Введение к работе
з
Актуальность темы Информационное обеспечение научно-исследовательских и инженерно-конструкторских работ является одной из важнейших задач современной науки. В настоящее время идет интенсивная замена печатных информационных изданий (справочники, базы данных по различным проблемам) на их более совершенные компьютерные аналоги.
Отсутствие справочной информации по проблемам адсорбции является серьезным сдерживающим фактором развития этой важнейшей области знаний и соответствующих практических применений. Издания справочной литературы, осуществленные в последние годы, особого успеха не имели, ввиду ограниченности приводимой в них информации.
Идея создания компьютерного варианта банка данных по адсорбции, выдвинутая проф. Толмачевым A.M., была, с одной стороны, активно поддержана учеными нашей и зарубежных стран, а с другой стороны вызвала много вопросов, поскольку основная особенность такого банка заключается в том, что в нем из-за невоспроизводимости свойств адсорбентов и условий их подготовки не могут быть собраны некоторые наиболее точные данные или константы, а должен быть представлен весь спектр экспериментальных данных таким образом, как это сделано в реферативных журналах. Это обстоятельство долгое время являлось ограничивающим фактором в решении проблемы информации в области адсорбции. Однако, резкое расширение возможностей соответствующих баз данных при их реализации в компьютерном варианте, позволяет вернуться к идее создания компьютерного банка данных по адсорбции. При этом возникает три проблемы:
- Проводить ли и, если да, то на основе каких критериев отбор систем, которые не должны быть включены в банк данных?
Представлять ли только исходные экспериментальные результаты или проводить их дополнительную обработку с целью получения наиболее широко используемых характеристик соответствующих адсорбционных систем?
Как именно проводить обработку данных, какие именно уравнения и модели использовать и, соответственно, какие параметры целесообразно приводить?
Что касается первой проблемы, то, к сожалению, приходится констатировать невозможность выработки объективных критериев, поскольку в подавляющем числе случаев авторы публикаций не приводят данных, на основании которых можно было бы оценить надежность полученных ими результатов. Даже в тех случаях, когда авторами приводятся собственные оценки точности измерений, они обычно относятся к оценкам возможных погрешностей собственно измерений и не дают полной информации о "предыстории" образца адсорбента и способах его подготовки к эксперименту, что иногда более важно, чем точность самих измерений.
Вторая проблема широко обсуждалась на различных конференциях и совещаниях. В результате было констатировано, что для удобства пользователей банка целесообразно проводить дополнительную максимально стандартизованную и широко применяемую в различных странах обработку первичных данных и соответствующие характеристики включать в блоки первичной и полной информации.
Настоящая работа посвящена решению всех этих проблем и, особенно, разработке физико-химических критериев обработки данных, отбору конкретных уравнений и параметров, которые необходимо и целесообразно приводить в конечной системе.
5 Цели и задачи работы. С учетом проведенного обзора научной литературы и общей тематики лаборатории были сформулированы следующие цели диссертационной работы:
Выработка физико-химических критериев описания широкого круга адсорбционных систем для последующего использования в качестве единых для построения общего банка данных по адсорбции.
Создание банка данных по адсорбции в виде компьютерной системы управления базой данных с обеспечением общего доступа к базе через глобальную сеть интернет и возможности постоянного расширение банка данных.
Литературный поиск экспериментальных данных для наполнения банка информацией об адсорбции индивидуальных газов и паров и компонентов газовых, паровых и жидких растворов на макро- и микропористых адсорбентах, а также данными о физико-химических характеристиках активированных углеродных адсорбентов
4. Анализ уравнений изотерм адсорбции индивидуальных веществ и
компонентов смесей для получения физико-химических характеристик
широкого круга адсорбционных систем, приведенных в банке данных.
Научная новизна и практическая ценность работы. Создан и включен в систему интернет компьютерный банк данных по адсорбции, в котором представлены данные по изотермам адсорбции индивидуальных газов и паров, компонентам газовых, паровых и жидких растворов на макро- и микропористых адсорбентах, а также характеристики активных углей, производимым отечественными и зарубежными фирмами.
Впервые проведена комплексная обработка экспериментальных изотерм адсорбции и выбраны системы уравнений, обеспечивающие получение широкого набора физико-химических характеристик приведенных в банке адсорбционных систем. Показана возможность обработки данных по
6 адсорбции паров на микропористых адсорбентах уравнением абсолютной адсорбции Толмачева-Арановича. Доказана возможность применения этого уравнения и уравнения Дубинина-Радушкевича для описания изотерм адсорбции при температурах выше критических.
Созданная система является одной из первых в мире специализированной общедоступной системой хранения адсорбционных данных с описанием этих данных по единым выработанным в этой работе физико-химическим критериям и может быть широко использована в научных исследованиях и при разработке разнообразных адсорбционных технологий разделения, очистки веществ и защиты окружающей среды от вредных выбросов.
Апробация работы. Результаты работы были изложены в докладах на следующих всероссийских и международных конференциях:
IV Всероссийский симпозиум "Актуальные проблемы адсорбционных процессов.", Москва, 1998; V Всероссийский симпозиум "Современные теоретические модели адсорбции в пористых средах", Москва, 1999; VI Всероссийский симпозиум "Актуальные проблемы теории адсорбции и синтеза адсорбентов", Москва, 2000; IX международная конференция по теоретическим вопросам адсорбции и адсорбционной хроматографии, Москва, 2001; IV Международный симпозиум "Эффекты гетерогенности поверхности в адсорбции и катализе на твердых поверхностях", Краков, Польша, 2001; VII Всероссийский симпозиум "Актуальные проблемы теории адсорбции, модифицирования поверхности и разделения веществ", Москва, 2002; VIII Всероссийский симпозиум "Актуальные проблемы теории адсорбционных процессов в пористых структурах", Москва, 2003; IX Всероссийский симпозиум "Современные проблемы организации пористых структур и адсорбционного разделения веществ", Москва, 2004; XIII Всероссийский симпозиум "Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и
7 адсорбционной селективности", Москва, 2009; 5 Международная конференция "Физика жидкостей: современные проблемы", Киев, 2010; XIV Всероссийский симпозиум "Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности", Москва, 2010; XV Симпозиум по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул, Петрозаводск, 2010;
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 печатные работы, в том числе 7 статей в рецензируемых журналах и 16 тезисов докладов на научных конференциях.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Работа изложена на 145 страницах и содержит 31 таблицу и 43 рисунка. Библиография включает 129 ссылок.
