ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химическая природа поверхности активных углей из "Активные угли" Активный уголь, как правило, содержит химически связанный кислород, который в зависимости от метода и условий получения угля образует поверхностные химические соединения основного или кислого характера. Даже наиболее чистые препараты активных углей содержат в своем составе 1—2% кислорода [20]. [c.15] Наличие на поверхности активного угля поверхностных окислов различного характера — продуктов поверхностных химических реакций — подтверждается высокими значениями дифференциальных теплот адсорбции кислорода на угле, результатами опытов по сорбции электролитов и рядом других экспериментальных фактов [20, 22]. [c.16] Наиболее полно представления о поверхностных окислах угля были развиты Шиловым и его учениками [22—25]. Авторы показали, что поверхность угля, активированного при высокой температуре (800—850 °С), в присутствии воздуха при обычном давлении покрыта поверхностным окислом основного характера (так называемый окисел В ). Поверхностный окисел В в водном растворе образует гидроксильные группы, обмен которых на анионы сильных кислот или солей обусловливает адсорбцию кислот из водных растворов и гидролитическую адсорбцию солей. В соответствии с этими представлениями о механизме адсорбции электролитов сильные основания не адсорбируются активным углем с основным характером поверхности, что подтверждается экспериментальными данными [22—25]. [c.16] Согласно представлениям Шилова и его учеников, взаимодействие угля с кислородом воздуха в интервале температур 300—550 °С приводит к относительно быстрому образованию кислого поверхностного окисла (так называемого окисла С ). Если температура 300 и 550 °С, скорость образования окисла С очень мала. При температуре активирования 800 °С поверхность угля уже не содержит кислого окисла в измеримых количествах. Уголь с окислом кислого характера адсорбирует из водного раствора сильные основания. Процесс сводится к обмену атомов водорода поверхностных карбоксильных групп на катионы основания. [c.16] Представления о поверхностных окислах активных углей, высказанные Шиловым и учениками, получили дальнейшее развитие в работах Дубинина и его сотрудников [21, 26—31]. [c.16] Многочисленными исследованиями [21, 28—35] показано, что присутствие окислов на поверхности активного угля не оказывает практического влияния на физическую адсорбцию неполярных парообразных веществ, тогда как адсорбционная способность активных углей по полярным веществам заметно возрастает в результате окисления угля с образованием кислого поверхностного окисла. [c.17] Брунс и Максимова [32] установили, что соединения, имеющие основной характер (аммиак, аминосоединения), и вода адсорбируются углем с кислым характером поверхности значительно сильнее, чем соединения, имеющие кислый или нейтральный характер (соляная, синильная кислоты, пентан и другие вещества). Авторы показали, что характер поверхности угля не влияет на адсорбцию паров органических соединений с углеводородной цепью. Гидрофильные свойства угля с кислым характером поверхности сильно сказываются при адсорбции органических молекул из водных растворов, что ведет к понижению адсорбции нейтральных и кислых веществ. [c.17] Дубинин и Заверина [30] исследовали изотермы сорбции паров бензола и воды на образцах углей с различающейся природой поверхности, но с практически одинаковой пористой структурой. Авторы отмечают существенное влияние поверхностных окислов на адсорбционную способность углей по парам воды окисление углей приводит к смещению сорбционных и десорбционных ветвей изотерм в область меньших относительных давлений. Последнее хорошо согласуется с представлениями о механизме сорбции паров воды активными углями [21, 31]. Кроме того, в работе [30] экспериментально показано, что поверхностные окислы не оказывают заметного влияния на сорбционную способность угля по парам бензола. [c.17] В заключение необходимо отметить, что выпускаемые промышленностью активные угли в зависимости от метода и условий получения характеризуются различной химической природой поверхности, которая может изменяться при хранении углей в присутствии кислорода воздуха или воды [27]. [c.17] Вернуться к основной статье