Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Семенов Андрей Дмитриевич

Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты
<
Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Семенов Андрей Дмитриевич. Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.01 / Семенов Андрей Дмитриевич; [Место защиты: Иван. гос. хим.-технол. ун-т].- Иваново, 2008.- 150 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1192

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Литературный обзор 7

1.1 Тенденции мирового потребления фосфорной кислоты и характеристика выпускаемых типов кислот 7

1.2 Методы очистки экстракционной фосфорной кислоты 12

1.2.1. Методы осаждения 12

1.2.2. Частичная нейтрализация 13

1.2.3. Сорбционные методы 13

1.2.3. Экстракционные методы 14

1.2.4. Комбинированные методы 17

1.3 Способы получения и характеристика активных углей. Объемные и поверхностные свойства 21

1.3.1 Характеристика активных углей 22

1.3.2 Способы получения активных углей 24

1.3.3 Структура, объемные и поверхностные свойства активных углей 27

1.4 Адсорбционно-химическое взаимодействие в системе уголь — фосфорная кислота

1.5. Выводы и постановка задач исследования 3 8

Глава 2. Экспериментальная часть 40

2.1. Реактивы и методики приготовления и исследования образцов 40

2.2 Приборы, методы исследования, методика эксперимента. Схема установки для очистки ЭФК 50

2.3 Обработка экспериментальных данных 56

Глава 3. Исследование влияния способа получения на свойства активного угля 59

3.1 Влияние свойств сорбента на адсорбцию основных примесей в процессе очистки экстракционной фосфорной кислоты 60

3.2 Исследование направленного формирование свойств активного угля в процессе механохимической активации 64

Глава. 4 Влияние свойств угля на степень очистки экстракционной фосфорной кислоты от соединений кремния, фтора и полуторных оксидов металлов железа и алюминия 80

4.1 Влияние свойств угля на степень и скорость удаления соединений фтора и кремния при очистке ЭФК

4.2 Влияние угля на кристаллизационные процессы при очистке экстракционной фосфорной кислоты 99

Глава 5. Технологические основы разработки схемы получения угольного адсорбента и усовершенствование технологии очистки экстракционной фосфорной кислоты 104

5.1 Выбор оборудования для проведения механохимической активации угля 105

5.2 Аппаратурное оформление процесса активации угля, принципиальная схема производства 109

5.3 Промышленная технология очистки экстракционной фосфорной кислоты 112

5.4 Компоновка комбинированной технологической схемы в оптимальном режиме её работы 116

5.5 Экологические, энергетические и ресурсосберегающие аспекты комбинированной технологической схемы 121

Выводы 124

Список литературы 128

Приложение

Введение к работе

Фосфорная кислота имеет большое промышленное и хозяйственное значение. Ее используют в пищевой, химической и сельскохозяйственной, медицинской и других отраслях промышленности [1]. Соли фосфорной кислоты широко применяют в строительстве, различных областях техники [2-3].

Анализ статистических данных показывает, что с начала 80-х годов прошлого века наблюдается тенденция увеличения выпуска фосфорной кислоты квалифицированных марок [4], полученных очисткой экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Метод очистки ЭФК мировые производители рассматривают как серьезную альтернативу термическому способу получения фосфорной кислоты (ТФК) [5]. Себестоимость ТФК примерно в три раза выше [6], поскольку на ее производство расходуется в 3 - 4 раза больше тепла и примерно в 13 — 14 раз - электроэнергии [7]. Поэтому в Западной Европе и США основное количество технических и пищевых фосфатов производится на основе очищенной экстракционной фосфорной кислоты, а производство термической сокращается [7-8].

Известно, что ЭФК содержит примеси, количество и соотношение которых определяется качеством фосфатного сырья и способом её производства. Процесс получения очищенной фосфорной кислоты (ОФК) связан, прежде всего, с необходимостью удаления фтористых соединений, характеризующихся высокой токсичностью и коррозионной активностью. Способность фтор ионов в виде лигандов образовывать многочисленные комплексные соединения А1, Fe, Si, Са и др. рассматривается [9] в основе комплексной очистки от многих других элементов.

Основной проблемой является получение высокочистых сортов фосфорной кислоты и ее солей. Высокая стоимость пищевых марок фосфорной кислоты, полученной из дорогостоящей термической, делает необходимым поиск путей получения чистых марок фосфорных кислот известными методами очистки более дешевой ЭФК [8-9].

