Реферат на тему Механизмы химической активации растительного сырья при получении углеродных сорбентов

Содержание:

Введение. 2

1.
Классификация углеродных наноматериалов. 4

2.
Фуллерены.. 10

3.
Углеродные нанотрубки (УНТ) 11

4.
Графен. 12

5.
Промышленный синтез наноматериалов на основе углерода. 12

6.
Химическая функционализация наночастиц на основе углерода. 16

7.
Природные углеродные наноматериалы.. 17

8. Технология активации……………………………………………………………17

9.
Механизмы химической активации растительного сырья. 20

10.
Методы получения углеродных адсорбентов. 26

Заключение. 31

Список
использованной литературы.. 32

Введение:

Некоторые химические элементы
способны образовывать целый ряд различных молекулярных структур из атомов
одного и того же типа—уникальная особенность, известная как “аллотропия”.
Различные химические и физические свойства этих материалов определяются
структурной геометрией атомов и типом химических границ внутри молекул. В этом
контексте углерод является одним из наиболее интересных элементов, обладающих
способностью образовывать широкий спектр структур, часто с принципиально
различными свойствами. Классическими примерами углеродных аллотропов являются
“твердый” алмаз и “мягкий” графит, используемые в науке и технике и в широком
ассортименте продукции, в том числе товаров народного потребления в различных
областях человеческой деятельности [1].

Список известных углеродных
аллотропов расширился в последние десятилетия 20-го века после открытия
нескольких новых низкоразмерных форм углерода. Новые материалы включали
углеродные нанотрубки (УНТ), фуллерены и графен и вызвали большой интерес со
стороны науки и промышленности, поскольку эти материалы обладали широким
спектром выдающихся и новых свойств как перспективные материалы для
многочисленных областей применения. Исходя из этих свойств, их неоднократно
называли в научной литературе “чудо – материалами” [2-5].

Природные наночастицы на основе
углерода существуют лишь в ничтожных количествах, и подавляющее большинство из
них сконструированы или искусственно синтезированы. Поэтому их доступность не
зависит от природных запасов (например, алмазов), и теоретически производство
может осуществляться в неограниченных количествах до тех пор, пока имеется
сырье для синтеза. По последним прогнозам, в течение следующего десятилетия
ожидается постоянный рост объемов производства [6, 7]. Однако несмотря на то,
что наноматериалы на основе углерода способствуют промышленному прогрессу,
существуют опасения по поводу потенциального выброса в окружающую среду и
взаимодействия высвобождаемых наноматериалов с живыми организмами и включения в
пищевые цепи с пока неизвестными последствиями.

Заключение:

Древесные отходы образуются на
всех стадиях технологической цепи, начиная от лесозаготовок и кончая
механической и химической переработкой древесины. Пиролиз подобных отходов с
целью получения углеродных адсорбентов рассматривается в настоящее время как
один из наиболее перспективных способов их переработки.

Углеродные адсорбенты, благодаря
таким уникальным свойствам, как развитая активная поверхность, регулируемая
пористость, хорошая электрическая проводимость, термическая и радиационная
стойкость, находят широкое применение в различных областях народного хозяйства.
Огромное количество активных углей (АУ) необходимо для решения экологических
проблем, связанных с подготовкой питьевой воды, очисткой сточных вод и газовых
выбросов, рекуперацией органических растворителей. Расширяются области
использования АУ в медицине и фармацевтике. Однако, активные угли, получаемые
традиционными методами, достаточно дороги. Это, в свою очередь, ограничивает
масштабы их применения в промышленности и экологии.

В связи с этим в настоящее время
актуальным является совершенствование способов производства активных углей в
целях повышения их физико-механических и адсорбционных свойств, а также
направленного формирования их пористой структуры. Для синтеза АУ чаще всего
используются методы парогазовой активации, в результате получаются
гранулированные и порошкообразные угли. Вместе с тем древесные материалы
представляют интерес и для термохимической активации. Это вызвано в первую
очередь тем, что древесные отходы легко импрегнируются реагентами на всю
глубину. В качестве активирующих агентов при термохимической активации
используются кислоты (H3PO4, H2SO4 и др.), щёлочи (КОН, NaOH) и соли (K2S,
ZnCl2).

Одним из направлений химического
активирования является использование в качестве активирующего агента NaOH.

Фрагмент текста работы:

1. Классификация углеродных
наноматериалов Пористые углеродные материалы
(сорбенты) человечество использует на протяжении многих столетий. Еще в XVIII
веке была открыта способность древесного угля очищать различные жидкости и
поглощать некоторые газы. До начала XX века углеродные сорбенты (главным
образом древесный и костный активные угли) применяли преимущественно в пищевой
промышленности и виноделии для очистки жидкостей. Необходимость обезвреживания
боевых отравляющих веществ, возникшая в ходе первой мировой войны,
стимулировала развитие работ по очистке газов. Разработанный российским ученым
Н.Д. Зелинским противогаз с активным углем в качестве сорбента до сих пор
является наилучшим способом защиты от летучих ядовитых веществ.

В настоящее время основные
направления использования углеродных сорбентов связаны с технологическими
процессами адсорбционной очистки, разделения, выделения и концентрирования в
газовых и жидких средах. Постоянно возрастает роль углеродных сорбентов в
решении экологических проблем: очистке питьевой воды, стоков, отходящих газов
предприятий промышленности и энергетики. Расширяются области использования
углеродных сорбентов в медицине и фармацевтике. Так, например, углеродные
гемосорбенты применяют для очистки крови у больных, а энтеросорбенты — внутрь в
целях очистки организма от вредных веществ и микробов.

Пористые углеродные материалы
вначале получали преимущественно термической обработкой древесины, затем —
каменного угля. Сейчас их производят почти из всех видов углеродсодержащего
сырья: древесины и целлюлозы, каменных и бурых углей, торфа, нефтяного и
каменноугольного пеков, синтетических полимерных материалов, жидких и
газообразных углеводородов, различных органических отходов. Современное мировое
производство пористых углеродных материалов (ПУМ) приближается к одному
миллиону тонн в год.