Основные физико-химические свойства УСВР |
 УСВР химически инертен, электропроводен, гидрофобен (краевой угол смачивания более 90 градусов), устойчив к агрессивным средам, экологически чист. Содержание углерода не менее 99,4%, насыпная плотность – 0,01 – 0,001 г/куб.см (в зависимости от способа изготовления). Удельная поверхность – 2000 кв.м на 1 г. Диапазон рабочих температур: от -60 град.по Цельсию до +3000 град.по Цельсию. Возврат присоединенного вещества – до 98%.УСВР и терморасширенный графит (ТРГ)
Отметим, что метод деструкции графита путем разрыва ван-дер-ваальсовых связей был известен с 40-50 годов ХХ в. Этот метод вкратце сводится к следующему: СУС смачиваются серной кислотой с окислителями – азотной кислотой, перекисью водорода, бихроматом калия и пр., затем полученная масса за 2-3 секунды нагревается до 2000С (термоудар).Молекулы серной кислоты при столь резком нагревании не успевают изпариться, и резкое увеличение от нагревания объема серной кислоты «распушает» СУС, в результате чего получается вещество, внешне похожее на УСВР, которое называют терморасширенным графитом (ТРГ). Отличить УСВР от ТРГ можно по запаху: УСВР не имеет запаха, а ТРГ имеет сильный кислотный запах (остатки серной кислоты из массы ТРГ никоим образом не удалить). Кроме того, ТРГ – серый, тогда как УСВР имеет глубокий черный цвет. Заметим, что, несмотря на увеличение сорбирующей способности ТРГ по сравнению с «нераспушенными» углеродными соединениями (за счет большой сорбирующей поверхности), ТРГ как сорбент запрещено применять во многих странах, - именно из-за остатков кислот, которые не удаляются даже при высокой температурной обработке. Активность этих остатков так велика, что ТРГ транспортируют в антикоррозийных контейнерах. Некоторые люди, услышав про УСВР, считают, что УСВР – примерно то же самое, что ТРГ. Это – принципиально не так. ТРГ – это не новая модификация углерода, это уже известная модификация – графит, только «распушенный», резко увеличенный в объеме за счет разрушения ван-дер-ваальсовых связей. Ковалентные связи между атомами углерода в ТРГ сохраняются. Аналитический центр химического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова провел сравнительный анализ сорбционных свойств УСВР и ТРГ (см. табл.1), и в экспертном заключении (подписанном 20.10.2000 г. руководителем центра профессором Шпигуном О.А.) по данным такого анализа сделал вывод, что «УСВР обладает существенно более высокими сорбционными показателями по всему ряду компонентов…, поэтому УСВР является уникальным сорбентом для комплексной очистки как питьевой воды, так и промстоков». Таблица 1.
Сравнительный анализ сорбционных свойств УСВР и терморасширенного графита (СТРГ – сорбент терморасширенный графит)
Определяемые компоненты Кратность очистки (УСВР) Кратность очистки (СТРГ) НЕФТЕПРОДУКТЫ И ЭФИРОРАСТВОРИМЫЕ ВЕЩЕСТВА 1000 3,5 ВЗВЕШЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ 100 5 ФОСФАТЫ 35 1,3 МЕДЬ 30 1,3 СУЛЬФИДЫ 6 1,8 ВАНАДИЙ 5 – ХРОМ (+6) 5 2,25 ФТОРИДЫ 5 1,05 ЖЕЛЕЗО 3 1,5 НИТРАТЫ 3 1,0 АММОНИЙ 2-3 1,4 МАРГАНЕЦ 2 1,2 ТОЛЩИНА ФИЛЬТРУЮЩЕГО СЛОЯ СОРБЕНТОВ 10 СМ Из таблицы следует, что ТРГ тоже сорбирует, но до УСВР ему очень и очень далеко. К тому же остатки серной кислоты… УСВР как сорбент
Частично разорванные ковалентные связи образуют в массе УСВР огромное количество ненасыщенных межатомарных углеродных связей по периметру гексогоналов углерода. Эти ненасыщенные межатомарные углеродные связи (свободные радикалы) при контакте с очень широкой группой веществ (можно сказать – со всеми нерастворимыми и некоторыми растворимыми в воде примесями) удерживают их в массе УСВР, пропуская молекулы воды. Лучше всего удерживаются примеси, родственные УСВР по химическому составу (основа – углерод), например, нефтепродукты и эфирорастворимые вещества.