Таким образом, можно заключить, что современное развитие производства фосфорной кислоты переживает технологические изменения. Производство термической фосфорной кислоты (ТФК) является дорогостоящим и непрерывно сокращается, а вместо неё в технологии квалифицированных марок (пищевых и реактивных кислот) используют более дешёвую ОФК. Исходная экстракционная фосфорная кислота, в отличие от термической, без проведения очистки может быть использована только для производства ограниченного ряда продуктов (производства минеральных удобрений, технических солей).

На сегодняшний день наиболее перспективным является проведение
очистки ЭФК с использованием угольного адсорбента [10]. По этой
технологии на предприятии ОАО «Воскресенский научный институт по
удобрениям и фосфорной кислоте» получают ортофосфорную кислоту:
пищевая ГОСТ 10678-74 Марка А и улучшенная ТУ 2142-002-00209450-96.
Однако недостатками этого способа является большой расход адсорбента,
высокое гидравлическое сопротивление при фильтрации кислоты через слои
адсорбента, использование дорогостоящей кислоты после

трибутилфосфатной очистки.

Целью работы является исследование и разработка физико-химических и технологических основ механохимической активации угля, а также исследование и разработка физико-химических и технологических основ очистки ЭФК на основе использования модифицированных угольных адсорбентов.

Для решения поставленной задачи необходимо:

провести исследование и оптимизировать структуру угольного сорбента для организации эффективной очистки ЭФК от примесей F, Si, AI, Fe и др.;

провести исследование и поиск эффективных методов активирования угольных адсорбентов;

исследовать формирование свойств поверхности активного угля в процессе механохимической активации и влияние поверхностных свойств активного сорбента в процессе очистки ЭФК от соединений кремния, фтора и полуторных оксидов металлов;

изучить адсорбционно-химическое взаимодействие в процессе удаления соединений кремния, фтора и полуторных оксидов металлов из раствора кислоты в системе ЭФК-уголь;

разработать технологию получения активного угля и усовершенствовать способ очистки ЭФК комбинированным методом, представляющий собой интегрирование стадий упаривания кислоты с отдувкой газовым теплоносителем с последующей адсорбцией на угольном адсорбенте.

Исследование влияния свойств сорбента на процессы дефторирования показали, что повышение степени окисленности и удельной поверхности образца приводит к увеличению глубины очистки кислоты от соединений F, Si, А1 и Fe.

На основании проведённых в данной работе исследований установлена роль угля, как адсорбента соединений Al, Fe, Si, Са и др. и катализаторе дефторирования кислоты. Учитывая установленные факты, предложено осуществлять очистку кислоты по новой технологии. В основе предлагаемой технологии очистки ЭФК, дефторирование осуществляется на циркулирующем угольном адсорбенте - катализаторе в концентраторе -дефтораторе и адсорбцией соединений Al, Fe, Si, Са в отстойнике - осадителе

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научным направлением в рамках ИГХТУ «Гетерогенные и гетерогенно-каталитические процессы на основе дисперсных металлооксидных систем», а также тематическим планом НИР, выполняемым по заданию Министерства образования РФ №1.1.00.

Способы получения и характеристика активных углей. Объемные и поверхностные свойства

Развитие химической промышленности [60] тесно связано с прогрессом в области производства катализаторов и адсорбентов, эффективное использование которых улучшает качество продукции и позволяет значительно снизить ее себестоимость. Во многих странах мира в течение XX века промышленное производство активных углей сформировалось в самостоятельную отрасль экономики. В настоящее время нет ни одной отрасли народного хозяйства, где не нашли бы применения активные угли [603-Угольные сорбенты находят широкое применение в различных отраслях промышленности, где они используются и как катализаторы, и как поглотители, с последующим извлечением при их регенерации ценных компонентов. Активные угли применяются для очистки воздуха и различных газов, при обогащении металлов, в процессах водоподготовки, в медицине, а также для очистки и обесцвечивания жидкостей и растворов, используются много лет как газовые и жидкостные адсорбенты, так как обладают высокой поверхностью с микро-, мезо- и макропорами [61-62].

В связи с интенсификацией промышленных процессов с применением угольных адсорбентов, большое внимание специалистами всех стран уделяется усовершенствованию промышленной технологии получения активных углей с целью повышения их физико-механических и адсорбционных свойств, а также направленного формирования их пористой структуры [63,64]. 1.3.1 Характеристика активных углей

Сульфоугли являются полифункционапьными катионообменниками, они содержат активные группы -SO3H, -СООН и -ОН. В большинстве случаев сульфоугли выпускают в гранулированном виде. Рабочий диапазон рН обычно в пределах от 0 до 9. Сульфоугли применяются для водоумягчения, обесцвечивания растворов и для других целей [61-62].

Основные показатели качества производимых активных углей [61, 65-67]: Гранулометрический размер — размер основной части гранул угля. Измеряется в мм или mesh USS I mesh BSS (американские или английские менш).

Действительная плотность представляет собой массу угля без пор и трещин, отнесенную к единице объема (ГОСТ 2160—62), она зависит от степени метаморфизма угля и содержания минеральных примесей.

Кажущаяся плотность всегда меньше действительной за счет пор и трещин. Для каменных углей она изменяется в пределах 1,2—1,35 г/см , а из петрографических составляющих самой высокой кажущейся плотностью обладает фюзенг.

Насыпная плотность определяется отношением массы угля к заполненному объему. Она изменяется в широких пределах, зависит от гранулометрического состава, влажности, размера и формы кусков и др. и колеблется от 0,48 до 0,75 г/см3.

Марка угля Насыпнаяплотность,кг/м3 Фракционный состав Суммарныйобъем пор поводе, см3/г Адсорбционнаяактивностьпо йоду, %;не менее Массоваядоля золы, % не более Массовая долявлаги, % неболее Область применения Стоимость 1 тонны Фракция,мм % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 БАУ (ТУ2162-001-72198841-2006) 240 3,63,6-1,0 1,0 2,595,52,0 - 45 10,0 10,0 Адсорбция из растворов 64 000 ДАК(ГОСТ6217-74) Не нормируется 3,63,6-1,0 1,0 2,595,52,0 1,4 30 6,0 10,0 Очистка жидких сред от широкогоспектрапримесей, в томчисле жиров. 54 000 ОУ-ВК (ТУ 2162-001-72198841-2006) 350 1,01,0-0,05 0,05 3,010,0Нерегламентируется - 45 6,0 10,0 Для ликвидацииразливов нефти итоксичныхорганическихвеществ. 30 000 КАУ Не нормируется 3,63,6-1,0 1,0 2,5 93,5 4,0 0,6 - 8,0 10,0 Для очистки водо- спиртовыхсмесей. СКТ 470 0,5 0,5-1,0 1,0-1,5 0,510,0Ненормируется - Разделениеуглеводородныхсмесей и тонкаяочистка газов ивоздуха. К) Пористость углей колеблется от 15 до 79 % по объему, в отдельных случаях она достигает 97,5 %. Пористость влияет на диффузионные, сорбционные, фильтрационные и химические свойства углей, а также на пористость заметно влияют термические и механические воздействия.

Твердость (прочность), мерой прочности служит количество образующихся при разрушении угля мелкой фракции или измельчение среднего размера. За меру прочности принимают количество не разрушенного угля в %. Площадь поверхности — площадь поверхности твердого тела отнесенная к его массе. Измеряется в квадратных метрах к грамму угля (м7г). Влажность — количество влаги, содержащееся в угле, %. Зольность — количество золы (иногда считается только зодорастворимая) в активированном угле, %. Йодный индекс (адсорбция йода, йодное число) - количество йода в мг, которое может адсорбировать 1 грамм активированного угля в порошкообразной форме из разбавленного водного раствора, мг/г. Спекаемость — это способность углей размягчаться в интервале 300— 350 С без доступа воздуха, при дальнейшем повышении температуры за счет деструкции органической массы переходить в жидкую пластическую фазу, затвердевающую при увеличении температуры до 470 - 550 С с образованием полукокса. Последний при дальнейшем росте температуры до 1000 С способен превращаться в кокс.

Приборы, методы исследования, методика эксперимента. Схема установки для очистки ЭФК

Схема установки для очистки ЭФК ИК-спектроскопические данные в области 400-4000 см"1 получены на спектрометре SPECORD М-80 и Фурье-спектрометре AVATAR 360 ESP. Образцы для съемки готовили по стандартным методикам — напылением на подложку CsJ в вазелиновом масле. Инфракрасные Фурье-спектрометры AVATAR 360 ESP в сочетании с методом многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО) представляют собой эффективный аналитический инструмент исследования химического состава жидких сред, в том числе водных растворов, а также мелкодисперсных порошков и полимерных пленок. Спектрометрия МНПВО, являясь аналогом абсорбционной спектрометрии, позволяет существенным образом упростить подготовку образцов и может использоваться для реализации экспресс методик контроля качества продукции. Спектрометр в 10-100 раз превосходит по чувствительности дифракционные приборы типа ИКС и SPEKORD, что позволяет регистрировать предельно низкие концентрации и малые количества веществ. Время получения спектра 2-20 секунд позволяет выполнять экспрессные измерения, перейти от выборочного контроля продукции к сплошному, контролировать параметры технологических процессов в реальном времени [142,151].

Метод качественного рентгеновского анализа заключается в сопоставлении межплоскостных расстояний, линий и их интенсивности, полученных из анализа рентгенограмм исследуемых веществ с табличными данными, собранными в справочниках-определителях (определение типа кристаллического соединения). Рентгенографический анализ исследуемых образцов проводили на дифрактометре ДРОН-ЗМ с использованием Сика и Сока-излучения. Стандартный графитовый монохроматор устанавливался на первичном рентгеновском луче. Дифракционные спектры выводились на сопряженную с дифрактометром ЭВМ и обрабатывались с помощью специально составленных программ. Съемку профилей интерференционных линий проводили при ширине щелей 0,5x0,5 мм, шаге съемки 0,01 и скорости вращения гониометра 2/мин по шкале. Для анализа выбирают наиболее интенсивную линию на рентгенограмме исследуемого материала. По справочным данным отбирают соединения, имеющие интенсивную линию с аналогичным значением d. Затем на экспериментальной рентгенограмме выбирают еще 2-3 интенсивные линии и проверяют их соответствие справочным данным. В случае совпадения с одной из эталонных рентгенограмм сопоставляют все остальные. Если линии эталонной рентгенограммы соответствуют определенным линиям рентгенограммы исследуемого материала без существенных отклонений относительной интенсивности, соединение можно считать установленным. Идентификация фазы считается надежной, если на рентгенограмме исследуемого материала наблюдается 4-6 наиболее интенсивных линий данного соединения [141-142]. Размеры неоднородности электронной плотности в угле определяли на дифрактометре ДРОН-УМ-1 с использованием СиКа-излучения. Стандартный графитовый монохроматор устанавливался на первичном рентгеновском луче, Дифракционные спектры выводились на сопряженную с дифрактометром ЭВМ и обрабатывались с помощью специально составленных программ. Съемку профилей интерференционных линий проводили при ширине щелей 0,5x0,5 мм, шаге съемки 0,01 и скорости вращения гониометра 1/мин по шкале [141, 143-144].

Исследование направленного формирование свойств активного угля в процессе механохимической активации

Развитие химической промышленности тесно связано с прогрессом в области производства катализаторов и адсорбентов, эффективное использование которых улучшает качество продукции и позволяет значительно снизить ее себестоимость. Анализ положения дел в области приготовления катализаторов и адсорбентов позволяет сделать вывод, что эмпирическое развитие традиционных методов исчерпало свои возможности. Поэтому в последние годы отчетливо выделились новые подходы к проблеме приготовления катализаторов и адсорбентов. Первое направление касается развития традиционных методов. Оно состоит в отходе от эмпирических методов изучения синтеза отдельных катализаторов и адсорбентов и переходе к изучению научных основ такого синтеза. Второе направление состоит в поиске и разработке теоретических основ принципиально новых нетрадиционных методов приготовления катализаторов и адсорбентов. В целом, наиболее эффективными представляются исследования, в которых совмещаются эти два подхода. Здесь особенно интересны работы в области применения методов мехаиохимической активации для повышения реакционной способности твердых взаимодействующих компонентов. Вопрос о повышении реакционной способности взаимодействующих компонентов в твердофазных реакциях сегодня приобрел не просто научное, но и большое практическое значение.

