and its application to nanochemistry // Current science. — 2003. — Vol. 85, No. 12. — P. 1720—1722. 10. Margulis M. A. Sonochemistry as a new pro- mi sing area of high energy chemistry // High Energy Chemistry. — 2004. — Vol. 38, No. 3. — P. 135—142. 11. Mason T. J., Cordemans E. D. Ultrasonic in- ten sification of chemical processing and related operations: A review // Trans. I. Chem., E. — 1996. — Vol. 74. — P. 511—514. 12. Kusters K. A., Pratsinis S. E., Thoma S. G., Smith D. M. Energy Size Reduction Laws for Ultrasonic Grinding // Powder technology. — 1994. — Vol. 80. — P. 253—263. 13. Активные угли. Метод определения массо- вой доли золы.: ГОСТ 12596-67 — [Действие c 1967-07-01]. — М.: Комитет стандартиза- ции и метрологии СССР, 1967. — 4 с. 14. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия.: ГОСТ 4453-74 — [Действие c 1976-01-01 ]. — М.: Комитет стандартизации и метроло- гии СССР ,1976. — 22 с. 15. Баранов А. П., Штейнберг Г. В., Багоц- кий В. С. Исследование гидрофобизирован- но го активного слоя газодиффузионного эле ктрода // Электрохимия. — 1971. — Т. 7, № 3. — С. 387—390. 16. Гончарук В. В., Маляренко В. В., Яремен- ко В. А. О механизме воздействия ультразву- ка на водные системы // Химия и технология во ды. — 2004. — Т. 26, № 3. — С. 275—284. 17. Гончарук В. В., Маляренко В. В., Яремен- ко В. А. Использование ультразвука при очис тке воды // Химия и технология воды. ЗМІНА ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ТА ГІДРОФІЛЬНОСТІ АКТИВОВАНОГО ВУГІЛЛЯ... ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2252 — 2008. — Т. 30, № 3. — С. 253—277. 18. Birkett G. R., Do D. D. The adsorption of water in finite carbon pores // Molecular Physics. — 2006. — Vol. 104, No. 4. — P. 623—637. 19. Вартапетян Р. Ш., Полищук А. М. Механизм адсорбции молекул воды на углеродных ад- сор бентах // Успехи химии. — 1995. — Т. 64, № 11. — С. 1055—1072. LІTERATURA 1. Nakamura M., Nakanishi M., Yamamoto K. Influence of physical properties of activated carbons on characteristics of electric double- lay er capacitors // Journal of Power Sources. — 1996.— Vol. 60, No. 2. — P. 225—231. 2. Kalіcіns’kij V. Z., Grigorchak І. І., Bordun І. M., Matulka D. V., Chekajlo M. V., Kulik Yu. O. «Pre-Post» spryazhena modifіkacіya poristoї і elektronnoyi budovi aktivovanogo vugіllya, ot rimanogo z llyanogo volokna // Vіsnik NU L’vіvs’ka Polіtehnіka, ser. Elektronіka. — 2009. — Vol. 646. — P. 77—85. 3. Shaobin Yang Preparation of carbon adsorbents with high surface area and a model for cal cu- la ting surface area / Shaobin Yang, Haoquan Hu, Guohua Chen // Carbon. — 2002. — Vol. 40. — P. 277—284. 4. Pierson H. O. Handbook of carbon, graphite, di amond and fullerenes // Noyes publications, Park Ridge. — New Jersey, USA, 1994. — 417 p. 5. Beushev A. A., Karchevskij D. F., Mat ve- ev Yu. A. Vliyanie rashoda vozduha i kon- cen tracii fosfornoj kisloty na vyhod i svoj stva aktivirovannyh uglej, poluchennyh me todom samorasprostranyayuschegosya vy so ko tem pe- ra turnogo sinteza // Polzunovskij ves tnik. — 2006. — No. 2, ch. 2. — P. 249—251. 6. Tarkovskaya I. A. Okislennyj ugol’. — K.: Nauk. dumka, 1981. — 197 p. 7. Klimenko N. A., Savchina L. A., Kozyatnik I. P., Malysheva M. L., Polyakova T. V. Vliyanie razlichnyh rezhimov okisleniya na izmenenie strukturnyh harakteristik aktivnogo uglya // Hi- mi ya i tehnologiya vody. — 2008. — Vol. 30, No. 5. — P. 478—489. 8. Momma A., Liu H., Osaka T., Ushio Y., Sa wa- da Y. Electrochemical modification of active car bon fiber electrode and its application to do- u ble-layer capacitor // Journal of Power Sour- ces. — 1996. — Vol. 60, No. 2. — P. 249—253. 9. Gedanken A. Sonochemistry and its application to nanochemistry // Current science. — 2003. — Vol. 85, No. 12. — P. 1720—1722. 10. Margulis M. A. Sonochemistry as a new promising area of high energy chemistry // High Energy Chemistry. — 2004. — Vol. 38, No. 3. — P. 135—142. 11. Mason T. J., Cordemans E. D. Ultrasonic in- ten sification of chemical processing and related operations: A review // Trans. I. Chem., E. — 1996. — Vol. 74. — P. 511—514. 12. Kusters K. A., Pratsinis S. E., Thoma S. G., Smith D. M. Energy Size Reduction Laws for Ultrasonic Grinding // Powder technology. — 1994. — Vol. 80. — P. 253—263. 13. Aktivnye ugli. Metod opredeleniya massovoj doli zoly.: GOST 12596-67 — [Dejstvie c 1967-07-01]. — M.: Komitet standartizacii i metrologii SSSR, 1967. — 4 p. 14. Ugol’ aktivnyj osvetlyayuschij drevesnyj po ro- shkoobraznyj. Tehnicheskie usloviya.: GOST 4453-74 — [Dejstvie c 1976-01-01 ]. — M.: Komitet standartizacii i metrologii SSSR, 1976. — 22 p. 15. Baranov A. P., Shtejnberg G. V., Bagockij V. S. Issledovanie gidrofobizirovannogo ak ti v- no go sloya gazodiffuzionnogo elektroda // Elektrohimiya. — 1971. — Vol. 7, No. 3. — P. 387—390. 16. Goncharuk V. V., Malyarenko V. V., Ya re men- ko V. A. O mehanizme vozdejstviya ul’trazvuka na vodnye sistemy // Himiya i tehnologiya vody. — 2004. — Vol. 26, No. 3. — P. 275— 284. 17. Goncharuk V. V., Malyarenko V. V., Ya re men- ko V. A. Ispol’zovanie ul’trazvuka pri ochistke vody // Himiya i tehnologiya vody. — 2008. — Vol. 30, No. 3. — P. 253—277. 18. Birkett G. R., Do D. D. The adsorption of water in finite carbon pores // Molecular Physics. — 2006. — Vol. 104, No. 4. — P. 623—637. 19. Vartapetyan R. Sh., Polischuk A. M. Mehanizm adsorbciyi molekul vody na uglerodnyh ad- sorbentah // Uspehi himii. — 1995. — Vol. 64, No. 11. — P. 1055—1072.

Зміна гранулометричного складу та гідрофільності активованого вугілля після УЗ опромінення у докавітаційному режимі

Institution

Ähnliche Einträge