Введение
1 Аналитический обзор 7
1.1 Назначение и направления практического использования активных углей 7
1.1.1 Практическое применение активных углей для адсорбции из жидкой фазы 8
1.1.1.1 Использование активного угля для очистки воды 10
1.1.1.2 Использование активированного угля для производства конденсаторов 11
1.1.2 Использование активных углей в газообразных среда 16
1.1.2.1 Рекуперационные АУ 17
1.1.2.2 Использование активных углей для очистки воздуха 18
1.2 Основные сырьевые источники получения активных углей 21
1.2.1 Синтез углеродных адсорбентов из нетрадиционного сырья 22
1.2.2 Синтез углеродных адсорбентов из отходов растительного происхождения 25
1.2.3 Синтез адсорбентов из технических лигнинов 29
1.3 Методы парогазовой активации в синтезе активных углей 31
1.4 Методы химической активации в синтезе активных углей 34
1.4.1 Применение ZnCl2 для химической активации 34
1.4.2 Применение карбонатов щелочных металлов для химической активации 36
1.4.3 Применение KOH и NaOH для химической активации 39
1.5 Методы исследования пористой структуры активных углей 45
1.5.1 Изотерма БЭТ 48
1.5.2 Теория объемного заполнения микропор (ТОЗМ) 50
1.5.3 Другие методы исследования пористой структуры АУ 52
1.6 Требования, предъявляемые к АУ для суперконденсаторов и других электротехнических устройств
1.7 Выводы по аналитическому обзору 55
2 Методическая часть 57
2.1 Характеристика объекта исследования 57
2.2 Подготовка образцов 57
2.3 Получение активных углей 57
2.4 Методика выщелачивания угольных остатков пиролиза 58
2.5Методика определения выхода АУ 59
2.6 Методы анализа активных углей 59
2.6.1 Определение насыпной плотности 59
2.6.2 Определение содержания золы 59
2.6.3 Определение содержания воды в угле 59
2.6.4 Определение адсорбционной активности по йоду 59
2.6.5 Определение площади удельной поверхности по йоду 59
2.6.6 Определение осветляющей способности по метиленовому голубому 60
2.6.7 Определение адсорбционных свойств по гексану 61
2.6.8 Определение адсорбционных свойств по бензолу 61
2.6.9 Определение адсорбционных свойств по методу низкотемпературной адсорбции азота 61
2.7 Методики обработки изотерм адсорбции 63
2.7.1 Обработка изотерм адсорбции азота 63
2.7.1.1 Анализ изотерм адсорбции по уравнению Брунауэра - Эмметта - Теллера 64
2.7.1.2 Анализ изотерм адсорбции по уравнению Дубинина-Радушкевича 65
2.7.1.3 Анализ изотерм адсорбции по уравнению Дубинина-Астахова 66
2.7.1.4 Анализ изотерм адсорбции по t-методу 68
2.7.1.5 Метод анализа изотерм Horvath-Kawazoe 69
2.7.2 Анализ изотерм адсорбции из растворов по уравнению Лэнгмюра 70
2.7.3 Анализ изотерм адсорбции из растворов по уравнению Фрейндлиха 72
3 Экспериментальная часть 74
3.1 Термохимическая активация исходного гидролизного лигнина 74
3.1.1 Термохимическая активация лигнина вибропомола 74
3.1.2 Термохимическая активация лигнина нефракционированного 76
3.2 Термохимическая активация предварительно термообработанного лигнина 78
3.2.1 Влияние температуры предварительной термообработки ГЛ и расхода NaOH на выход и свойства АУ 78
3.2.2 Влияние температуры термохимической активации на выход и свойства АУ 81
3.2.3 Влияние условий синтеза на формирование пористой структуры АУ 83
3.3 Исследование термохимической активации с использованием методов планированного эксперимента. 85
3.3.1 Исследование в области низких дозировок NaOH 86 3.3.1.1 Влияние режимных параметров на выход и адсорбционные свойства АУ 86
3.3.2 Исследование в области высоких дозировок NaOH 90
3.3.2.1 Влияние режимных параметров на выход и адсорбционные свойства АУ 91
3.3.2.2 Изотермы адсорбции МГ и их анализ по уравнениям Фрейндлиха и
Лэнгмюра 94
3.3.2.3 Изотермы адсорбции йода и их анализ по уравнениям Фрейндлиха и Лэнгмюра 97
3.3.3 Сравнительный анализ результатов планированного эксперимента 100
3.4. Анализ пористой структуры АУ по данным низкотемпературной адсорбции азота 102
3.5 Исследование потребительских свойств АУ 108
3.5.1 Испытание по использованию в суперконденсаторах 110
3.5.2 Испытание ПАУ «Карболин» в ВНИИ крахмалопродуктов 111
3.5.3 Испытание ПАУ «Карболин» в производстве водки 112
3.6 Выводы по экспериментальной части 114
4 Технологическая часть 116
4.1 Технология синтеза активного угля методом термохимической активации в 116
присутствии NaOH
Выводы 128
Список литературы 129
Приложения 145
