Электрохимическое получение терморасширяющихся соединений графита для использования в экологических целях

Исследование влияния режима электрохимического синтеза соединений внедрения графита и переокисленных соединений с кислотами H2SO4 и HNO3 на степень терморасширения получаемых соединений образцов и их ионно-адсорбционные свойства при очистке сточных вод.

Рубрика Химия
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 14.04.2018
Размер файла 755,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Специальность - Электрохимия

на тему: Электрохимическое получение терморасширяющихся соединений графита для использования в экологических целях

Выполнила:

Колесникова Марина Александровна

Саратов - 2010

Диссертация выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Яковлев Андрей Васильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Фоменко Любовь Афанасьевна, кандидат технических наук, Петухов Анатолий Васильевич.

Ведущая организация: ОАО «Завод автономных источников тока», г. Саратов.

Защита состоится “15” октября 2010 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.09 при Саратовском государственном техническом университете по адресу: 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат размещен на сайте Саратовского государственного технического университета - www.sstu.ru «15» сентября 2010 года.

Автореферат разослан «15» сентября 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета В.В. Ефанова.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Углеродные материалы широко используются в современных технологиях и установках для очистки воды и воздуха от загрязняющих компонентов. К перспективным материалам для таких целей относят и терморасширенный графит (ТРГ), обладающий уникальным сочетанием свойств: низкой плотностью, способностью прессоваться без связующего, развитой поверхностью, высокими сорбционными свойствами. ТРГ является продуктом быстрого нагрева соединений внедрения графита (СВГ) или окисленных графитов (ОГ), получаемых химическим или электрохимическим синтезом в кислотах (преимущественно H2SO4 и HNO3). В общем виде получение ТРГ включает следующие стадии:

Электрохимический способ имеет ряд преимуществ перед химическим синтезом: ведение синтеза в управляемом режиме позволяет получать соединения с заданными свойствами, использовать менее концентрированные растворы кислот, более экологически безопасен и др.

По литературным данным, ТРГ, полученный по электрохимической технологии, обладает более развитой удельной поверхностью и повышенной сорбционной способностью. Предположительно, это связано с особенностями структуры и морфологии углеродных структур, возможным электрохимическим диспергированием графитовых частиц в ходе анодного синтеза СВГ. Однако сведений о взаимосвязи параметров анодной обработки дисперсного графита с сорбционными свойствами получаемых образцов ТРГ в литературе не приводится.

Исследования, которые проводятся на кафедре «Технология электрохимических производств» Энгельсского технологического института СГТУ, выявляют определенную зависимость от режима электрохимического синтеза степени терморасширения СВГ и ОГ для соединений на основе H2SO4 и HNO3. Но показатель насыпной плотности (степень терморасширения) не в полной мере отражает ионно-сорбционные свойства ТРГ, применяемого для очистки водных и воздушных сред. В связи с изложенным, является актуальной оценка сорбционных свойств ТРГ, полученных электрохимическим способом, в зависимости от режима анодного синтеза СВГ в водных растворах H2SO4 и HNO3. Системные исследования в этом направлении позволят выработать рекомендации для получения ТРГ с нужными для экологических целей характеристиками.

Цель настоящей работы заключается в том, чтобы провести системные исследования по влиянию режима электрохимического синтеза СВГ и переокисленных соединений с кислотами H2SO4 и HNO3 на степень терморасширения получаемых соединений и их ионно-адсорбционные свойства при очистке сточных вод.

Запланированное исследование включает решение следующих задач:

- установление влияния анодного потенциала обработки и сообщенного количества электричества в растворах H2SO4 и HNO3 на степень терморасширения и удельную поверхность получаемых образцов;

- влияние режима и степени анодного окисления графита в растворах H2SO4 и HNO3 на температуру образования ТРГ, возможности получения переокисленных соединений;

- оценка температуры термообработки при получении ТРГ на свойства вспененных углеродных структур;

- исследование условий формирования адсорбентов на основе ТРГ на их эффективность применения.

