Первичная пористая структура адсорбентов

Твердые адсорбенты. Твердые материалы, используемые для адсорбции из газовой фазы и растворов, обладают высокой удельной поверхностью. В большей их части содержится огромное число пустот, объем которых во много раз меньше объема частиц твердого вещества. Именно пустоты, называемые порами, обеспечивают характерные свойства твердых адсорбентов. Пространство твердой фазы, в котором содержатся поры, называется матрицей или скелетом. Поры могут сообщаться или с другими порами и внешней средой, или только с внешней средой, или вообще не сообщаться ни с другими порами, ни с внешней средой. Соответственно они называются сквозными, тупиковыми и замкнутыми. Пространство открытых пор (сквозных и тупиковых) называется активным. В нем протекают сорбционные процессы. В зависимости от характера формирования пор в материале различают первичную и вторичную пористую структуру. Первичная пористая структура образуется в результате сцепления частиц друг с другом. В этом случае норовое пространство представляет собой объем между первичными частицами. К системам с первичной пористостью относятся спекшиеся частицы стекла, керамики, плотные осадки на фильтрах и др. Вторич- [c.67]

Как известно, адсорбция воды углеродными адсорбентами как по характеру, так и по механизму существенно отличается от адсорбции органических веществ. Основной причиной адсорбции воды являются так называемые первичные центры адсорбции — кислородсодержащие соединения, находящиеся на поверхности стенок пор адсорбентов и способные образовывать водородные связи с молекулами воды [1]. Поэтому химическая природа поверхности активных углей играет важную роль в поглощении водяного пара. В то же время анализ многочисленных экспериментальных данных показывает, что кроме химии поверхности углерода на адсорбцию водяного пара значительное влияние оказывает и пористая структура активных углей [2, 3]. [c.106]

Наиболее мелкопористые адсорбенты — синтетические цеолиты (молекулярные сита). Они представляют собой пористые кристаллы, алюмосиликатный каркас которых состоит из тетраэдров и АЮ . Отрицательный заряд в АЮ компенсируется катионами На и Са. Образуемая промежутками между структурными элементами кристаллов первичная пористая структура является неизменной характеристикой каждого типа цеолита. Для цеолита типа А характерно соединение четырех тетраэдров, типа X — соединение шести тетраэдров, которые связаны между собой через кислород. Размеры входных окон, образованных кислородными мостиками, определяют доступность внутренних полостей цеолитов для адсорбирующихся молекул. Таким образом, цеолиты обладают селективными свойствами. Заменой вида катионов можно изменять размеры окон. Поры цеолитов типов А и X представляют собой почти сферические полости диаметром соответственно 1,14-10 и 1,19-10- м с размерами входных окон около 0,5-10 и 9 10 м. Цеолиты, являясь из-за наличия атомов кислорода полярными адсорбентами, энергично адсорбируют электрически несимметричные молекулы (Н2О, С02)и молекулы органических веществ с кратными связями (этилен, ацетилен и т. д.) [4]. [c.172]

Как и следовало ожидать, существенное влияние на р оказывает реальная пористая структура адсорбента. Факторы, приводящие к уменьшению характеристических размеров пор, такие как увеличение Худ, давления прессования порошка и I. п., приводят, как правило, к заметному возрастанию р. В [171] подробно изучено влияние на конформации цепей ПВА и ПММА удельной поверхности и давления прессования образцов аэросила. Возрастание 8 аэросила обусловлено уменьшением размера первичных частиц. Если моделировать макромолекулу случайным блужданием по сфере, то можно прийти к выводу, что уменьшение радиуса сферы должно приводить к возрастанию числа самопересечений траектории и соответственно к снижению р. Иными словами, уменьшение радиуса сферы уменьшает радиус инерции макро-молекулярного клубка, что должно при прочих равных условиях приводить к возрастанию толщины 5. [c.143]

Особенностью адсорбционных свойств цеолитов является их м о -лекулярно-ситовое действие. Адсорбироваться в первичной пористой структуре могут только те молекулы, диаметр которых меньше эффективного диаметра окон. Более крупные молекулы практически не адсорбируются. Таким образом, при адсорбции на цеолитах происходит как бы отсеивание более мелких молекул от более крупных. Емкость таких молекулярных сит значительно больше, чем емкость других адсорбентов. [c.327]

Органические полимеры, не имеющие пористости и внутренней поверхности, доступной для адсорбции из газовой фазы, нельзя использовать для поглощения вредных газов и в газовой хроматографии. Чтобы устранить эти недостатки, были созданы органические пористые адсорбенты с более жестким скелетом и достаточно крупными порами, в которые могут проникать молекулы из газовой фазы. Жесткость сополимера весьма существенна, так как позволяет органическому адсорбенту сохранять пористость в широком интервале температур и снижает растворение в нем молекул, родственных по химической природе звеньям, образующим скелет этих адсорбентов. Для придания жесткости используют реакции сополимеризации со сшивающим мономером. Чтобы увеличить объем и размеры пор, реакцию сополимеризации проводят в присутствии инертного растворителя (порообразователя), растворяющего мономеры, но не растворяющего сополимер. Регулируя количество сшивающего мономера и инертного растворителя, можно получать различные по жесткости и пористости адсорбенты с близ-кой к силикагелю глобулярной структурой скелета (см. рис. 3.3). Поры в этом случае представляют собой зазоры- между глобулами. Эти первичные глобулы химически соединяются друг с другом во вторичные частицы — пористые зерна. При эмульсионной полимеризации получаются сферические зерна. Удельная поверхность пористых сополимеров этого типа порядка 1—10 При избытке сшивающего мономера последний сам образует полимер, ухудшающий свойства пористого сополимера. [c.112]

Стадия карбонизации является решающей в процессе получения адсорбентов из спекающихся углей. На этой стадии гранулы приобретают механическую прочность и создается их первичная пористая структура, определяющая поведение материала в последующем процессе активации. [c.54]

Одна из основных стадий всякого адсорбционного процесса — десорбция поглощенных веществ — может осуществляться различными методами повышением температуры слоя адсорбента, снижением давления в системе, отдувкой адсорбата в токе газа-носителя, применением вакуума и т. п. Однако во всех случаях необходимым условием успешного осуществления десорбционной стадии является наличие достаточно высоких коэффициентов диффузии внутри зерна адсорбента, а для цеолитов в первую очередь — в первичной пористой структуре. [c.123]

Весьма привлекательным является использование нефтяных остатков, так как они имеют химическое сродство с углеродной основой, дают высокий выход кокса и имеют значительную сырьевую базу, соизмеримую с каменным углем. Однако возможности формирования ассортимента и пористой структуры углеродных адсорбентов из каменного угля уже исчерпаны. Известно, что нефтяные остатки в процессах первичной и вторичной переработки нефти составляют 30 % и более. В общем балансе добываемых нефтей значительную долю составляют сернистые и высокосернистые нефти, которые одновременно имеют наибольшую плотность и являются высокосмолистыми. Мировой рост добычи нефти в 1,2 раза в настоящее время достигается за счет тяжелых нефтей. В последующие годы эта тенденция еще более усилится. В России существуют разведанные запасы тяжелых нефтей, которые из-за низкого содержания светлых продуктов и невысокого качества масляных фракций пока еще не эксплуатируются. В США из подобных тяжелых нефтей получают битумы. Российские нефти после отгонки светлых фракций представляют собой нефтяные дорожные битумы. Содержание смол, асфальтенов и, соответственно, остатков в тяжелых нефтях составляет 42-81 %, поэтому эти нефти можно рассматривать как потенциальное сырье для производства углеродных адсорбентов. [c.594]

Мне также кажется, что нри описании пористых структур весьма полезными являются понятия о первичной и вторичной пористых структурах, что было особенно хорошо показано при исследовании цеолитов и других микропористых адсорбентов. [c.53]

Таким образом, в соответствии с глобулярной моделью корпускулярной теории строения дисперсных тел реальная пористая структура кремнийорганических адсорбентов определяется диаметром первичных частиц и плотностью их упаковки. [c.65]

Промышленное производство основывается на древесине (опилки), торфе, каменном угле, а также фруктовых косточках, скорлупе орехов. Весьма привлекательным является использование нефтяных остатков, так как они имеют химическое сродство к углеродной основе, дают высокий выход кокса и имеют значительную сырьевую базу, соизмеримую с каменным углем. Однако возможности формирования ассортимента и пористой структуры углеродных адсорбентов из каменного угля уже исчерпаны. Известно, что нефтяные остатки в процессах первичной и вторичной переработки нефти составляют 30 % и более. В общем балансе добываемых нефтей значительную долю составляют сернистые и высокосернистые нефти, которые одновременно имеют наибольшую плотность и являются высокосмолистыми. Например, [c.578]

Решение данных вопросов в значительной степени облегчается правильным выбором модели пористой структуры, которая для глобулярных веществ определяется в основном различием в упаковке первичных частиц. Поры в таких адсорбентах и катализаторах представляют зазоры между частицами скелета и зависят от числа взаимных касаний, формы и размера частиц [60, 61]. [c.41]

Сведения о физических параметрах пористой структуры и ее физико-химических свойствах относятся к основным характеристикам адсорбентов. Для адсорбционных материалов первичная (кристаллическая) структура не имеет существенного значения, так как во многом она наследуется от исходного сырья. Дисперсная (пористая) структура определяет макросвойства адсорбента, хотя и является вторичной. [c.70]

Идея о корпускулярном строении адсорбентов и катализаторов оказалась чрезвычайно плодотворной. Она позволила освободиться от искусственного представления о порах ксерогелей как о полостях в сплошном твердом теле, и связать структуру пор со структурой скелета ксерогеля, построенного из первичных частиц [55]. Корпускулярная теория находится в согласии с представлениями физико-химической механики [61], рассматривающей пористые адсорбенты и катализаторы как дисперсные структуры [62]. [c.10]

Формирование структуры данных пористых тел, как показано в ряде работ [1—10], определяется многими факторами диэлектрической постоянной интермицеллярной жидкости, pH среды, действием электролитов, различного рода дегидратирующих и поверхностно-активных веществ и т. д. Одни из этих факторов способствуют агрегации глобул с образованием пространственно-ажурных структур, другие, наоборот, направлены на уплотнение частиц и срастание их в прочные агрегаты. Поэтому следует ожидать, что число мест срастания первичных частиц друг с другом будет большим в мелкопористых адсорбентах и меньшим в крупнопористых. [c.206]

Смешение нефтяных остатков с фурфуролом, имеющим высокую нропрггывающую способность, увеличивает расход связующего. Карбонизованные гранулы, обработанные до температуры 850 °С и обезлетученные при этой телшературе в токе СО2, состоят из кокса-наполнителя и кокса-связующего. Кокс, образующийся при разложении связующего, покрывает значительную часть поверхности зерен наполнителя и формирует связки между ними. Отсюда влияние природы связующего отражается на таких важных взаимообусловленных характеристиках карбонизованных грану л, как их механическая прочность, выход углеродного остатка, реакционная способность и первичная пористая структура (табл. 10.97) в конечном итоге это влияет и на свойствах углеродных адсорбентов. [c.607]

В. В. Подлеснюк, Т. М. Левченко (Институт коллоидной химии и химии воды им. А. В. Думанского АН УССР, Киев). В результате предпринятого нами исследования пористой структуры и адсорбционных свойств пористых полимерных материалов отечественного производства (сополимеров стирола и дивинилбензола) установлено, что структура полимерного адсорбента бидисперсна. Полимерный сорбент состоит из локализованных микропористых участков, где адсорбируется основное количество адсорбатов (первичная пористая структура) и промежутков между ними, образующих транспортную (вторичную) пористую структуру. Таким образом, эти адсорбенты можно рассматривать как классическую модель адсорбента с бидисперсной структурой. Средний размер микропористых участков данного адсорбента составляет 70 нм. Следует отметить хорошее согласие значений среднего размера пор полисорба 40/100, оцененных по адсорбции из водных растворов (1,41 нм) и по данным рентгенографического анализа (1,50 нм). Величины предельной адсорбции органических веществ разных классов на полисорбе 40/100 заключены в широких пределах от 0,16 (атразин) до 1,90 моль/кг (бензол). Причем для не слишком крупных молекул предельная величина адсорбции составляет 1—2 моль/кг. Полимерные сорбенты полностью восстанавливают свою емкость при использовании в качестве регенерирующих растворов низкомолекулярных органических растворителей, смешивающихся с водой. Рассмотренные свойства полисорбов позволяют создавать на их базе безотходные технологические процессы очистки сточных вод с утилизацией поглощенных веществ. [c.256]

В отличие от других адсорбентов, пористая структура собственно кристаллов цеолитов (первичная пористая структура) является неизменной для каждого тйпа цеолита, так как она образована промежутками между структурными элементами кристалл лов — кубооктаэдров (рис. УП1.2). Кубооктаэдры состоят из ионов кремния, алюминия и кислорода, занимающих определенные положения в кристаллической решетке. В состав цеолитов входят также способные к ионному обмену катионы, обычно щелочных или щелочноземельных металлов, которые компенсируют избыточный отрицательный заряд алюмосиликатной составной части кри- сталлов. [c.427]

Известно, что молеку.иярньге сита нри регенерации в течение первых нескольких циклов снижают динамическую активность, что отмечалось и в работе [2] при осушке випилхлорида. Поэтому наши исследования проводились на адсорбентах, предварительно оттренированных в течение 7—10 циклов регенерации. Регенерация адсорбента включала в себя сдувку остаточного растворителя увлажненным воздухом при комнатной температуре, десорбцию его при медленном нагревании до 100—150" С и последующую десорбцию воды прогревом адсорбента в течение 6 час. при 350° в токе сухого воздуха (точка росы —60, —70 ). При регенерации Н-мордепита, первичная пористая структура которого в отличие от цеолита КА доступна для молекул растворителя, стадия его десорбции имела большую продолжительность и сопровождалась выделением хлористого водорода за счет каталитического разложения, особенно заметного пррг работе с дихлорэтаном [6]. Работа с каждым цеолитом проводилась на одной загрузке адсорбента. В течение приблизительно 4000 час. работы образец цеолита КА выдержал, так же как и Н-морденит, до 50 циклов регенерации без существенного снижения динамической активности. [c.238]

М. Лясонь (Институт горной химии и физико-химии сорбентов, Горно-металлургическая академия, Краков, ПНР). Исследования кинетики адсорбции паров пористыми телами проведены в нашем институте с целью определения механизма переноса адсорбата в порах адсорбента, определения влияния пористой структуры, условий измерения (р, Т) или энергетических характеристик адсорбента и адсорбата на скорость процесса адсорбции [1, 2]. С этой целью построены специальные аппараты, из которых наиболее интересны сорбционный моностат и его модификация — аппарат для диффузионных исследований [3]. Аппараты характеризуются высокой чувствительностью, сравнимой с чувствительностью электронных сорбционных микровесов. Интересные результаты получены при исследовании кинетики адсорбции алифатических спиртов на молекулярных ситах 4А и 5А. Выделены сорбционные системы, в которых адсорбция обусловлена переносом адсорбата во вторичных порах (транспортных), и системы, в которых этот процесс преимущественно зависит от скорости переноса адсорбата в первичных порах [4]. [c.336]

