Мета роботи - встановити вплив температури на характеристики поруватої структури твердих продуктів термолізу (ТПТ) бурого вугілля (БВ), одержаних у новому процесі - лужній активації з тепловим ударом. БВ - вугілля Олександрійського родовища, демінералізоване до зольності <$E0,5~symbol С~0,1~%> обробкою кислотами HCl та HF. Елементний склад органічної вугільної речовини є наступний (%): C 70,6, H 5,9, S 3,6, N 1,9, O 18,0 (за різницею). Обробку БВ лужним активатором (KOH) виконували імпрегнуванням; масове співвідношення KOH/вугілля - RKOH = 1,0. Одержання ТПТ здійснювали в аргоні в 3 послідовні етапи: швидке введення зразка в реактор, попередньо нагрітий до температури теплового удару tТУ, яка варіюється в інтервалі <$Et sub ТУ ~=~400~-~800~symbol Р roman C>; ізотермічна витримка за tТУ (1 год); охолодження, відмивка від лугу та сушка. На основі низькотемпературних (77 K) ізотерм адсорбції-десорбції азоту (Micromeritics ASAP 2020) визначено розподіл пор за розмірами, загальний об'єм (Vt, см<^>3/г) і поверхню (S, м<^>2/г) адсорбуючих пор, об'єми макро- (Vmа), мезо- (Vmе) та мікропор (Vmi), а також мікропор з діаметром <$ED~symbol Г~1> нм (V1nm). Одержано температурні залежності цих характеристик. Встановлено, що підвищення температури tТУ призводить до утворення ТПТ з величиною питомої поверхні, яка зростає від 14,7 м<^>2/г (<$E400~symbol Р roman C>) до 1947 м<^>2/г (<$E800~symbol Р roman C>): половина S формується у вузькому інтервалі <$Et sub ТУ ~=~700~-~800~symbol Р roman C>. Вихід ТПТ знижується з 67 до 25 %. Значення Vt збільшуються в 7,2 разу (з 0,124 до 0,892 см<^>3/г), об'єми мезопор і макропор збільшуються однаково - в 2,9 разу. Основне зростання Vt відбувається за рахунок мікропор: їх об'єм збільшується від 0 до 0,547 см<^>3/г, внесок мікропор з <$ED~symbol Г~1> нм за <$Et sub ТУ ~=~600~-~800~symbol Р roman C> стає домінуючим (84 - 98 %). Знайдено, що спільна дія KOH і теплового удару найбільш динамічно розвиває пори з <$ED~symbol Г~5> нм. Розподіл пор за розмірами характеризується трьома максимумами: dV1 для інтервалу мікропор з <$ED~symbol Г~1> нм, dV2 для мікропор з D = 1 - 2 нм, dV3 для мезопор з D = 3 - 5 нм. Залежність величини dV1 від tТУ строго експоненційна (R<^>2 = 0,988), що надає змогу вирахувати параметр E(V1), який характеризує вплив температури на збільшення об'єму мікропор з <$ED~symbol Г~1> нм. Він має розмірність "класичної" енергії активації і становить 56,1 кДж/моль. З ростом tТУ величина максимуму dV2 зменшується в 22 рази, а діаметр пор зміщується з 1,85 до 1,39 нм. Значення dV3 приблизно на порядок нижчі за величини dV1 і повторюють залежність dV1 - tТУ в інтервалі <$E400~-~750~symbol Р roman C>. Зроблено висновок, що підвищення температури теплового удару сприяє формуванню мікропор (особливо пор з <$ED~symbol Г~1> нм), яке лімітується дифузією активанта (KOH або атомів K як продуктів відновлення іонів K<^>+) всередині тривимірного каркасу ТПТ, який формується.

  Повний текст PDF - 400.955 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"