Анализ литературных данных [61-64] показывает, что активные угли получают двумя основными способами: термообработка водяным паром (термический способ) или пропитка химическими реагентами (химический способ) с последующей термообработкой в инертной или окислительной среде. Однако существующие методы активации угля имеют ряд недостатков, к которым относятся высокие энергозатраты, большое количество сточных вод при промывке угля, а также невозможность активирования всей поверхности, вследствие большего размера (4-5 мм) частиц сорбента, что уменьшает степень ее использования в адсорбционных процессах.

Так на рисунке 3.3 изображена глобула углерода (1), которая состоит из аморфного углерода (А) и порового пространства (В). На поверхности аморфного углерода в поровом пространстве располагаются окисленные группы поверхности (D), так называемые кислотно-основные центры, которые находятся на угле до активации (2). При активации угля происходит образование дефекта (Е) на поверхности углеродной структуры, вследствие высокотемпературного воздействия, что приводит к окислению углерода. Однако, проведение термической и химической активации не позволяет окислить аморфный углерод (А). Таким образом, необходим поиск методов, позволяющих, повысить степень окисленности угля с увеличением степени использования поверхности. Таким методом[67, 112] является механическая обработка в присутствии сильного окислителя - кислорода воздуха. В результате такого рода активации происходит более глубокое окисление угля, уменьшение размера частиц сорбента, что повышает степень использования поверхности.

Следует отметить, что в случае использования гидратированных веществ эффективность механической активации значительно выше, чем для смесей безводных веществ. Связано это с высокой подвижностью протона в ОН-группе, его способностью образовывать водородные связи и облегчать разрыв других связей [82-85]. Другими словами, механохимическое воздействие протекает в "мягких" условиях [89]. Поэтому в качестве основного способа в работе выбран метод активации угля в парогазовой среде, что позволило повысить эффективность процесса окисления и качество получаемого активного угля.

В серии работ [31-35, 126], проведенных ранее, в качестве адсорбента использовали наиболее активный уголь марки БАУ. Учитывая качество сорбционной очистки при использовании угля, было установлено, что эффективность его работы может быть увеличена. Активный уголь марки БАУ имеет поры различного размера: микропоры (10-20 А), поры переходного размера (50-500 А) и макропоры ( 1000 А). Удельная поверхность микропор до 1000 м2/г, пор переходного размера - до 100 м27г и макропор - около 1 м /г [65]. Характеристика угля марки БАУ представлена в таблице 3.1.

Экспериментально установлено, что при формировании свойств активного угля в процессе механохимической активации в газожидкостной среде происходит увеличение удельной поверхности образцов сорбента от времени активации (рис 3.5).

Данные по изменению удельной поверхности показывают, что кривая 2 (рис.3.5.) проходит через максимум, который достигается через 30 мин после начала механохимической активации. Дальнейшее снижение поверхности вызвано агломерацией частиц сорбента, уменьшением количества пор и их размера.

При механической активации в шаровой мельнице (кривая 1) изменение удельной поверхности незначительное, что определяется характером измельчения и характеристиками мельницы. При активировании угля с увеличением энергонапряженности измельчающего устройства наблюдается рост степени аморфизации. О чем судили по изменению интегральной интенсивности рентгеновского пика.

Таким образом, применение MX активации в паровоздушной среде позволяет увеличить удельную поверхность образцов сорбента. Однако существенную роль при измельчении играют энергетические характеристики измельчающего оборудования. Для исследования влияния энергонапряженности измельчающего оборудования на процесс формирования свойств получаемых сорбентов проводили активацию угля в ролико-кольцевой вибромельнице VM-4 (ЧССР) и шаровой мельнице.

Концентрацию основных центров на поверхности угля оценивали по результатам потенциометрического титрования соляной кислотой. Концентрацию кислых центров — раствором щелочи (NaOH). Методом потенциометрического титрования получена интегральная кривая изменения рН от количества титранта с учетом результатов холостого опыта, преобразование которой позволяет получить дифференциальную кривую как функцию рН (рис 3.7). Полученная кривая имеет неповторяемый характер пиков, что позволяет утверждать о соответствии пиков различным константам диссоциации поверхностных групп, тогда физический смысл площади под пиком — это концентрация кислотно-основных центров одного типа на поверхности угля.