Научная новизна работы.

Впервые предприняты системные исследования по установлению влияния параметров анодной обработки дисперсного графита в растворах H2SO4 и HNO3 не только на степень терморасширения получаемых соединений, но и на их характеристики по удельной поверхности и адсорбционной способности. Выявлено, что переокисленные СВГ имеют пониженную температуру вспенивания, обладают более высокой удельной поверхностью, повышенными ионно-адсорбционными свойствами. Показана зависимость степени переокисления от величины потенциала анодной обработки, сообщенной емкости и концентрации кислот.

Практическая значимость результатов работы заключается в выборе режимов и условий электрохимического синтеза терморасширяющихся соединений графита с серной и азотной кислотами, обеспечивающих наибольшую удельную поверхность ТРГ.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались на V Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (г. Москва, 2006 г.); IV Международной конференции «Композит-2007» ( г.Энгельс, 2007 г.); Всероссийской конференции «Актуальные проблемы электрохимической технологии» ( г. Энгельс, 2008 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Отечественные предприятия и инноватика» ( г. Балашов, 2009 г.); VII Международной научно-практической конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (г. Тольятти, 2010 г.).

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты по влиянию режима анодной обработки дисперсного графита в серной и азотной кислотах на состав и свойства синтезируемых терморасширяющихся соединений графита.

2. Условия проведения электрохимического синтеза соединений в кислотах для получения терморасширенных графитов с высокой удельной поверхностью.

3. Методика и результаты формирования гранул из терморасширенного графита.

4. Результаты по оценке адсорбционных свойств терморасширенных графитов и материалов на их основе, полученных по электрохимическому способу.

Публикации

По материалам диссертации получен 1 патент на изобретение, опубликована 1 статья в журнале, рекомендуемом ВАК РФ, 11 статей в сборниках трудов и материалах конференций.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методического и экспериментальных разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Изложена на 118 страницах и включает 41 рисунок, 12 таблиц, список использованной литературы состоит из 167 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проанализированы литературные сведения по электрохимическому синтезу СВГ с кислотами, механизму анодного интеркалирования графита в кислых электролитах. Представлены имеющиеся данные по влиянию условий синтеза на свойства получаемых соединений.

Обобщены результаты, опубликованные в периодике и монографиях по применению углеродных материалов в качестве сорбентов для очистки различных сред от загрязняющих компонентов. Даны способы активации углеродных сорбентов, условия, оценка эффективности их применения.

Анализ литературы показывает, что, как правило, эпизодические сведения по применению ТРГ в качестве сорбентов характеризуются отсутствием условий получения терморасширяющихся соединений. Сведения о направленном синтезе с целью получения углеродных пеноструктур для экологических целей в литературе не приводятся.

Вторая глава работы посвящена описанию объектов и методов исследований. В качестве электрохимических методов были использованы хроновольтамперометрические и потенциостатические измерения. Приведены схемы электрохимических ячеек, установки для непрерывного измерения изменений толщины графитового слоя в ходе синтеза. В качестве электродов сравнения в H2SO4 применяли ртутно-сульфатный электрод, в HNO3 - хлор-серебряный, все потенциалы в работе приведены относительно нормального водородного электрода (НВЭ). Описаны методики гидролиза, промывки, сушки и термообработки (900 и 250°С) синтезированных соединений для получения ТРГ. Выход по углероду определялся по массе ТРГ, оценивались насыпная плотность ТРГ (dТРГ) и удельная поверхность (Sуд) по адсорбции аргона. Состав и свойства углеродных материалов оценивались дифференциальной сканирующей калориметрией (ДСК) и рентгенофазовым анализом (РФА).

Гранулы из ТРГ формировались механическим и химическим (самопрессование при терморасширении) прессованием в специальных формах. Приведены условия и методика оценки адсорбционной способности углеродных материалов по извлечению нефтепродуктов из сточной воды.

