Адсорбционную способность активированного угля можно оценить используя уравнение

ГОСТ 33588-2015 Уголь активированный. Стандартный метод определения адсорбционной способности

Текст ГОСТ 33588-2015 Уголь активированный. Стандартный метод определения адсорбционной способности

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

УГОЛЬ АКТИВИРОВАННЫЙ

Стандартный метод определения адсорбционной способности

Стенда ртинформ 2016

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стан* дартизации установлены ГОСТ 1.0—92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2—2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные. правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий» (ФГУП «ВНИИ СМТ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстак-

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 октября 2015 г. N» 81 -П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК в С.

7.8 Водяная баня, позволяющая поддерживать постоянную температуру (20 ± 1) °С.

7.9 Пипетка, вместимостью 100 мл.

8 Подготовка пробы

8.1 Пробу активированного угля отбирают no ASTM ЕЗОО и измельчают до размера частиц так. чтобы 95 % массы пробы проходило через сито 325 меш. При этом применяют мокрый рассев или рассев высушенной в сушильном шкафу no ASTM D 2867 пробы (обычно пробу сушат 3 ч при температуре 150 ’С).

8.2 Пробы воды отбирают по ASTM D 3370.

9 Проведение испытания

9.1 В таблице 1 приведены предполагаемые массы активированного угля и объемы раствора, которые должны использоваться при определениях в зависимости от ожидаемых концентраций адсорбируемых элементов.

Предполагаемые массы активированного угля или объем раствора должны быть подобраны таким образом, чтобы в результате испытания было удалено максимум 85 % и минимум 10 % адсорбируемых элементов.

Таблица 1 — Объемы растворе и массы активированного угля для определения адсорбируемых элементов

Концентрация адсорбируемых элементов, мг/л

Объем раствора, мл

Предлатаемая масса угля (сухое состояние>

1.0; 2.5; 5.0: 7.S; 10.0; 25.0 и 50.0 мг

Св. 10 ДО 100 включ.

0.01: 0.02; 0.04; 0.10; 0.20: 0.40; 1.0; 2.0 и 4.0 г

0.05; 0.1. 0.2; 0.5; 1.0; 2.0; 5.0 и 10 г

9.2 Для воды, содержащей свыше 10 мг/л адсорбируемых элементов, отбирают пипеткой (7.9) 100 мл раствора в каждую коническую колбу (7.5) спритертой стеклянной пробкой вместимостью 500 мл. Для воды, содержащей адсорбируемых элементов до 10 мг/л включительно, отбирают 500 мл раствора в коническую колбу (7.5) с притертой стеклянной пробкой объемом 1000 мл.

9.3 Добавляют подходящее количество измельченного активированного угля в пересчете на сухое состояние (см. таблицу 1) равномерно, как правило, с интервалом 5 минут, чтобы дать возможность отфильтроваться. Одну колбу без активированного угля используют в качестве контрольного экземпляра.

9.4 Взбалтывают колбу после добавления каждой порции активированного угля, чтобы увлажнить уголь. Закупоривают колбу и помещают ее на мешалку (7.1). Фиксируют время.

9.5 Помещают мешалку с колбой на 2 ч в водяную баню(7.8), нагретую до необходимой температуры. для смешивания содержимого колбы. Как правило. 2 ч достаточно для достижения стабильного состояния. Тем не менее время проведения процедуры контролируют, чтобы убедиться, чтостабильное состояние достигнуто (4.1).

9.6 По истечению 2 ч немедленно фильтруют каждую смесь и контрольный экземпляр через новые мембранные фильтры (7.4).

Примечание 2 — Если пробе вода содержит летучие вещества, то фильтрацию проводят под давлением с использованием газообразного азоте, чтобы уменьшить потери.

Примечание 3 — Перед фильтрацией рекомендуется промывать каждый мембранный фильтр SOO мл лабораторной воды типа II (по ASTM О 1193).

9.7 Без промедления анализируют фильтрат на предмет интересующих элементов и записывают результаты вместе с соответствующей массой пробы активированного угля.

