Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы
С целью получения углеродных адсорбентов с направленно регулируемой пористой структурой для сорбции крупных органических молекул необходимо изучить влияние состава исходных сырьевых материалов, используемых в синтезе угля, и процесс формирования пористой структуры углей на стадии высокотемпературной...
Gespeichert in:
| Datum: | 1983 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1983
|
| Schriftenreihe: | Украинский химический журнал |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183138 |
| 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: | Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы / Л.С. Иванова, С.Л. Грабчак, И.В. Яковлева, Н.В. Васильченко, В.А. Струпинский // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 12. — С. 1254-1257. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-183138 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1831382022-02-04T01:26:42Z Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы Иванова, Л.С. Грабчак, С.Л. Яковлева, И.В. Васильченко, Н.В. Струпинский, В.А. Неорганическая и физическая химия С целью получения углеродных адсорбентов с направленно регулируемой пористой структурой для сорбции крупных органических молекул необходимо изучить влияние состава исходных сырьевых материалов, используемых в синтезе угля, и процесс формирования пористой структуры углей на стадии высокотемпературной активации. 1983 Article Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы / Л.С. Иванова, С.Л. Грабчак, И.В. Яковлева, Н.В. Васильченко, В.А. Струпинский // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 12. — С. 1254-1257. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183138 541.183.615.7 ru Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Иванова, Л.С. Грабчак, С.Л. Яковлева, И.В. Васильченко, Н.В. Струпинский, В.А. Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы Украинский химический журнал |
| description |
С целью получения углеродных адсорбентов с направленно регулируемой пористой структурой для сорбции крупных органических молекул необходимо изучить влияние состава исходных сырьевых материалов, используемых в синтезе угля, и процесс формирования пористой структуры углей на стадии высокотемпературной активации. |
| format |
Article |
| author |
Иванова, Л.С. Грабчак, С.Л. Яковлева, И.В. Васильченко, Н.В. Струпинский, В.А. |
| author_facet |
Иванова, Л.С. Грабчак, С.Л. Яковлева, И.В. Васильченко, Н.В. Струпинский, В.А. |
| author_sort |
Иванова, Л.С. |
| title |
Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы |
| title_short |
Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы |
| title_full |
Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы |
| title_fullStr |
Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы |
| title_full_unstemmed |
Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы |
| title_sort |
пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
1983 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183138 |
| citation_txt |
Пористость углей, получаемых из фенолформальдегидных полимеров различной природы / Л.С. Иванова, С.Л. Грабчак, И.В. Яковлева, Н.В. Васильченко, В.А. Струпинский // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 12. — С. 1254-1257. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT ivanovals poristostʹuglejpolučaemyhizfenolformalʹdegidnyhpolimerovrazličnojprirody AT grabčaksl poristostʹuglejpolučaemyhizfenolformalʹdegidnyhpolimerovrazličnojprirody AT âkovlevaiv poristostʹuglejpolučaemyhizfenolformalʹdegidnyhpolimerovrazličnojprirody AT vasilʹčenkonv poristostʹuglejpolučaemyhizfenolformalʹdegidnyhpolimerovrazličnojprirody AT strupinskijva poristostʹuglejpolučaemyhizfenolformalʹdegidnyhpolimerovrazličnojprirody |
| first_indexed |
2025-07-16T02:50:16Z |
| last_indexed |
2025-07-16T02:50:16Z |
| _version_ |
1837770186594189312 |
| fulltext |
УДI( 541.183.615.7
ПОРИСТОСТЬ УГЛЕй,
ПОЛУЧАЕМ.ЫХ ИЗ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ПОЛИМЕРОВ
РА3ЛИЧНОП ПРИРОДЫ
л. СО Иванова, СО л. Грабчак, и. Во Яковлева, Но В. Васильченко, В. А. Струпинский
с целью получения углеродных адсорбентов с направленно регулируе
мой пористой структурой для сорбции крупных органических молекул
необходимо изучить влияние состава исходных сырьевых материалов,
используемых в синтезе угля, и процесс формирования пористой струк
туры углей на стадии высокотемпературной активации.
Известно [1], что фенолформальдегидныесмолы используются для
получения активных углей различной пористости. Однако влияние при
роды фенолформальдегидныхполимеров на особенностиформирования
микро- и особенно мезопористой структуры полученных на их основе
углеродных адсорбентов не изучалось.
В зависимости от соотношения фенола и формальдегида, использу
емых катализаторов и рН среды образуются два типа продуктов поли
конденсации фенола с формальдегидом: новолачные и резольные смолы
[2]. Новолачные смолы можно рассматривать как смесь линейных по
лимеров, содержащих не более_ шести ..фенольных ядер [2]:
НО он
в случае резальных смол образуются макромолекулы пространст
венного строения [3]:
ОН он
~ CHГ~CH2-
# U
СН2 CHz
~CH2~CH2--
ОН ОН
Чтобы выяснить влияние природы исходных фенолформальдегид
ных полимеров на сорбционную способность угля, в работе были ис
пользованы два образца промышленных фенолформальдегидных смол:
новолачная смола СФ-Оll (отношение фенола к формальдегиду 1: 1;
катализатор - щавелевая кислота); резольная смола К-б (отношение
фенола к формальдегиду 1: 1,3; катализатор - гидроксид натрия).
Для получения угля-сырца фенолформальдегидную смолу обугли
вали при ограниченном доступе воздуха, а после карбонизации измель
чали, рассеивали и отбирали для работы фракцию 0,25-0,5 мм. При
готовленные образцы угля-сырца подвергали высокотемпературной ак
тивации при 750-9500 с одновременным воздействием газо- или паро
образным активирующим агентом - углекислым газом или смесью уг
.пекислого газа и водяного пара, как в работе [4].
Основные параметры пористой структуры полученных образцов
углей определяли из изотерм адсорбции и десорбции паров метилового
спирта, снятых на пружинных кварцевых весах при температуре 200
(табло 1, 2) о Согласно полученным данным, промышленные фенолформ
альдегидные полимеры могут быть использованы для получения угле-
1254 УКРАИНСКИй химичвскии ЖУРНАЛ. 1983. Т. 49, N, 12
Таблица 1
Усяовия получения и структурные характеристики активированных углей,
синтезированных из фенолформальдегидных полимеров
УСЛОВИЯ активации Структурные константы Объем пор, см3/г SYA' мl/г
t. ос I Актяви-
I W•• cM3jr I Микро I По метилеио-I По метвлево-
рующий 't ,Ч в.го- Меэо вому спирту БОМУ голубому
реагент
750
850
850
950
950
750
850
СО2
СО2
СО2
СО2
СО2
вод-пар
СО!
вод·пар
9
9
5
'4
9
5
2,5
5
2,5
0,11
0,15
0,17
0,22
0,32
0,19
0,48
Полимер се-оп
1,61 0,12
0,40 0,14
0,68 0,15
0,92 0,22
1,14 0,28
0,84 0,18
2,13 0,42
0,03
0,02
0,03
0,08
0,07
0,01
0,05
280
320
360
570
810
430
730
55
77
116
335
76
574
750
850
850
950
950
750
850
СО2
СО2
СО2
СО2
СО2
ВОд. пар
СО2
ВОД. пар
9
~
5
"4
8
5
2,5
5
"2
0,09
0,16
0,16
0,19
0,19
0,34
0,48
Полимер К-6
1,10 0,09
0,70 0,17
1,30 0,19
2,42 0,21
1,83 0,15
2,11 0,28
2,00 0,36
0,04
0,02
0.02
0,07
0,05
0,12
0,15
250
410
400
480
800
830
1190
104
98
572
566
562
Таблица 2
Сорбция органических молекуа на активированных углях из фенолформальдегидиых
полимеров
Сорбция красителей, мг/г
КОНГО IМетиленовый In-Нитроэоди-
красный голубой фениланилин
Адсорбция органических КИСЛОТ. имолъ/г
Мочевая IГлутаминовая I Молочная I Масляная
2.5
4,4
4,5
6,5
3,0
11,5
22,5
31,5
47,5
137,0
31,0
234,0
Полимер СФ-Оl1
0,00 0,03
0,00 0,02
2,00 0,02
14,50 0,09
14,50 0,34
9,80 0,04
15,80 0,66
0,03
0,04
0,09
0,36
0,52
0,15
0,49
0,25
0,40
0,23
0,50
0,93
0,33
1,00
0,30
0,30
0,35
1,70
1,95
0,83
1,97
2.20
1,97
0,25
1,55
1,93
1,90
приведеиному
0,05 0,23
0,22
0,24 0,65
0,24 0,48
0,20 0,50
0,42 0,63
0,39 1,00
табл. 1 соответствуетуглей в
Полимер К-6
0,05
0,10
0,32
0,32
0,57
0,57
0,57
0,00
13,00
11,80
20,60
20,00
17,90
17,90
образцов
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, H~ 12 1255
родных адсорбентов с достаточно широким диапазоном изменения по
ристости И удельных поверхностей (Wo - от 0,09 до 0,48 CM3jr и Sуд
от 250 до 1190 M~Г). Увеличение степени активирования приводит к
росту объема микропор, которые изменяются от 0,09 до 0,42 см3/г. Кон
станта В, характеризующая косвенным образом размеры микропор
угля, возрастает с увеличением температуры активирования от 0,40х
Х 10-6 до 2,13·10-6, то есть в процессе активирования образуются мик
ро- и супермикропоры. При температуре активации 850-9500 увеличи
вается объем мезопор, а для полимера К-6 развитие мезопористой
структуры наблюдается при смешанной активации углекислым газом,
а затем водяным паром. Скорость реакции взаимодействия углерода с
водяным паром примерно на 30-35 О/О выше скорости реакции взаимо
действия углерода с углекислым газом [5], поэтому для создания иден
тичных условий активацию водяным паром вели меньшее время.
Состав исходного полимера существенно влияет на пористую
структуру активированных углей. Так, использование полимера с мак
ромолекулей пространственного строения (полимер К-б) позволяет
получать активированные угли, при прочих равных условиях, с более
развитой пористостью и большей удельной поверхностью. Более того,
при активировании смесью углекислого газа и водяного пара в сорбен
те обнаруживается заметный объем мезопор.
В табл. 1, 2 приведены сравнительные данные измерения удельных
поверхностей синтезированных адсорбентов по метиловому спирту и
красителю метиленовому голубому (кинетические диаметры соответст
венно 4,6 и 17,6А [6, 7]). Доступность поверхности углей для большо
го органического иона (метиленовый голубой) значительно больше у
адсорбентов, полученных на основе пространственного полимера К-6,
чем линейного сФ-о11.
На синтезированных образцах активированных углей была изучена
также сорбция органических молекул с различной молекулярной мас
сой (красителей - конго красного 697 М, метиленового голубого 374 М,
n-нитрозодифениланилина 274 М), поскольку сорбционная очистка сточ
ных вод бумажных фабрик от красителей является весьма важной на
учно-технической задачей [7]. Не менее важно поглощение молекул с
биологической активностью - мочевой кислоты - 168М, глутаминовой
147, молочной 90, масляной 88 М (табл. 2).
Из габл. 2 видно, что по мере прогрессирующего активирования, ро
ста сорбционного пространства (структурной константы Wo, табл. 1)
увеличивается сорбция практически всех изученных органических моле
кул. Наиболее отчетливо это проявляется в случае углей из полимера
К-6. Анализируя свойства активных углей на основе полимеров К-б,
можно видеть, что величина сорбции больших молекул красителей из ..
меняется симбатно структурной константы В, характеризующей разме
ры микропор угля. Величины сорбции органических кислот лучше кор
релируют с константой Wo.
Полученные данные свидетельствуют о том, что использование для
синтеза углеродных адсорбентов фенолформальдегидных полимеров с
макромолекулой пространственного строения (К-б) позволяет получить
на их основе активированные угли, наиболее пригодные для сорбции
больших органических молекул. Углеродные адсорбенты, полученные
при высокотемпературной активации углекислым газом (850-9500) или
активацией углекислым газом, а затем водяным паром, по большинству
покавателей превосходятпромышленныеадсорбенты.
1. Исследование пористой структуры неактивированпых углеродных адсорбентов из
промышленных типов фенолформальдегидных смол I т. г. Плаченов, .П. Б. Севрю
гов, М. Я. Пулеревич, В. Ф. I<арельская.-Журн. прикл. химии, 1970, 43, N21,
С.97-101. .
2. Петров г. С.} Рутовскuй Б. Н., Лосев и. П. Технология синтетических смол и плас
тических масс.- М.; л. : Госхимиздат, 1946.-547 с.