В третьей главе приведены результаты по хроновольтамперометрии графита в H2SO4 и HNO3, а также данные по выбору условий потенциостатического синтеза терморасширяющихся соединений, обеспечивающих получение ТРГ с наиболее высокой удельной поверхностью.

Рис. 1. Хроновольтамперограммы для пиролитического графита в серной кислоте различной концентрации: 1 - 93%; 2 - 80%; 3 - 60%; V = 0,4 мВ/с; I - III - пики тока, соответствующие образованию ступеней БГ

Первоначально на образцах пиролитического графита были получены хроновольтамперограммы в H2SO4 различной концентрации (рис. 1). В 80%-м электролите на зависимостях i-Е зарегистрированы площадки и пики образования бисульфата графита (БГ) различных ступеней по реакции 1 (III-I, рис.1):

24nC + 3H2SO4 C24n+ · HSO4- · 2H2SO4 + H+ + e-. (1)

После пика тока, соответствующего образованию БГ I ступени, выявлен новый пик тока (IV, рис.1), интерпретированный как переокисление БГ, описываемого, согласно литературным данным, процессами:

С24+ · HSO4- · 2H2SO4 C24+ · 0,5S2O8 · H2SO4 + H+ + e-, (2)

С24+ · HSO4- · 2H2SO412+ · 2HSO4- · H2SO4 + H+ + e-, (3)

С24+ · HSO4- · 2H2SO4 3(C8+ · HSO4-) + 2H+ + 2e-, (4)

сопровождающимися либо ростом заряда макрокатиона на углеродных сетках, либо увеличением степени ионизации слоя интеркалата. С разбавлением H2SO4 до 60% пики тока образования БГ и переокисления сливаются в единый. На всех кривых последующий подъем тока вызван выделением кислорода (О2, СО, СО2). Уменьшение концентрации H2SO4, согласно хроновольтамперограммам, приводит к закономерному росту порогового потенциала процессов интеркалирования, увеличению потенциала образования I ступени БГ, снижению поляризации процессов переокисления и выделения кислорода (рис.1). Выполненный эксперимент показывает, что, варьируя условия и параметры синтеза, возможно получать БГ, переокисленные терморасширяющиеся соединения, увеличивать дефектность графитовой матрицы.

По данным хроновольтамперометрии в каждой концентрации (93,80,60% H2SO4) для синтеза терморасширяющихся соединений графита (ТРСГ) были выбраны интервалы потенциалов для ведения анодной обработки графита в режимах: интеркалирования; интеркалирования - переокисления и с наложением выделения кислорода. Синтез проводили в потенциостатическом режиме с использованием ячейки с подпрессованным слоем графита ГТосч (толщина < 1,5 мм; Р = 0,2 кг/см2) и возможностью измерения изменения толщины слоя в ходе эксперимента. На рис. 2 представлены характерные зависимости тока во времени при потенциостатической анодной обработке дисперсного графита. Кривая 1, исключающая переокисление БГ и выделение О2, плавно снижается до некоторого iст , возможность процессов переокисления характеризуется задержками тока на кривых (кр.2 и 3, рис.2), наложение процесса выделения кислорода на кривых i- отмечается увеличением iст (кр.3, рис.2). В отличие от 93%-й H2SO4 в 80 и 60%-х растворах кривые i- при 2,5 В (область выделения О2) проходят через минимум с установлением стационарных токов соответственно порядка 100 и 250 мА/г.

