Химическая природа поверхности активных углей

Активный уголь (АУ) [127]. Применение АУ в различных отраслях промышленности в качестве сорбентов, катализаторов, носителей обусловлено их высокой пористостью (около 60—70 %), значительной электрической проводимостью и химической природой поверхности. Технический АУ содержит в зависимости от исходного сырья и условий приготовления 88—98 % углерода. [c.129]

Различные формы углерода, например графит и активные угли из разных источников, являются гетерогенными катализаторами разложения перекиси водорода, отличающимися рядом интересных особенностей. Активность углерода зависит от его происхождения [135] кроме того, ее можно изменять специальной обработкой, Фоулер и Уолтон [136] исследовали влияние добавки солей или желатины на каталитическую активность активированного угля из сахара [136] другие авторы изучали влияние температуры, размеров частиц, концентрации водородных ионов, излучения [137], концентрации перекиси водорода и химической природы поверхности угля. По-видимому, из всех описанных до настоящего времени свойств наиболее существенную роль играет адсорбционная способность поверхности [1381. Однако эффективность катализа не является прямо пропорциональной этой адсорбции. Обработка поверхности, например нагреванием или пропусканием над ней азота [139[, заметно изменяет активность. Чистый активированный уголь из сахара при взбалтывании с растворами перекиси водорода вызывает лишь слабое выделение кислорода, однако действие этого угля можно сильно интенсифицировать, если предварительно нагреть его в вакууме при 600°. Активированный уголь из целлюлозы и рисового крахмала, высушенный при 100°, обладает максимальной активностью более слабым действием отличается уголь из декстрина, инулина и пшеничного крахмала уголь из декстрозы, лактозы, мальтозы или картофельного крахмала едва ли обладает какой-либо активностью. Сырой костяной уголь или кровяной уголь вызывает лишь медленное разложение перекиси [c.399]

Существенное различие между гидролизом в жидкой и паровой фазах состоит, однако, в том, что обычный активный уголь в растворе совсем не ускорял рассматриваемой реакции (см. табл. 1), тогда как в парах гидролиз на нем уже имел место, хотя степень превращения и была здесь примерно в 3 раза меньшей, чем в случае окисленного угля. Специальными контрольными опытами было установлено, что этот эффект нельзя объяснить изменением химической природы поверхности (окислением) угля во время реакции. [c.36]

По природе активные угли принадлежат к группе графитовых тел. Для их производства используются углесодержащие материалы растительного происхождения, ископаемые каменные угли, каменноугольные полукоксы и др. Существуют два основных способа получения активных углей парогазовый метод активирования (процесс частичного выжигания углеродистых соединений из угля-сырца и окисления самого углерода за счет кислорода воздуха, пара и углекислого газа) и активирование углей неорганическими добавками (термическое разложение органического материала угля-сырца в присутствии неорганических добавок). В зависимости от способа и условий получения активные угли могут резко отличаться природой поверхности, которая в свою очередь может меняться при хранении в присутствии кислорода воздуха и воды. Активный уголь обладает каталитической активностью в ряде химических реакций окисления, галогенирования, дегидрохлорирования, дегидратации, полимеризации и др. [c.390]

Ионообменный катализ — одна из важнейших и весьма быстро развивающихся областей применения ионитовых смол [1—3]. Однако наряду с несомненными и большими достоинствами синтетических ионитов как катализаторов процессов кислотно-основного типа в растворах (легкость отделения их от реакционной массы, простота регенерации, высокая избирательность, хороший выход, чистота получаемых продуктов и т. д.) они обладают и рядом существенных недостатков, прежде всего явно неудовлетворительной для многих целей химической и термической устойчивостью [4]. Это предопределяет необходимость поисков ионообменных катализаторов, свободных от указанных недостатков. Большого внимания заслуживают в этом отношении активированные угли, которые в зависимости от химической природы их поверхности, иначе говоря, от условий взаимодействия угля с кислородом, могут проявлять как анионообменные так и катионообменны е свойства [5—7]. Имелись, в частности, веские основания предполагать [8], что так называемый окисленный уголь Дубинина — Кройта, являющийся полифункциональным катионитом [9] , будет служить эффективным катализатором химических процессов, ускоряемых в растворах водородными ионами. Исходя из этого, в настоящей работе каталитическое действие активных углей исследовалось преимущественно на примерах протолитических реакций кислотного типа. Наиболее детально были изучены реакции инверсии сахарозы, гидролиза уксусноэтилового эфира и пинаколиновой перегруппировки, из которых первая и третья ускоряются только ионами водорода [10, 11], а вторая — как водородными, так и, особенно сильно, гидроксильными ионами [10]. [c.32]