С. 3. Муминов, Э. А. Арипов (Институт химии АН УзССР, Ташкент). Модифицирование глинистых адсорбентов поверхностно-активными веществами и органическими основаниями приводит к существенным изменениям как вторичной, так и первичной структуры, причем в формировании пористой структуры существенную роль могут играть органические вещества из окружающей среды, прочно сорбированные на внешней поверхности и в порах глинистых адсорбентов. В некоторых случаях органические вещества оказывают отрицательное влияние на поверхностные свойства и пористую структуру и в целом на их адсорбционные свойства. Это подтверждается результатами изучения адсорбции паров бензола на двух глинистых породах, являющихся смешанно-слойными образованиями типа гидрослюд. Экстрагирование органических веществ из пород смесью хлороформа с бензолом показало, что образцы двух пород содержат 0,65 и 0,32 % битуминозных органических веществ, состав которых следующий 56,25 и 71,43 мае. % масел 25,00 и 28,57 мас.% смол 18,75 мас.% асфальтенов слюды. [c.214]

Представление о квазигомогенной пористой структуре зерна адсорбента, на основе которой до сих пор в этой главе были установлены основные характеристики адсорбции из растворов, было справедливо при условии, что в реальном зерне адсорбента (активного угля) микро- и мезопоры беспорядоано переплетены, так что невозможно разграничить в пространстве участки, состоящие из транспортных пор, и микропористые участки. Однако в тех случаях, когда гранулы адсорбента получены формованием порошкообразных микропористых материалов, это условие перестает быть справедливым. В формованных гранулах адсорбентов существуют две разграниченные в пространстве системы пор, из которых одна, преимущественно состоящая из мезопор и макропор, образована зазорами между первичными частицами, спрессованными с помощью связующих добавок или без них, а вторая образована микропорами в каждой первичной частице адсорбента, составляющей гранулу. Попадая на внешнюю границу гранулы, молекулы растворенного вещества диффундируют вдоль градиента концентрации, возникающего в жидкости, заполняющей транспортные поры (мезо- и макропоры), к границам микропористых областей. В микропорах первичных частиц адсорбированные молекулы мигрируют под влиянием градиента удельной адсорбции Аа/йг. [c.214]

Кристаллические пористые адсорбенты характеризуются наличием дальнего порядка в решетке. Типичные представители их — цеолиты. — природные алюмосиликатные материалы. В настоящее время их получают в промышленном масштабе синтетическим путем. Структурными элементами цеолитов различных классов являются тетраэдры (510правильные структуры второго порядка (обычно из 24 первичных единиц) с трубчатыми полостями, строго определенного для каждого класса диаметра в диапазоне 4—16 А. В эти длинные лолости проникают адсорбирующиеся молекулы, если соотношение размеров молекул и полостей не создает стерических препятствий. Таким образом, цеолиты могут применяться в качестве молекулярных сит, сорбирующих лишь определенные компоненты из газовой смеси. [c.167]

Предложенное разделение не решает всех проблем классификации многочисленных представителей глинистых минералов и других слоистых силикатов как адсорбентов. Такие, например, представители слоистых силикатов, как галлуазит и хризотиловый асбест, по морфологии слагающих скелет сорбента частиц и форме вторичных пор подобны слоисто-ленточным силикатам. Более того, радиус первичных цилиндрических пор этих сорбентов (г= 4-ь 10 нм) совпадает с размером вторичных (тоже близких к цилиндрическим) пор палыгорскита и сепиолита (г=6- 8 нм). Это дает основание пористость тех и других минералов описывать моделью цилиндрических капилляров [3]. Но палыгорскит и сепиолит являются представителями сорбентов с ярко выраженной бипористой [микро-(г 1 нм) и мезопористой (г=6-ь8 нм)] структурой. Это, с одной стороны, обусловливает их высокую сорбционную емкость по отношению к полярным молекулам малых размеров типа метанола, метиламина и аммиака [I, 4], а с другой создает благоприятные условия для использования палыгорскит-сепиолитовых минералов в процессах очистки минеральных масел от загрязняющих их продуктов окисления и других веществ [5]. В структуре же галлуазита и хризотилового асбеста первичные микропоры отсутствуют. Таким образом, их применение в качестве адсорбентов, например для поглощения аммиака из газовых сред, в отличие от палыгорскита будет неэффективным. [c.210]