Рис. 2. Потенциостатические кривые анодной обработки графита ГТосч в 93%-й H2SO4 при потенциалах: 1 - 2,5; 2 - 2,0; 3 - 1,5 В

В ряде экспериментов параллельно записи тока во времени в ходе синтеза измеряли изменение толщины графитового слоя. Было выявлено, что при включении поляризации первоначально слой уплотняется из-за изменения сил взаимодействия (трения) между графитовыми частицами с ростом емкости двойного электрического слоя и протеканием поверхностных реакций на графите. Затем отмечается увеличение толщины электрода по мере внедрения анионов кислоты в межслоевые пространства графитовой матрицы (объемные реакции). Время до начала увеличения толщины слоя - время индукции (и), то есть подготовки графитовой матрицы к интеркалированию, характеризующееся окислением функциональных поверхностных групп (ПФГ), предварительным расклиниванием межслоевых пространств. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными о механизме электрохимического образования СВГ. С выходом тока на кривых i- на стационарное значение толщина графитового слоя практически перестает изменяться, то есть объемные реакции затухают. Разделить объемные и поверхностные реакции в других областях тока измерением изменения толщины графитового слоя в ходе синтеза не удается.

Таблица 1. Условия получения соединений на основе дисперсного графита ГТосч в H2SO4 ( = 4 ч) и свойства ТРГ (900°С) на их основе

СH2SO4, %

93

80

60

Еа, В

1,5

2,0

2,5

1,7

1,9

2,5

1,5

1,7

2,5

Qуд, мА·ч/г

102

198

379

82,9

185

446

66,6

126

967

Вс, %

98

86

45

94

79

38

90

81

62

dТРГ, г/дм3

1,2

1,1

1,9

2,4

1,6

3,1

3,9

2,1

4,8

Sуд, м2

84

110

136

69

83

92

50

79

28

Таблица 2. Свойства ТРГ, полученных при 250°С на основе ТРСГ с H2SO4

СH2SO4,%

93

80

60

Еа, В

2,0

2,5

1,9

2,5

1,7

, ч

10

15

2,5

4

6,2

4

10

15

3

4

5

10

15

Qуд,мА.ч/г

324

418

268

379

500

185

311

402

348

446

554

276

362

dТРГ, г/дм3

16

2,2

28

2,9

1,9

_

6,1

2,6

2,2

3,3

2,0

5,2

2,1

Sуд, м2

11

108

12

125

142

_

32

98

128

92

138

54

119

Емкость (Qуд), пошедшая на образование ТРСГ в ходе синтеза, оценивалась площадью под кривой i-. Следует отметить, что зависимость dТРГ-Qуд в пределах Qуд=100ч120 мА.ч/г для всех концентраций H2SO4 практически не зависит от потенциала потенциостатической обработки графита. Разбавление электролита при одинаковых значениях Qуд снижает степень терморасширения. Результаты по оценке свойств ТРГ, полученных на основе соединений, синтезированных при различных режимах с изменением СH2SO4, обобщены в таблицах 1 и 2. Было выявлено, что соединения, способные к терморасширению при пониженных температурах (250°С), возможно синтезировать в любом из исследованных электролитов при сообщении 250-300 мА.ч/г графита. Описываемые ТРСГ относятся к переокисленным соединениям, что подтверждается наличием аморфной фазы (РФА) и экзоэффекта на термограммах при температурах 150ч160°С (ДСК). Однозначной зависимости Sуд от сообщенной емкости и dТРГ получить не удается. Можно заключить, что преимущественно высокоразвитую поверхность ТРГ обеспечивает термообработка переокисленных соединений при 250°С. Полученные результаты позволяют обосновать условия и режимы направленного электрохимического синтеза углеродных адсорбентов.

В четвертой главе представлены результаты по обоснованию параметров синтеза и оценке свойств получаемых терморасширяющихся соединений графита в азотнокислом электролите. С учетом данных, полученных для системы графит - H2SO4, исследования были проведены в 60%-й HNO3, так как более концентрированные растворы требуют специальных условий проведения эксперимента и хранения.

Рис. 3. Потенциостатические кривые анодной обработки графита в 60%-й HNO3 при потенциалах: 1-1,9; 2-2,1; 3-2,2; 4-2,3; 5-2,4; 6-2,5 В

Хроновольтамперограммы на пиролитическом графите в 60%-й HNO3 позволили выявить, что при анодной поляризации в области потенциалов 1,1-2,2 В идет одновременно интеркалирование графита и переокисление получаемых соединений. При этом пороговый потенциал начала выделения кислорода составляет 2,08 В. Таким образом, потенциостатический синтез ТРСГ можно вести без наложения выделения О2 при Еа?2,1 В и совместно с его образованием при Еа?2,1 В.

