Влияние тепловой обработки исследуемых наполнителей на сорбционную емкость наполнителей

При тепловой обработке установлены оптимальные температуры активации клиноптилолита, каолина и аэросила в диапазоне 373 - 493 К (рис. 4.1 -4.3).

Зависимость сорбции паров формальдегида (а), воды и их смеси образцом клиноптилолита от предварительной тепловой обработки (время активации 1 ч)

Рис. 4.1. Зависимость сорбции паров формальдегида (а), воды и их смеси образцом клиноптилолита от предварительной тепловой обработки (время активации 1 ч)

При возрастании температуры обработки клиноптилолита от 393 К до 453 К увеличивается общая сорбционная емкость, а также емкости по формальдегиду и воде (рис. 4.1). При последующем росте температуры суммарная сорбция воды (Н20) и формальдегида (СН20), а также индивидуальная сорбция формальдегида снижается, сорбция воды практически не изменяется. Температура является фактором, при котором проявляется селективность клиноптилолита к адсорбции воды. Максимум адсорбции формальдегида достигается при нагревании образца до 453 К. Полученные данные согласуются с имеющейся информацией в литературных источниках [181].

Активация аэросила при Т=433 К сопровождается возрастанием сорбционной емкости с последующим незначительным снижением этой величины до максимальной температуры 493 К (рис. 4.2). Данная тенденция характерна как для суммарной величины адсорбции, так и для поглощения воды и формальдегида. В работе [1] приводятся данные об эффективной обработке аэросила при температуре 423 К.

Зависимость сорбции паров формальдегида, воды и их смеси образцом аэросила от предварительной тепловой обработки (время активации 1 ч)

Рис. 4.2. Зависимость сорбции паров формальдегида, воды и их смеси образцом аэросила от предварительной тепловой обработки (время активации 1 ч)

Зависимость сорбции паров формальдегида, воды и их смеси образцом каолина от предварительной тепловой обработки (время активации 1 ч)

Рис. 4.3. Зависимость сорбции паров формальдегида, воды и их смеси образцом каолина от предварительной тепловой обработки (время активации 1 ч)

Сорбционная активность каолина максимальна при Т = 433 К и снижается при последующем увеличении температуры активации. Таким образом, тепловая активация способствует росту емкости сорбентов по формальдегиду относительно их неактивированных аналогов: для цеолита в 6,9 раз (с 6,52 до 45 мг/г), в 11 раз для каолина (с 2 до 22 мг/г) и в 6,4 раза для аэросила (с 8 до 51 мг/г). Максимальное поглощение формальдегида наблюдается на искусственном кремнеземе аэросиле, затем на цеолите клиноптилолите и далее на глинистом минерале каолине, неактивированный образец которого минимально сорбирует молекулы токсиканта.

Адсорбционное равновесие на клиноптилолите достигается за 240 ч, что хорошо согласуется с данными работы [344], на аэросиле - за 250 ч, каолине - за 132 ч.

В работе Челгацева Н.Ф. [171] определено влияние природы катиона на устойчивость кристаллической структуры и термоустойчивость минералов. Показано, что при увеличении радиуса катионов в ряду А13+ —» Fe3+ -» Mg2+ -» Fe2+ -» Cu2+ —> Na+^ Са2+ —> КГ их склонность к гидратации падает, размеры ионов представлены в табл. 4.4. В связи с этим более высокое содержание ионов таких металлов, как Са2+, К+, Mg2+ в клиноптилолите в сравнении с каолином способствует увеличению температуры активации клиноптилолита.

Таблица 4.1

Ионные радиусы, нм

Катион

Na+

К+

Mg2+

Са2+

Си2+

Fe2+

Fe3+

АГ

Величина ионного радиуса, нм

0,095

0,133

0,078

0,110

0,080

0,080

0,067

0,057

Изменения поверхности клиноптилолита после термоактивации и сорбции паров формальдегида изучались с помощью сканирующего микроскопа.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >