ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация пористой структуры активных углей по М. М. Дубинину из "Высокопористые углеродные материалы" Для характеристики пористой структуры активных углей как представителей высокопористых углеродных материалов можно выделить несколько групп пор с четко выраженными интервалами их размеров. М. М. Дубинин [59] разделяет весь спектр пор активных углей на три группы в зависимости от их размеров и механизма протекающих в них сорбционных процессов макропоры, переходные поры и микропоры. [c.53] Наиболее крупные — макропоры — характеризуются малой кривизной их поверхности, давление пара над которой практически соответствует давлению над плоской поверхностью. Поэтому относительно адсорбции поверхность углей с макропорами можно считать равноценной поверхности непористых сорбентов той же химической природы. [c.53] За нижний предел радиуса кривизны макронор условно принимают значение 0,05—0,2 мкм [44, 81]. Это свидетельствует о том, что объемное заполнение пор по механизму капиллярной конденсации если и возможно, то лишь при / /р5 1. В этом случае параметры макропор могут быть определены с использованием капиллярной конденсации только для узкого интервала размеров, примыкающего к их нижней границе. [c.53] Наиболее достоверный метод исследования макропор— ртутная порометрия. Обычно удельный объем макропор для различных активных углей составляет 0,2— 0,8 см /г, удельная поверхность—0,5—2,0 м /г, а максимум размера эквивалентных радиусов пор на кривых распределения (от 10 до 5-10 2 мкм) — в интервале 0,5—2,0 мкм. Ввиду малой кривизны поверхности адсорбция в макропорах практического значения не имеет. В процессах сорбции они играют роль только как транспортные пути для подвода молекул сорбата в глубь зерен сорбента. [c.53] Сорбенты с преобладанием удельного объема макропор (обесцвечивающие активные угли, отбеливающие земли) применяют в основном для адсорбции красящих веществ и коллоидных частиц из растворов. Кроме того, такие сорбенты можно использовать как катализаторы или их носители для относительно быстрых каталитических реакций, протекающих при атмосферном давлении и массопереносе путем диффузии. [c.54] Основными параметрами структуры макропор являются их удельные объем и поверхность, а также распределение пор но размерам, определяемое, например, методом ртутной порометрии. [c.54] Удельная поверхность макропор может быть определена графическим интегрированием кумулятивной кривой распределения. Однако наличие в углях и других углеродных материалах пор в форме четок (так называемая четочная структура пор [76]) или гофрированных пор [7] завышает уд, рассчитанную по данным порометрии, как правило, в 1,5—2,5 раза по сравнению с определяемой стандартными методами [59]. [c.54] Величину Ума определяют из кумулятивной кривой распределения от ее начала до нижней границы макропор (lgr=2,0). [c.55] Более мелкие — переходные поры — характерны для большинства сорбентов и катализаторов. Переходные поры характеризуются радиусом кривизны, лежащим в пределах от 1,5 нм до 0,05—0,2 мкм, и удельной поверхностью [59, 81]. Таким образом, размеры переходных пор превосходят размеры молекул сорбируемых веществ. На поверхности этих пор может происходить моно- и полимолекулярная адсорбция газов и паров, а заполнение их объема происходит по механизму капиллярной конденсации. [c.55] Удельный объем переходных пор для большинства активных углей составляет 0,02—0,10 см /г, а удельная поверхность —20—70 м /г. Наиболее вероятные размеры переходных пор Гдкв, характерные для максимумов на кривых распределения, составляют 0,004—0,02 мкм. [c.55] При производстве осветляющих активных углей применяют способы активации, позволяющие получать угли с большими обгарами. Это ведет к росту Уц до 0,7 см /г, а Sn — до 200—450 м /г. Сорбенты с развитой переходной пористостью используют для поглощения газов и паров при их высокой концентрации, для адсорбции из растворов веществ с большими размерами молекул, а также в качестве катализаторов медленных каталитических реакций. [c.55] Интеграл уравнения (36) определяется по графику зависимости Aa=f(a) в области капиллярной конденсации, т. е. в пределах pips от 0,175 дож 1 (по десорбцион-ной ветви изотермы [44]). [c.56] Характер распределения объема и поверхности по размерам переходных лор может быть определен из данных ртутной порометрии и капиллярной конденсации. Но хотя оба метода и дают близкие результаты для углеродных сорбентоЁ при отсутствии в их структуре пор бутылкообразной формы, кривые распределения представляют собой условные характеристики структуры переходных пор, ибо оба метода базируются на капиллярной модели пор. [c.56] Наиболее мелкими порами адсорбентов являются микропоры, радиус кривизны поверхности которых менее 1,5 нм, т. е. соизмерим с размерами сорбируемых молекул. Так, определенный (М. М. Дубинин и др.) методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей эффективный радиус микропор для активных углей из са харозы с обгаром от 7 до 35% изменялся от 0,64 до 0,68 нм. [c.56] Объем микропор для различных углеродных сорбентов изменяется в пределах 0,2—0,6 см /г он является параметром их структуры. Другими параметрами микропор являются структурные константы В и о- Константа 1 0 — предельный объем адсорбционного пространства — по существу представляет собой объем микропор, заполняющийся сконденсированным паром в результате чисто адсорбционного процесса. Константа В определяется функцией распределения адсорбционных потенциалов и, следовательно, распределением микропор по размерам. Чем меньше размер микропор сорбента, тем меньше кон-стана В и тем круче поднимается изотерма адсорбции в области малых значений p/ps [59]. [c.57] Указанные константы входят в уравнение теории физической адсорбции паров и газов в микропорах (теория объемного заполнения микропор), разработанной М. М. Дубининым [47, с. 72 81]. [c.57] Метод определения констант В я Wo зависит от характера микропористой структуры сорбента. Используемые в промышленности активные угли подразделяются на угли с узким и широким распределением объема микропор по размерам. [c.57] Стадник и Ю. А. Эльтеков предложили метод теоретического расчета константы В, основанный на предположении, что эта константа связана с размерами микропор через значения наивероятнейшего и среднего адсорбционных потенциалов [82]. [c.58] Вернуться к основной статье