Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Химическое модифицирование сапропелитовых углей Козлов, Алексей Петрович

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Козлов, Алексей Петрович. Химическое модифицирование сапропелитовых углей : диссертация ... кандидата химических наук : 05.17.07.- Кемерово, 2000.- 144 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-2/427-5

Введение к работе

Актуальность работы. Уголь является ценнейшим сырьем для получения различных видов топлива и широкого спектра химических продуктов. В отдельных случаях он не только альтернатива нефти, но и единственный источник сырья для получения химических материалов.

В настоящее время продолжаются споры относительно уменьшения запасов нефти и газа и вовлечения в связи с этим угля в нетрадиционные для него сферы экономики. Однако независимо от ситуации с нефтью и газом исследования, направленные на изучение строения и свойств углей, являются актуальными для развития основ будущих технологий их энергетического использования и получения сырья для химической промышленности, и целая серия исследований, проводимых в этом направлении как в нашей стране, так в развитых зарубежных странах, является тому подтверждением.

Среди природных горючих ископаемых сапропелитовые угли выгодно отличают ряд уникальных особенностей, в том числе высокое содержание водорода и относительно низкое содержание ароматических фрагментов и минеральных веществ. В настоящее время эти угли не используются ни в промышленности, ни в энергетике, хотя потенциально представляют собой ценное химическое сырье, так как отличаются от гумусовых углей более высоким выходом летучих веществ.

Для наиболее рационального использования сапропелитовых углей необходимо в первую очередь изучить их свойства и найти эффективные способы технологической переработки этих углей в ценные продукты. Одним из перспективных методов исследования свойств является химическая модификация, позволяющая целенаправленно и селективно изменять свойства органического вещества угля.

Работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением фундаментальных исследований "Научные основы переработки природного газа, нефти, угля, а также возобновляемого и нетрадиционного химического сырья", координационным планом научно-исследовательских работ РАН по проблеме 2.10 "Химия углей, торфа и горючих сланцев", координационным планом научно-исследовательских и опытно-промышленных работ по синтезу, исследованию и применению адсорбентов научного совета РАН, по адсорбции.и хроматографии, программой "Углеродные материалы" межакадемического сотрудничества между РАН и Национальным центром научных исследований Франции, а также программой научных исследований СО РАН "Новые процессы углубленной комплексной переработки минерального и вторичного сырья, нефти, угля, древесины".

Цель работы - выявление особенностей изменения состава и свойств сапропелитовых углей при их химическом модифицировании концентрированными минеральными кислотами и реагентами на их основе, а также исследование свойств и перспектив использования продуктов, получаемых в результате химического модифицирования углей.

Идея работы заключается установлении и использовании закономерностей изменений состава и свойств углей, происходящих в результате их химического модифицирования, при определении оптимальных условий этого процесса, позволяющих максимально использовать потенциал угля при его переработке в ценные продукты.

Задачи исследований:

проанализировать и обобщить методы модифицирования углей, а также влияние его на состав и свойства продуктов, получаемых из углей, подвергнутых модифицированию;

изучить состав продуктов пиролиза сапропелитовых углей;

выявить отличительные особенности состава и свойств продуктов, получаемых из сапропелитовых углей, а также их зависимость от условий химического модифицирования исходных углей концентрированными минеральными кислотами;

установить возможность применения химического модифицирования сапропелитовых углей с целью получения из них углеродных материалов с высокой удельной поверхностью;

показать влияние химического модифицирования гумусовых углей Кузбасса солями фенилдиазония на изменение свойств этих материалов.

Методы исследований.

лабораторное проведение процессов пиролиза сапропелитовых углей, активирования и карбонизации углеродистых материалов;

анализ состава углеродистых пород и получаемых из них продуктов с помощью ИК-, ЯМР спектроскопии, хромато-масс-спектрометрии, хроматографии, дериватографии. Удельную площадь поверхности образцов определяли методами БЭТ и малоуглового рентгеновского рассеяния.

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается использованием комплекса современных физико-химических методов исследования: ИК- и ЯМР спектроскопии, хромато-масс-спектрометрии, хроматографии, дериватографии. Выбор экспериментальных методов позволяет считать обоснованными выводы, сформулированные в диссертационной работе. Кроме этого достоверность полученных данных обеспечивается сходимостью результатов параллельных экспериментов.

Научные положения, защищаемые автором:

степень углефикации сапропелитового угля определяет выход твердых, жидких и газообразных продуктов, получаемых в результате пиролиза, и не влияет на их качественный состав;

применение традиционной схемы получения активного углерода из гумусовых углей к сапропелитовым углям не позволяет получить из последних материал с высокой удельной поверхностью;

только комбинированное применение низкотемпературного модифицирования сапропелитовых углей реагентами, содержащими концентрированные минеральные кислоты, с последующим химическим активированием позволяет получить из этих углей углеродный материал с высокой удельной поверхностью;

применение комплекса процессов низкотемпературного модифицирования и химического активирования при получении активного углерода из гумусового угля марки Д так же позволяет получить материал с высокой удельной поверхностью;

модифицирование гумусовых углей солями фенилдиазония приводит к увеличению выхода твердого продукта карбонизации для некоторых образцов; выход твердого продукта карбонизации всегда выше в случае если модифицирование исходного угля проводилось реагентами содержащими нитрогруппу, чем без таковой .

Научная новизна работы заключается в том, что впервые

установлены особенности состава смол полукоксования сапропелитовых углей ряда метаморфизма;

исследованы особенности изменения состава и свойств сапропелитовых углей при их химическом модифицировании концентрированными кислотами;

предложен метод получения из сапропелитовых углей углеродного материала с высокой удельной поверхностью;

показана возможность увеличивать выход твердого продукта карбонизации с помощью модифицирования гумусового угля солями фенилдиазония перед термообработкой.

Личный вклад автора состоит в:

в анализе и обобщении литературных данных о химическом модифицировании углеродистых материалов и его влиянии на состав и свойства как исходных материалов, так и получаемых из них продуктов;

выявлении особенностей состава и свойств продуктов, полученных в результате пиролиза сапропелитовых углей;

определении оптимальных условий проведения процессов низкотемпературного модифицирования и химического активирования углей, позволяющих получать из сапропелитового угля углеродный материал с высокой удельной поверхностью;

в установлении возможности увеличения выхода твердого продукта в результате карбонизации гумусовых углей, подвергнутых модифицированию солями фенилдиазония.

Практическое значение работы заключается в том, что в результате выполненных исследований предложен новый метод получения адсорбентов с высокой удельной поверхностью из сапропелитовых углей путем химического модифицирования их концентрированными минеральными кислотами, и показана возможность применения химического модифицирования гумусовых углей солями фениддиазония с целью увеличения выхода кокса при карбонизации.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на Ш научно-практической конференции "Углеродные материалы", Новокузнецк, 1996; Ш Международном симпозиуме "Катализ в превращениях угля", Новосибирск, 1997; XXII конференции "Углерод - 97", Пенстэйт, США, 1997; Международном семинаре "Углеродные адсорбенты", Кемерово, 1997; IV научно-практической конференции "Углеродные материалы", Новокузнецк, 1997; симпозиуме "Микроскопическое исследование угля и углерода", Бостон, США, 1998; Международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию", Кемерово, 1999; X Международной конференции "Наука об угле", Тайюань, КНР, 1999.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложенных на 144 страницах машинописного текста, и содержит 21 таблиц, 31 рисунка, список литературы из 181 наименования.