10 Обработка результатов

10.1 Массу адсорбированных элементов X, мг. рассчитывают по формуле

где С₀ — концентрация элементов до взаимодействия с углем, мг/л;

С — концентрация элементов после взаимодействия с углем, мг/л;

V — объем пробы, л.

10.2 Массу адсорбированных элементов в расчете на 1 г активированного угля, в миллиграммах на грамм, рассчитывают по формуле

Уел. печ. п. 1.40 Уч.-изд. п. 1.00. Тираж 31 экэ. Зак. 931

Научно-исследовательская работа «Адсорбционная способность активированного угля»

Научно-исследовательская работа по химии «Адсорбционная способность активированного угля»

Просмотр содержимого документа
«Научно-исследовательская работа «Адсорбционная способность активированного угля»»

XXXVI городская научно-практическая конференция

Магнитогорского научного общества учащихся

«Искатели, мыслители ХХI века»

Направление: Естествознание, химия

МОУ «СОШ № 25 при МагК», 10 класс

Теплякова Ксения Витальевна

учитель химии первой категории

Быкова Анна Валерьевна

Магнитогорск, 2016 г.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Общие сведения об активированном угле……………………………. ….4

1.2. Адсорбционные свойства активированного угля…………………. ……6

1.3Применение адсорбирующих свойств активированного угля ……..….…8

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Методика проводимого исследования, результаты и рекомендации …………………………………………………………………………………….10

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………………. ……………..18

При употреблении в пищу недоброкачественных продуктов, при отравлении ядовитыми веществами первая помощь – это применение активированного угля в качестве адсорбента.

Актуальность работы заключается в высокой значимости явления адсорбции в связи с решением не только экологических проблем и проблем получения особо чистых веществ, но и проблем здоровья человека.

Новизна выбранной темы заключается в незначительном исследовании причин адсорбции среди школьников.

Объект исследования: активированный уголь.

Предмет исследования: адсорбция активированного угля.

Цель: исследовать адсорбционную способность активированного угля.

Изучить литературу по данному вопросу.

Выяснить чем обусловлена высокая адсорбционная способность активированного угля.

Предложить ряд рекомендаций по использованию адсорбционной способности активированного угля в быту.

Определить экспериментальным путем адсорбционную способность активированного угля.

1. Изучение литературы.

5. Аналитическая деятельность.

Гипотеза: активированный уголь адсорбирует вещества вредные для здоровья.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Общие сведения об активированном угле

Активированный уголь — пористое вещество, которое получают из различных углеродосодержащих материалов органического происхождения: древесного угля , каменноугольного кокса , нефтяного кокса, скорлупы кокосовых орехов и других материалов. Содержит огромное количество пор и поэтому имеет очень большую удельную поверхность на единицу массы, вследствие чего обладает высокой адсорбционной способностью. В зависимости от технологии изготовления, 1 грамм активированного угля может иметь поверхность от 500 до 1500 м². Применяют в медицине и промышленности для очистки, разделения и извлечения различных веществ. (1)

Для получения активированного угля необходимо использовать (активировать) скелет углерода — антрацит, древесный уголь и др.

Отдельные атомы углерода отщепляются от кристаллической решетки, то есть процесс активации скелета углерода в некоторой мере зависит от продолжительности пребывания атомов углерода в решетчатой связи. Теперь атом углерода находится на поверхности, и продолжительность его пребывания в связи меньше, чем в случае нахождения внутри объема. Для получения больших пор необходимо, однако, отщепить атомы, которые находятся под поверхностью и благодаря этому пребывают в связи более продолжительное время. Вероятность получения пор с определенным радиусом зависит от продолжительности пребывания последнего атома, который необходимо удалить из решетчатой связи для того, чтобы создать поры.

Существует зависимость параметра удельной поверхности 3-мм формовочного активированного угля от температуры активации. С повышением температуры формируется все большее количество микропор, а уже имеющиеся расширяются. Благодаря этому увеличивается удельная поверхность. Если выбрать слишком высокую температуру, то микропоры объединяются в большие поры, причем большие поры имеют меньшую поверхность, чем большое количество маленьких пор. Чем больше внутренняя поверхность активированного угля, тем больший потенциал адсорбции он имеет, так как группировка активированного угля основывается на изотерме азота. Очень большие поверхности лишь указывают на большую адсорбционную емкость сравнительно маленьких молекул. На основании этого нельзя сделать выводы об адсорбционной способности больших молекул. (4)

Химические свойства и модифицирование.

Обычный активированный уголь является довольно реакционноспособным соединением, способным к окислению кислородом воздуха и кислородной плазмой, водяным паром, а также углекислым газом и озоном. Окисление в жидкой фазе проводят целым рядом реагентов (HNO₃, H₂O₂, KMnO₄). За счёт образования большого количества основных и кислотных групп на поверхности окисленного угля его сорбционные и другие свойства могут существенно отличаться от неокисленного. Модифицированный азотом уголь получают либо исходя из азотсодержащих природных веществ, либо полимеров, либо обработкой угля азотсодержащими реагентами . Также уголь способен взаимодействовать с хлором бромом и фтором. Важное значение имеет серосодержащий уголь, который синтезируют разными путями. В последнее время химические свойства угля принято объяснять наличием на его поверхности активной двойной связи. Химически модифицированный уголь находит применение в качестве катализаторов, носителей для катализаторов, селективных адсорбентов, в получении особо чистых веществ, в качестве электродов литиевых аккумуляторов. (1).

Адсорбционные свойства активированного угля

Адсорбция это процесс, происходящий на границе раздела фаз. Он затрагивает только поверхностные слои, взаимодействующих фаз, и не распространяется на глубинные слои этих фаз. (2)

Адсорбцией называют явление накопления одного вещества на поверхности другого. В общем случае, адсорбцией называют изменение концентрации вещества на границе раздела фаз. (2)

Адсорбция происходит на любых межфазовых поверхностях и адсорбироваться могут любые вещества. Адсорбция понижается с понижением температуры. Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтивом, поглощённое — адсорбатом. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция – адсорбентом. Адсорбция представляет собой обратимый процесс. Процесс, обратный адсорбции, называется десорбцией. Удаление адсорбированных веществ с адсорбентов при помощи растворителей называют элюцией. (2)

Есть два основных механизма, которыми активизированный углерод удаляет загрязнители: адсорбция и каталитическое окисление. Органические соединения удаляются адсорбцией, а окислители, такие, как хлор и хлорамин, удаляются каталитическим окислением. (1)

Согласно стандарту ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии) поры диаметром меньше 0,4 нм называют субмикропорами, поры размером от 0,4 до 2 нм микропорами, поры размером от 2 до 50 нм мезопорами и поры диаметром более 50 нм — макропорами (1 нм = 1/1000000 мм).

Активированные угли на основе скорлупы кокосов характеризуются большей долей микропор (пор диаметром до 2 нм), на основе каменного угля — большей долей мезопор (2—50 нм). Большая доля макропор (более 50 нм) характерна для активированных углей на основе древесины.

Рис.2 Структура пор активированного угля

Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры — для адсорбции более крупных органических молекул. (3)

Хороший активированный уголь характеризуется долей микропор в количестве как минимум 0,3 мл/г, мезопор — минимум 0,2 мл/г и долей макропор в количестве как минимум 0,35 мл/г.

Чем меньше размер частицы активированного угля, тем лучше доступ к поверхности и быстрее происходит адсорбция. В системах фазы пара это нужно учитывать при снижении давления, которое затронет затраты энергии. Внимательное рассмотрение гранулометрического состава может обеспечить существенную операционную выгоду.(3)

Адсорбционную способность активированного угля можно оценить используя уравнение

Адсорбционная способность угля

Адсорбцией называется способность некоторых веществ (адсорбентов) поглощать своей поверхностью другие вещества, с которыми они вступают в соприкосновение. Чем больше поверхность адсорбента, тем больше его адсорбционная способность. Уголь, нагретый до 1000 градусов и обработанный водяным паром, называется активированным. Его адсорбционная способность очень велика. В колбу с парами брома поместим активированный уголь. Бурая окраска паров брома постепенно исчезает. Уголь адсорбирует пары брома.

Оборудование: колба плоскодонная с пробкой.

Техника безопасности. Остерегаться вдыхания паров брома.

Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.