Таблица 3. Влияние потенциала и времени синтеза ТРСГ в 60%-й HNO3 на скорость анодных процессов, сообщаемую емкость и свойства полученных соединений

Еа, В

, ч

Q, мАч/г

Вс ,%

dтрг, г/дм3 (900оС)

S, м2/г (900оС)

dтрг, г/дм3 (250оС)

S, м2/г (250оС)

1,6

2,0

4

100

-

-

-

-

1,7

2,0

8

100

-

-

-

-

1,8

2,0

75

100

59,2

-

-

-

1,9

2,0

120

99

9,2

-

-

-

18

260

98

2,1

55

2,8

65

2,1

2,0

160

95

6,0

32

9,0

2,2

2,0

214

97

3,7

40

4,5

50

2,3

0,5

100

97

5,5

-

-

-

1,0

170

96

3,5

45

6,3

35

1,5

235

95

2,7

60

4,1

55

2,0

280

94

2,4

65

2,4

82

2,4

2,0

320

92

2,4

65

2,3

84

2,5

2,0

360

90

2,4

67

2,2

90

Потенциостатический синтез проводился с учетом выявленных интервалов потенциалов. Изменение тока во времени при синтезе приведены на рис. 3. В целом на потенциостатических кривых сохраняются ранее выявленные для системы графит - H2SO4 закономерности. Классическая форма потенциостатических кривых отмечается при потенциалах ниже 2,1 В, то есть в интервале потенциалов интеркалирования графита и переокисления СВГ. В этих условиях удается получить ТРГ с низкой насыпной плотностью (dТРГ=2,1 г/дм3) (табл.3), однако затраты времени на сообщение требуемого количества электричества (Q>250 мА.ч/г) неоправданно высоки (более 15 ч). Синтез при потенциалах выделения кислорода (Еа>2,1 В) позволяет значительно повысить динамику накопления электрической емкости (время синтеза 1,5-2 ч), необходимой для получения ТРГ с минимальной насыпной плотностью. В обоих случаях у СВГ проявляется способность к низкотемпературному терморасширению. ДСК СВГ, способных к низкотемпературному вспениванию, выявляют два экзоэффекта при 190 и 252°С (рис.4), обусловленных наличием в составе СВГ атомов кислорода, ковалентно связанных с углеродной матрицей, что характерно для окиси графита. Несмотря на близкие значения насыпной плотности ТРГ, полученных при 900 и 250°С (табл.3), в последнем случае отмечается некоторое увеличение удельной поверхности, что согласуется с результатами исследований в системе графит - H2SO4.

Рис.4. Термограммы гидролизованных и высушенных образцов: 1- синтез); 2-электрохимически синтезированное СВГ без эффекта низкотемпературного терморасширения; 3-электрохимически синтезированное СВГ с эффектом низкотемпературного терморасширения нитрат графита II ступени (химический

По результатам исследований, представленных в главах 3 и 4, можно заключить, что для получения терморасширяющихся соединений анодную обработку графита необходимо проводить в растворах кислот с содержанием до 20ч40% H2О в интервале потенциалов, обеспечивающих переокисление фаз внедрения, с сообщением удельной емкости до 300 и более мА.ч/г графита. Синтезированные таким образом соединения при термообработке с пониженной температурой (250°С) образуют терморасширенный графит с сохранением в составе аморфного графита, что и обеспечивает наиболее высокие удельные поверхности вспененных углеродных материалов.

Пятая глава посвящена изучению адсорбционных свойств ТРГ, электрохимически синтезированных в серной и азотной кислотах. Для получения образцов ТРГ были проведены синтезы в малогабаритном электролизере, выполненном из титана для HNO3 и из нержавеющей стали для растворов H2SO4. Корпуса электролизеров были оснащены водяной рубашкой охлаждения для предотвращения разогрева. Токоотводом анода служил плакированный платиной титан, катодом - соответственно перфорированный титан или нержавеющая сталь, помещенные в полипропиленовую ткань (диафрагма). Единовременная загрузка составляла до 50 г по сухому графиту. Подпрессовка графита осуществлялась фторопластовым вкладышем (0,2 кг/см2).

Параметры синтеза и свойства ТРГ на основе полученных соединений приведены в таблице 4. Результаты сопоставления данных по dТРГ и Sуд пеноструктур графита, полученных при 900 и 250°С, подтверждают ранее выявленную закономерность. Несмотря на более высокую степень терморасширения при 900°С, наибольшую удельную поверхность имеют соединения, терморасширенные при 250°С.

Таблица 4. Режимы синтеза и свойства ТРГ на основе соединений, полученных гальваностатической анодной обработкой графита ГТ в кислотах при 100 мА.ч/г

Кислота

Еа, В

Uср, В

Qуд, мА.ч/г

Вс,%

dТРГ, г/дм3

Sуд, м2

900°

250°

900°

250°

900°

250°

80% H2SO4

2,3-2,4

5,9

400

70,8

81,2

1,2

2,0

87

111

60%HNO3

2,2-2,3

4,5

400

82,8

90,6

2,1

2,4

63

82

Способность адсорбировать нефтяные загрязнения порошковыми ТРГ была оценена на сточных водах ОАО «Саратовский НПЗ». Результаты статической очистки приведены в таблице 5, высокая степень извлечения нефтепродуктов подтверждает эффективность применения адсорбентов из ТРГ. На модельных растворах с содержанием нефтепродуктов (200-500 г/л) была проведена оценка адсорбционной емкости бисульфатных образцов ТРГ (250°С), достигающая 60 г/г графита.

Таблица 5. Результаты очистки нефтесодержащих сточных вод (Снач=102,6 мг/л) терморасширенным графитом (100 мг/л) выдержкой в течение 30 мин

Вид ТРГ

Бисульфатный

Нитратный

900°

250°

900°

250°

Конечная концентрация, мг/л

7,31

4,92

6,22

3,41

Степень извлечения,%

92,8

95,2

93,9

96,7

Применение порошковых ТРГ в качестве сорбентов технически затруднено из-за низкой насыпной плотности. В связи с этим было осуществлено гранулирование окисленного бисульфатного графита методом химического прессования - терморасширением в замкнутом объеме. Таким способом были получены механически прочные гранулы из ТРГ диаметром 8 мм, массой 10-13 мг и плотностью 0,037-0,047 г/см3 (рис. 5). На поверхности гранул просматриваются следы деформации частиц ТРГ о внутреннюю поверхность формы, разлом гранулы (рис. 5б) показывает относительно равномерное заполнение пенографитом всего объема формы. Удельная поверхность гранулированного ТРГ несколько снижается и составляет 85ч90 м2/г, сорбционная емкость снижается значительно (до 20-30 г/г графита), что обусловлено наличием воздушных мешков в объеме гранулы. Прорабатывается возможность повышения эффективности гранулированного адсорбента активацией водяным паром. В целом, полученные результаты показывают, что регулирование режимов электрохимического синтеза терморасширяющихся соединений графита является перспективным направлением для создания углеродных адсорбентов экологического назначения. графит терморасширение очистка вода

Рис. 5. Поверхность (а) и разлом (б) гранулы из терморасширенного графита, изготовленной химическим прессованием (самопрессованием) с увеличением х12

Основные выводы

1. Методом хроновольтамперометрии для системы графит - H2SO4 в анодной области выявлены области потенциалов образования интеркалированных соединений, их переокисления и выделения кислорода. Показано, что с разбавлением кислоты потенциалы интеркалирования смещаются в положительную область, а переокисления становятся более отрицательными, в 60%-й H2SO4 процессы образования бисульфата графита и его переокисления протекают при одних и тех же потенциалах. Перенапряжение выделения кислорода с уменьшением концентрации H2SO4 закономерно снижается.