Влияние угля на кристаллизационные процессы при очистке экстракционной фосфорной кислоты

Разложение комплексных соединений фтора при контакте экстракционной фосфорной кислоты с горячим теплоносителем сопровождается не только выделением в газовую фазу соединений фтора, но и образованием мелкодисперсных осадков, растворимость которых с увеличением концентрации кислоты уменьшается. Осадки инкрустируют греющие поверхности, ухудшая теплопередачу [22, 31]. Также они забивают технологическую аппаратуру, в результате чего резко снижается ее производительность.

Использование угля, как адсорбента, способствует удалению первичных зародышей кремния из раствора ЭФК, что обеспечивается перемещением этих частиц в область твёрдой фазы и тем самым снижением концентрации их в объёме раствора. Таким образом, уголь существенно влияет на структуру кислоты. Будучи гетерогенным, раствор ЭФК последовательно переходит в однофазную систему, не содержащую первичных частиц, которые, в свою очередь, являются результатом взаимодействия комплексообразующих ионов, тем самым препятствующих связыванию HF в комплексные соединения особенно в аквакомплексы [33].

Необходимо было изучить причину этого явления. При выделении в газовую фазу HF происходит выпадение осадка, представляющего собой светлую густую аморфную взвесь. Образующаяся взвесь обладает высокоразвитой поверхностью. Угольный адсорбент, вводимый в кислоту и выступающий в качестве поглотителя является также инициатором смещения цепочки равновесий (14-17) в сторону образования твёрдой фазы [126], что увеличивает скорость осаждения отработанного угля.

Росту кристаллов кремнегеля способствует понижение концентрации ионов фтора, которые ускоряют процесс растворения кремния. Данные лазерного анализа (рис. 4.11) показывают, что размер частиц осадка, выделившегося в процессе очистки ЭФК с использованием адсорбента (кривая 2), больше, чем размер частиц осадка, выделившегося в процессе очистки ЭФК без адсорбента (кривая 1).

Ускорению процессов кристаллизации мелкодисперсного, гелеобразного осадка SiC 2 способствует также и увеличение содержания свободных ионов трехвалентных металлов (Al3+, FeJ r), которые в очень небольших количествах понижают не только скорость растворения кремнезема, но и равновесную растворимость за счет их хемосорбции на поверхности кремнезема даже в количествах менее мономолекулярного слоя. При этом алюминий в большей степени, чем железо, замедляет процесс растворения осадка вследствие высокой устойчивости комплексов алюминия [59, 126]. Таким образом, катионы металлов выступают в качестве катализаторов процесса кристаллизации кремния на адсорбционной поверхности угля.

В работе [132] показано действие примесей Al3+, Са2+, Mg2+, SO42" и F на растворимость Si02. Ионы S042" и F" не оказывают влияния на растворимость, но многозарядные катионы уменьшают растворимость или приводят к образованию нерастворимых силикатов. Фторид-ион влияет на растворимость только при низких значениях рН; его действие выражается в том, что этот ион реагирует с кремнеземом с образованием иона SiFe2".

Присутствие органических соединений в кислоте может тормозить растворение кремнезема путем покрытия его поверхности адсорбированной пленкой, либо ускорять в результате связывания мономера Si(OH)4, находящегося в равновесии с поверхностью, в растворимый комплекс.

Регенерацию отработанного угля предлагается проводить паром [61-63]. Установлено, что при обработке отработанного угля паром происходит восстановление его окисленной поверхности (рис. 4.7). Для повышения эффективности регенерации угля в работе [126] были использованы минеральные кислоты, которые позволяют растворить образующиеся на поверхности адсорбента соединения фтора, серы, кальция и т. д. Установлено, что наиболее эффективным регенерирующим раствором является 1-2 % раствор фтористых соединений (HF, KfeSiFe).

Таким образом, изучено влияние адсорбента на рост частиц осадка кремнегеля, выделяющегося в процессе дефторирования кислоты. Установлено, что поверхностные центры, сорбирующие катионы трехвалентных металлов, являются центрами зародышеобразования для роста частиц кремнегеля. Проведенный анализ совокупности данных химического анализа, лазерного анализа размера частиц осадка, дериватографического анализа отработанного угля показывают, что повышение скорости осаждения частиц отработанного угля вызвано степенью насыщения сорбента трудно растворимыми соединениями из раствора ЭФК.

Похожие диссертации на Адсорбент для глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты