Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема защиты окружающей сроды требует разработки и создания экологически чистых и эффективных методов очистки сточных вод и технологических растворов, исключающих возможность проникновения различных загрязняющих веществ в водный бассейн.
В процессах извлечения органических загрязнений успешно используются адсорбционные методы с применением углеродных материалов, обладающих высокой адсорбционной емкостью. В настоягзе время проводятся исследования по созданию новых перспективных адсорбентов о регулируемыми физико-химическими свойствами - активированных углеродных волокон / АУВ /, исследование которых важно для интенсификации ряда технологических процессов защиты окружающей среды.
Углеродные волокна обладают высокой электропроводностьг я могуу быть использованы в качестве электродов для созданил схем извлечения веществ из водных сред. Электрохимическая поляризация углеродной поверхности смещает адсорбционное равновесие и, следовательно, может быть регулирующим Фактором адсорбционной системы. Это предопределяет возможность создания замкнутого адсорбционнс-десорбционного цикла, управляемого посредством политизации адсорбента, что может служить основой разработки принципиально нового метода адсорбционной очистки водных растворов и концентрирования растворенных компонентов.
Применение в качестве элекгросорбентов АУВ, обладающих некоторым превосходством над обычно используемыми гранулированными активированными углями / ГАУ /, ограничено их малой изученностью. Поэтому для целенаправленного выбора условий применения АУВ в адсорбционных системах, регулируемых изменением потенциала, необходимо прежде всего установить взаимосвязь структурных, злектрохігми -ческих, адсорбционных и элсктросо^'ционкых свойств углеродных волокон. Таким образом, задача изучения особенностей проведения по-тенциалуправляемых адсорбционных процессов с применением отличающихся по текстуре АУВ остается актуальной как для виборе оптимальных условий очистки различных растворов, так и для восстановления адсорбционной емкости волокнистого адсорбента, от многократности использования которого зависит эффективность применения адсорбционных технологий.
Цель работы и задачи исследования. Целью работы являлось исследование физико-химического поведения новых адсорбционнях материалов для реализации электрохимически управляемого пронесся иэалеченил органических коьшонентов раствора.
Для достижения указанной цели были проведены:
изучение электрохимических свойств различных типов АУВ;
исследование влияния состава среды и заряда поверхности на изменение адсорбционных и электросорбционных свойств волокнистых углой;
определение условий восстановления поглотительной способности углеродных волокон в связи с необходимостью их многократно- го использования в процессах извлечения органических компонентов из раствора;
сраві.лтелькьгй анализ свойств гранулированных и волокнистых углей для выбора углеродных материалов наиболее применимых в электрохимически управляемых адсорбционных системах.
Научная новизна работы. Зпервне рассмотрено влияние пористой структуры различных типов углеродных волокон на их электрохимические свойства /емкостные п поляризационные характеристики, скорость и равномерность .-заряг.ония/. Определены отличительнее особенности электрохимического поведения АУВ, связанные с толщиной углеродной нити и фибриллярным строением волокнистого материала. Выявлена взаимосвязь между электрохимическими, адсорбционными, электросорбционными свойствами АУВ и лабильностью их структуры, обуславливающей высокую доступность волокнистой поверхности. Определены оптимальные текстурные характеристики волокнистых электросорбентов для их применения в потенциалуправляемоы адсорбци-онно-десорбционном процессе.
Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований делают возможным делекаправленннй выбор углеродных адсорбентов для эффективного извлечения токсичных веществ из водных сред. Предложены приемы сравнительной экспресс-оценки адсорбционной способности и электрохимических характеристик разчичных углеродных материалов. Найденные закономерности позволяют оптимизировать условия проведении экологически чистого потбнциалуправля-емого адсорбционного процесса глубокой очистки растворов от органических пр/мэсей и концентрирования генных компонентов с применением активированных углеродных волокон.
На защиту выносятся; результаты исследования электрохимических свойств различных типов АУВ; взаимосвязь текстурних, адсорбционных и электросорбционкых свойств волокнистых углей; обоснование выбора оптимальной структури углеродного адсорбента.для его наиболее успешного использования в электросорбцшкном процессе; экспериментальные результаты, позволяющие дать рекомендации по повышению зффективности способов очистки водных растворов от органических веществ.
Аппробация работы и публикации. Результаты работа докладывались на 8 Всесоюзном симпозиуме "Двойной ^лой и сдсорбция на твердых электродах" /Тарту,1988г/, на Всесоюзном совещании "Разработка и внедрение перспективных физико-химических методов опист-ки сточных вод химических производств дія сііижєния сброса в водоемы" /Черкассы, 1939т/, на 14 Менделеевском съезде по обіцр^ и прикладной химии /Москва,1989г/, на Всесоюзном симпозиуме "Адсорбционные процессы в решении проблемы защиты окружагщей среды " /Рига, 1991г/.
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из трех глав, Еключающих обзор литературы, методическую часть и обсуждение экспериментальных результатов, выводов и списка литературы. Текст диссертации изложен на 149 страницах машинописного текста,, включая 39 рисунков, II таблиц, 252 библиографические ссылки.