Очень важно, что УСВР не вступает в химические реакции с сорбируемыми веществами, иными словами, в отфильтрованной воде не может быть никаких веществ, которых не было на входе: может быть сама УСВР в незначительных количествах, которую не удержали прокладки (это не страшно, т.к. УСВР можно принимать внутрь), могут быть в незначительных количествах те или иные не до конца сорбированные примеси, но чего-то третьего, каких-то веществ, образовавшихся в результате химической реакции УСВР и тех или иных примесей (или химической реакции между самими примесями, где катализатор – УСВР) быть не может. Хотя УСВР удерживает примеси за счет свободных радикалов на молекулярном и атомном уровнях, так сказать, электрохимическими методами (а не просто чисто механически), но при этом в химические реакции не вступает. Связь УСВР и сорбируемых примесей достаточно прочная для того, чтобы их задержать в массе УСВР, но при этом достаточно слабая, чтобы при определенных условиях отделить примеси от УСВР. Так, например, УСВР, поглотивший нефть из нефтесодержащей воды (1 г УСВР поглощает примерно 80 г нефти), может быть регенерирован простым отжимом (пресс, центрифуга и др.). После отжима УСВР на 30-40% теряет сорбирующую способность (часть нефти останется в массе УСВР), но способен «работать» и дальше. Уникальные сорбционные свойства УСВР
Научно-исследовательский институт физики фуллеренов и новых материалов получил следующие данные: Таблица 2.
Сорбционная ёмкость материала УСВР по жидкой фазе горючих и ядовитых веществ
Вещество и поглотительная ёмкость 1 грамма УСВР в граммах вещества Азотная кислота 50 Ацетонитрил 45 Бензин A-70 30 Бензол 35 Бутиловый спирт 35 Гексан 25 Гептил (НДМГ) 20 Дизельное топливо 40 Дихлорметан 30 Дихлорэтан 35 Керосин (Т1) 40 Нефть сырая 80 Нефтяные осадки 50 Пропиленовый спирт 30 Растительное масло 45 Серная кислота 40 Скипидар 30 Толуол 40 Четыреххлористый углерод 50 Ксилолы 40 Легкие нефтяные фракции 30 Масляные красители 100 Машинное масло 50 Фосфорная кислота 70 Хлороформ 30 Циклогексагон 35 В 2004 году лаборатория Sierra Analitical Labs.Inc. (США, Калифорния) провела сравнительный анализ сорбционной емкости УСВР и лучшего вида кокосового гранулированного активированного угля (ГАУ) из активированных углей, представленных на американском рынке (см. табл.3). Таблица 3.
Вещество Сорбционная емкость 1 г УСВР Сорбционная емкость 5 г активированного угляАцетонитрил 32,1 1,22 Бензол 31,63 1,36 Хлороформ 24,55 1,32 Сырая нефть* 74,51 0,95 Дихлорметан 32,76 1,02 Дизельное топливо 36,65 1,11 Бензин 29,76 1,4 Гексан 27,54 1,31 Изопропиловый спирт 22,79 1,06 Керосин 40,16 1,12 Неорганические спирты 29,21 0,94 Лигроин (гарное масло) 24,14 1,01 Азотная кислота 51,33 1,04 Фосфорная кислота 60,28 1,16 Серная кислота 36,54 1,09 Тетрахлорэтан 38,22 1,41 Толуол 34,89 0,95 Скипидар 26,68 0,89 Ксилол 38,61 0,97 *Сорбционная емкость зависит от вязкости вещества. Из табл.3 видно, что 1 грамм УСВР превосходит 5 граммов ГАУ по сорбционной емкости в среднем более чем в 30 раз! |
|
|
|||
 |
|||
|
|
|
||
|
aquaguide.ru © 2008
Разработка и сопровождение S.Blazheev Размещение информации с сайта в открытых источниках, только с разрешения администрации сайта. Карта сайта Карта сайта XML 
|
|||