2. Потенциостатическим анодным синтезом на основе дисперсного графита с варьированием потенциала, времени и концентрации H2SO4 были получены образцы соединений, обеспечивающих высокую степень терморасширения. Методами РФА и ДСК установлено, что наибольшую удельную поверхность имеют ТРГ, полученные из переокисленных соединений с сообщением удельной емкости более 250 ч 300 мА.ч/г и способных терморасширяться при пониженных температурах.

3. Хроновольтамперометрическими измерениями, потенциостатическим синтезом образцов в 60%-й HNO3 также было установлено, что ТРГ с наибольшей удельной поверхностью образуются при пониженной температуре термообработки (250°С) на основе переокисленных интеркалированных соединений (?300 мА.ч/г). Выявлены общие закономерности электрохимического получения терморасширяющихся соединений графита с содержанием аморфного углерода, сохранение которого при термообработке обеспечивает высокую удельную поверхность углеродного материала.

4. В 80%-й H2SO4 и 60%-й HNO3 синтезированы опытные образцы электрохимически переокисленных соединений, терморасширяющихся в интервале температур 250ч900°С. Установлено, что наибольшая удельная поверхность ТРГ достигается при низкотемпературном термолизе (250°С).

5. Разработана методика гранулирования ТРГ методом самопрессования. Исследованы сорбционные свойства порошка ТРГ и гранул на его основе по отношению к нефтепродуктам в сточных водах промышленных предприятий. Установлено, что сорбционная емкость составляет от 30 до 70 г/г сорбента при степени извлечения 90-95%.

Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

В издании, рекомендованном ВАК РФ:

1. Колесникова, М.А. Влияние режима анодной обработки графита в 60 % HNO3 на степень терморасширения получаемых соединений / М.А. Колесникова, А.В. Яковлев, А.И. Финаенов // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2006. Т.2. Вып.12. С.58-61.

В других изданиях:

2. Колесникова, М.А. Потенциостатический синтез терморасширяющихся соединений графита с азотной кислотой / А.В. Яковлев, А.И. Финаенов, М.А. Колесникова // Материалы II Всерос. конф. молодых ученых. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та,1999. С.169.

3. Колесникова, М.А. Новое оборудование для электрохимического окисления дисперсных углеродных материалов / С.Л. Забудьков, А.И. Финаенов, М.А. Колесникова // Современные электрохимические технологии в машиностроении: материалы V Междунар. науч.-практ. семинара. Иваново, 2005. С. 86-90.

4. Kolesnikova, M.A. Carbon sorbents for water purification from oil products / N.A. Sobgaida, M.A. Kolesnikova // Chemical Engineering Congress. CHISA, 2006. P. 879.

5. Колесникова, М.А. Суспензионный графитовый электрод для электрохимического синтеза бисульфата графита / В.В. Краснов, М.А. Колесникова, А.И. Финаенов // Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология: материалы V Междунар. конф. М., 2006. С.106.

6. Колесникова, М.А. Перспективы применения терморасширенного графита в экологических целях / М.А. Колесникова, А.В. Яковлев, А.И. Финаенов // Композит-2007: материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2007. С. 478-480.

7. Колесникова, М.А. Использование терморасширенного графита для очистки сточных вод города Энгельса / Н.А. Собгайда, М.А. Колесникова // Композит-2007: материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2007. С. 499-501.

8. Колесникова, М.А. Перспективные направления использования терморасширенного графита в природоохранных технологиях / М.А. Колесникова, С.Л. Забудьков, А.И. Финаенов // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2007. № 2(25). Вып. 2. С. 166-172.

9. Колесникова, М.А. Использование терморасширенного графита для очистки сточных вод от нефтепродуктов / М.А. Колесникова, Э.В. Финаенова, В.А. Настасин // Актуальные проблемы электрохимической технологии: сб. статей молодых ученых. Саратов: СГТУ, 2008. С.455-458.

10. Колесникова, М.А. Угленаполненные полимерные пленки на основе диацетата целлюлозы и перспективы их использования в электрофлотационной очистке от нефтепродуктов / С.М. Закирова, Г.П. Денисова, М.А. Колесникова // Актуальные проблемы электрохимической технологии: сб. статей молодых ученых. Саратов: СГТУ, 2008. С.459-462.

11. Колесникова М.А. Применение электрохимически синтезированных терморасширяющихся соединений графита для очистки воды в сельской местности / В.А. Настасин, А.В. Яковлев, М.А. Колесникова // Отечественные предприятия и инноватика: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009. С. 47-49.

12. Колесникова, М.А. Сорбционные углеродные материалы на основе отходов производства для очистки сточных вод от нефтепродуктов / Н.А. Собгайда, И.В. Никитина, М.А. Колесникова // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. Тольятти: Волжский ун-т, 2010. С. 407-412.

Патенты:

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Электрохимическое получение соединений внедрения графита, основанное на анодном окислении графита в кислотах. Адсорбционные и ионообменные свойства полученных пеноструктур графита, создание фильтрующих элементов для очистки воды от ионов Ni, Сr.

    автореферат [783,0 K], добавлен 14.10.2009

  • Структура и свойства оксида графита. Получение графена из графита, расширенного графита, интеркалированных соединений графита, разворачиванием нанотрубок. Получение графена восстановлением оксида графита. Применение метода Хаммерса и метода Броди.

    курсовая работа [922,0 K], добавлен 28.05.2015

  • Низкий коэффициент теплового расширения и стойкость к температурным напряжениям - основные свойства графита. Характеристика соединений графита. Герметизация фланцевых соединений с использованием ленточных уплотнителей на основе терморасширенного графита.

    реферат [1,1 M], добавлен 08.11.2011

  • Использование магнийорганических соединений и химия элементоорганических соединений. Получение соединений различных классов: спиртов, альдегидов, кетонов, эфиров. История открытия, строение, получение, реакции и применение магнийорганических соединений.

    курсовая работа [34,4 K], добавлен 12.12.2009

  • Физико-химические свойства германия и его соединений. Его электродные потенциалы в водных растворах. Электроосаждение германия и его сплавов. Получение гидрида германия. Электрохимическое поведение соединений германия. Растворимость германия в ртути.

    дипломная работа [53,0 K], добавлен 15.04.2008

  • Преимущество электрохимического метода синтеза комплексных соединений. Выбор неводного растворителя. Принципиальная схема синтеза и конструкция электрохимической ячейки. Основные методы исследования состава синтезированных комплексных соединений.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.10.2013

  • Условия электрохимического облучения на основе дисперсного углеродного материала нитрата графита, обеспечивающего последующую его переработку в графитовую фольгу. Технология электрохимического синтеза и модернизация оборудования для его осуществления.

    автореферат [27,6 K], добавлен 22.03.2009

  • Изучение свойств неорганических соединений, составление уравнений реакции. Получение и свойства основных и кислотных оксидов. Процесс взаимодействия амфотерных оксидов с кислотами и щелочами. Способы получения и свойства оснований и основных солей.

    лабораторная работа [15,5 K], добавлен 17.09.2013

  • Свойства алкилсиланов и способы их получения. Взаимодействие металлоорганических соединений с алкилхлорсиланами. Каталитическое диспропорционирование соединений, содержащих алкилгидридсилановый фрагмент. Гидрирование алкилхлорсиланов и тетраалкилсиланов.

    курсовая работа [47,3 K], добавлен 01.04.2011

  • Общие характеристики и свойства урана как элемента. Получение кротоната уранила, структура его кристаллов. Схематическое строение координационных полиэдров в структуре соединений уранила. Синтез комплексных соединений уранила, их основные свойства.

    реферат [1,0 M], добавлен 28.09.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.