Хорошими адсорбентами являются тела с сильно развитой поверхностью, например, пористый уголь, пемза, кизельгур, обезвоженные глины, цеолиты, силикагель, алюмогель и др. Истинная, участвующая в адсорбции поверхность адсорбента, отнесенная к 1 г его, называется удельной поверхностью. У хороших адсорбентов, например, активных углей, она достигает сотен квадратных метров. Адсорбционная способность зависит от природы поглощаемого газа- Физическая адсорбция растет с температурой кипения и с критической температурой адсорбируемого газа. Часто на нее большое влияние оказывает и химическая природа поглотителя. [c.283]

Как было отмечено выше, энергия активации процесса разрушения определяется главным образом природой субстрата. Такой вывод следует из данных по разрушению, в частности волокнистых композиционных материалов, когда энергия активации разрушения адгезионного соединения соответствует энергии активации разрушения матрицы [490]. В рассматриваемом случае сушественное значение имеет также объемное содержание волокна (субстрата). Так, прочность композиционных материалов при растяжении линейно связана со степенью их наполнения только при использовании коротких волокон, причем угол наклона построенных прямых определяется природой полимерной матрицы [491]. Показательно, что для подобных зависимостей (рис. 46) характерно дискретное изменение от значений, отвечающих разрушению адгезива (матрицы), до величин, соответствующих разрушению субстрата (волокна) [475]. Более детальный анализ показывает [492], что дискретные значения энергии активации разрушения стеклопластиков кратны энергии активации процесса химической деструкции стекла и , причем UJu = т, где ш-целые числа, связанные с числом связей, разрываемых в напряженном композите за одну тепловую флуктуацию. Некоторое варьирование значений энергий активации может быть обусловлено, как и в рассмотренном выше случае термодеструкции тонких слоев полимеров, наличием на поверхности субстратов различных примесей, например воды на сорбционно-активном по отношению к ней стекловолокне [493, 494]. [c.106]

Характер влияния структуры адсорбента и химической природы ее поверхности отчетливо проявляется в результате расчета изостерических теплот адсорбции азота на основе прецизионных опытов Табунщиковой [11 ]. На рис. 4,2 представлены дифференциальные изостерические теплоты адсорбции азота на промышленных адсорбентах при различных заполнениях адсорбционной емкости. Теплоты адсорбции азота во всех случаях уменьшаются с увеличением степени заполнения. С другой стороны, на всем участке заполнений теплоты адсорбции возрастают в следующей последовательности активный уголь, силикагель, цеолит NaX, цеолит СаА. При степени заполнения 9 = 0,5 теплоты адсорбции в указанной серии адсорбентов составляют 9,15 9,85 12,30 13,5 кДж/моль (2,18 2,36 2,97 3,24 ккал/моль). Такое расположение адсорбентов в этом ряду объясняется, по-видимому, нарастанием микропористости при переходе от углей и силикагелей к цеолитам и усилением адсорбционных сил за счет специфической составляющей при адсорбции квадрупольной молекулы азота в силикатной (силрша-гель) и катионированной алюмосиликатной (цеолит) структурах. [c.140]

Slater заметил, что скорость разложения метана на составные элементы в значительной степени зависит от физической и химической природы, а также от величины поверхности нагрева. Автор определил скорость разложения метана в ненаполненной трубке. При наполнении этой же трубки двуокисью кремния, окисью магния, окисью алюминия и окисью бария, скорость разложения понижается, но в присутствии таких веществ, как известь, медь, карборунд, графит, древесный уголь или железо, она повы шается. antelo подверг экспе-риментально иу к теоретическому изучению вопрос о положении равновесия для метана. Он нашел, что с термодинамической точки зрения в условиях равновесия должно образоваться лишь незначительное количество высших углеводородов. Далее, тот же автор на основании теоретических и экспериментальных данных нашел, что разложение всех высших углеводородов при температурах выше 400° определяется равновесием для метана СН т С-f 2Нг. Один из изученных antelo катализаторов, состоящий из асбеста, никеля и окиси никеля, оказался чрезвычайно активным, вызывая почти полное разложение при 780°. [c.52]

Проведенные исследования обнаружили совершенно отчетливую связь между каталитическим действием активных углей и химической природой их поверхности (ионообменными свойствами) в то время как обычный, неокисленный уголь, электрохимический анионообменник [5, 6], не проявлял практически никакой каталитической активности (см., например, табл. 1), окисленный уголь Дубинина — Кройта, являюш ийся, как уже отмечалось, полифункциональным катионообменником [9], весьма эффективно ускорял все изученные процессы кислотного типа (помимо названных выше трех основных реакций, в этом плане были исследованы также реакции образования уксусноэтилового, олеиновобутилового эфиров, диметилового эфира адипиновой кислоты и получения 1,4-диоксана из этиленгликоля). Было установлено также, что, подобрав со-ответствуюш,им образом условия низкотемпературной обработки угля БАУ азотной кислотой, нетрудно получить катализатор, равноценный или даже превосходяш ий по активности образец ОУ, окисленный в токе воздуха при 450° С. Как видно из табл. 2, эффективность угля ОУ по Гам-метту [15] намного превосходит таковую не только карбоксильной смолы КБ-4П-2, но и сильнокислотного сульфокатионита КУ-2. [c.33]

Найденная нами зависимость каталитической активности угля в реакциях кислотно-основного типа от химической природы его поверхности сохраняется, хотя и в менее отчетливой форме, и при проведении соответствующих процессов в паровой фазе. Окисленный уголь сильно ускорял например, гидролиз паров уксусноэтилового эфира (рис. 2), причем вычисленная из кинетических данных величина энергии активации этого процесса (14,6 ккалЫолъ) практически совпала со значением, полученным в условиях жидкофазного катализа (см. табл. 3). По-видимому, гидролиз паров эфира тоже происходит в полимолекулярной адсорбционной пленке [c.35]

По физико-химической природе ВУТ — это не механическая смесь угля с водой, а коллоидно-дисперсная топливная система, в которой по существу нет исходного угля и нет балластных компонентов. Все компоненты топлива активны являются участниками процесса преобразования химического энергопотенциала топлива в топочном объеме котлов и печей. В процессе производства ВУТ, в основе которого лежит механохимическая активация его начальных компонентов, по существу практически полностью разрушается структура угля как природной горной массы. Уголь как бы распадается на отдельные органические и минеральные компоненты с химически активной поверхностью образующихся частиц твердой фазы создаваемого топлива. [c.68]

По своей вторичной (пористой) структуре древесный уголь состоит из мелких кристаллитов размером в среднем 15 А, т. е. примерно таких как и у некарбонизированных каменных углей, в то время как размер кристалла графита равен 2000 А. Следует отметить, что любой твердый углеродистый материал состоит из набора кристаллитов самых разнообразных размеров. Для ископаемых углей характерна плотная упаковка кристаллитов, а углн из древесины имеют значительно более рыхлую структуру — зазоры между соседними кристаллитами образуют большое количество тонких пор, обладающих развитой поверхностью. Значение этого фактора велико, так как образование сероуглерода из твердого углеродистого материала носит характер гетерогенной топо-химической реакции, обладающей к тому же слабым экзотермическим эффектом. Поэтому для эффективного протекания реакции требуется достаточная химически активная развернутая поверхность на разделе твердой и газообразной фаз. Реакция обусловлена адсорбционно-химическим взаимодействием на границе раздела фаз между поверхностными атомами угля и молекулами серы. Силы притяжения различны по своей природе и зависят от характера поверхности и адсорбирующихся молекул серы. [c.47]

На поверхности каждого носителя имеются активные силы различной природы 1) притягивающие молекулы одну к другой и обусловливающие поверхностное натяжение [216, 275] 2) электрические, распределяющ 1е электричество между соприкасающимися слоями отдельных фаз определенным образом и вызывающие электрокапиллярные явления, контактное электричество и пр. и 3) химические, действующие в соприкасаюпрхся слоях двух фаз и вызывающие положительную или отрицательную адсорбцию. Уголь и силикагель являются превосходными адсорбентами, их адсорбционная способность зависит, главным образом, от величины поверхности, и их пористость имеет ббльшее значение, чем другие факторы. Чтобы иметь высокую активность, поверхность угля одновременно с пористостью должна иметь некоторые группы атомов. Например, для того, чтобы она могла переносить кислород воздуха на легко окисляемые вещества, нужны группы, содержащие азот или кислород. [c.475]