з. Барг э. И. Технология синтетических пластических масс.- л. : Ленгосхимиздат,
1954.-655 с.
1256 УI(РАИНСI(Ий химичвскии ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, .N2 12
4. Дрожалина Н. Д., Булгакова Н. о. Пористая структура торфяных активирован
ных углей, полученных методом активирования парогазовой смесью.- Жури. прикл.
химии, 1974,47, NQ 1, С. 162-166.
5. Федосеев С. д. Кинетика параллельио-последовательных реакций процесса взаимо
действия углерода с водяным паром и двуокисью углерода.- Химия твердого топ
лива, 1972, N2 5, С. 70-76.
6. Справочник химика.- М.; Л. : Химия, 1964.- Т. 2. 1100 с.
Институт физической химии
ИМ. Л. В. Писаржевского АН УССР, Киев
удк 541.183.5
Поступила 09.03.83
ВЗАИМОДЕйСТВИЕ Со-ФОРМЫ
РАЗЛИЧНЫХ СУЛЬФОI(АТИОНИТОВ С ПАРАМИ ВОДЫ
Н. В. Гороховатекая, И. д. Атаманенко, Е. Г. Сивалов
Одной из важных задач при изучении связи между ионообменными и
сорбционными свойствами ионитов является выяснение характера взаи
модействия их с молекулами растворителя. Количественной мерой его
поглощения служат изотермы сорбции. Использование спектроскопиче
ских и радиоспектроскопических методов при изучении сорбционных
процессов дает возможность установить природу взаимодействия сор
бирутощихся молекул с сорбентом.
В настоящей работе при исследовании взаимодействия паров воды
с ионообменными смолами помимо сорбционного были использованы
методы колебательной и электронной спектроскопии.
Объектами исследования были кобальтовые формы гелевых суль
фокатионитов с 4 и 20 о/о дивинилбензола (ДВБ) (КУ-2-4, КУ-2-20)
и макропористых КУ-23 (20/50) и КУ-23 (15/100), содержащих соот
ветственно 20 и 15 о/о ДВВ и синтезируемых в присутствии 50 и 100 О/О
н-гепгана от веса стирола. Исследуемые солевые формы готовили ис
ходя из водородных, способ получения которых описан в [1]. Изотер
мы сорбции снимали при 293 I< на весовой сорбционной установке по
методике, описанной в [2, 3]. Вакуумирование образцов перед началом
сорбции проводили при температуре 373 К в течение 45-----50 ч до уста
новления постоянства их массы. Для всех образцов была определена
удельная поверхность в сухом состоянии по тепловой десорбции азота
[4], значения которой для Со-формы КУ-2-4, КУ-2-20, КУ-23 (20/50) и
КУ-23 (15/100) соответственно равны 0,2, 0,3, 0,5 и 37,0 м2/г .
На рис. 1 приведены изотермы сорбции паров воды Со-формой суль
фокатионитов, вид которых указывает на полимолекулярный характер
сорбции. Наиболее крутой подъем изотермы при низких относительных
давлениях наблюдается для образца КУ-23 (15/100). Величина сорб
ции на гелевом катионите КУ-2-4 и макропористом КУ-23 (20/50) до
p/PB~ 0,2 практически одинакова. С повышением давления величина
сорбции на слабосшитом гелевом катионите КУ-2-4 возрастает силь
нее, чем на КУ-23 (20/50).
По количеству поглощенных паров воды изотермы при различных
относительных давлениях располагаются в следующем порядке:
нг; < 0,2 - КУ-23 (15/100)> КУ-2-4 ~ КУ-23 (20/50) > КУ-2-20;
PIPs=0,2-0,55 ----- КУ-23 (15/100) > КУ-2-4 > КУ-23 (20/50) > КУ-2-20;
P/Ps> 0,55 - КУ-2-4 > КУ-23 (15/100) > КУ"-23 (20/50)> КУ-2-20.
Максимальное количество воды, потлощенной катионитами КУ-23
(15/100), КУ-2-4, КУ-23 (20/50) и КУ-2-20 при давлении насыщения.
соответственно равно 65,98; 63,73; 49,81 и 20,99 ммоль/г или 16,61;
14,87; 12,42 и 5,59 г- моль/г-вив.
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, т. 49, JV!! 12 1257
|