Инновации бизнесу. Исследование сорбционных свойств угольных адсорбентов импульсным методом ЯМР

ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Заявку на получение дополнительной информации по этому проекту можно заполнить здесь.

Номер

46-026-04

Наименование проекта

Исследование сорбционных свойств угольных адсорбентов импульсным методом ЯМР

Назначение

Изучение состояния воды в УА.

Рекомендуемая область применения

Процесс сорбции на угольных адсорбентах

Описание

Результат выполнения НИР.

В настоящее время угольные адсорбенты (УА) являются одними из наиболее известных сорбентов. Они используются в медицине, сельском хозяйстве, для решения экологических проблем (очистка воды, воздуха).

Вместе с тем, не существует единого мнения о процессах сорбции на УА. Это связано с их неоднородностью, дисперсией размера пор (микро-, супер-микро-, мезо-, макропоры).

Вопрос о механизмах сорбции воды в различных фазах (монослойная, полислойная, объемная) также является дискуссионным. Методы ЯМР позволяют разделить эти фазы по временам релаксации и связать характеристики ЯМР с термодинамическими параметрами адсорбата.

Целью работы явилось изучение состояния воды в УА. Исследования проводились на установке импульсного ЯМР с рабочей частотой 42 МГц на образцах УА с микропористой (ФАС-1,2) и супермикропористой (ФАС-3) структурой при различных относительных давлениях паров воды.

Из зависимостей времен спин-решеточной (Т1) и спин-спиновой (Т2) релаксации от влагосодержания образца нами были определены величины адсорбции в микро-, супермикро- и мезопорах (соответственно а1 а2, а3). Рассчитаны удельные поверхности микро-, супермикро-, мезопор (соответственноS1,S2, S3), суммарная поверхность пор (S_уд), а также объем микропор (Wo), полуширина микропор (х ₀) и расстояние между активными центрами (1). Результаты экспериментов сведены в таблицу:

Образец	S1,м ²/г	S2,М ²/г	S3,м ²/г	A1,ммоль/г	A2, ммоль/г	A3, ммоль/г	S_удМ ²/г	Wo,смЗ/г	хо, А	l,А
ФАС-1	632	105	90	10,5	2,5	1,5	827	0,21	3,2	9
ФАС-2	662	301	572	11,0	5,0	9,5	1535	0,24	3,6	17
ФАС-3	241	542	813	4,0	9,0	13,5	1596	0,21	8,7	13

В реальных в определенной степени необратимых процессах с наличием стадий работы и теплоты в них эрготропия умень

шается, так как теряется часть работы, превращаясь в теплоту диссипации (тренияqTp) с соответствующим возрастанием энтропии:dbнеобр.<dlобр./T;dbнеобр. ⁼(dbобр.-dbтр.)<dbоб _Р.,db _Tp=ds _Tp,;dl _rp=dq _Tp:,dsнеобр.>dqобр./T.

На основе тепловой теоремы Нернста, заключаем, что при абсолютном нуле температуры эрготропии (как и энтропии) всех однородных кристаллических (конденсированных) веществ, находящихся в состоянии равновесия, обращаются в нуль.

Диаграммаb.sдля воды и водяного пара, судя по первым попыткам ее построения, получается более компактной по сравнению сh,sиT,sдиаграммами, т. к. значения по осямhи Т во много раз больше значенийs,а значенияbиs- одного порядка: приs" =9,16(кДж/кгК)b"= 4,4 (кДж/кгК). Это позволяет выбрать одинаковый масштаб по обеим осямdиs, чертить на одном чертеже сразу все области: воды, влажного и перегретого водяного пара или выполнять нужные диапазоны в увеличенном масштабе, что повышает точность графического определения величин.