Энергетика адсорбции молекулярных проб на рутиле и иллите

Аннотация

Актуальность и необходимость диссертационной темы. В мировой химичесской промышленности при получении и очистке природного газа, нефтяных продуктов и растительных масел широко используются адсорбенты. В частности, для получения эффективных адсорбентов требуется определение их наноструктур и анализ адсорбционных процессов, протекающих на их поверхности. В данном случае получение результатов при помощи высоковакуумного адсорбционного калориметрического прибора играет очень важную роль. После преобретения независимости нашей Республики осуществлены широкие меры по технологиям получения адсорбентов используемые для очистки продуктов химической и пищевой промышленности на основе местного сырья. В частности, развивается сфера направленная на подъем промышленности на качественно новый уровень и разработка готовой продукции на основе глубокой переработки местного сырья. Следует отметить, что несмотря на богатый природный ресурс нашей страны, получение эффективных сорбентов для очистки растительных масел и сточных вод не соответствуют сегодняшним требованиям. Исходя из четвертого направления Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан для стимуляции «научных исследований и инновационной деятельности определены важные задачи эффективного механизма внедрения в практику научных и инновационных достижений». В этом плане, в частности имеет О1*ромное значение синтез и технология производства эффективных и недорогих сорбентов для очистки растительных масел и сточных вод на основе местного сырья. На сегодняшний день в мировой практике производство адсорбентов, в частности, для очистки природного газа, нефтяных продуктов и растительных масел уделяется особое внимание новым способам их активирования и модифицировонию, в этом направлении ведутся научные работы по разработке технологии получению новых эффективных и высокоадсорбционными свойствами адсорбентов считается актуальной задачей. При разработке технологий получения адсорбентов высокоадсорбционными свойствами необходимо обосновывать ряд сущестующих научных решений, в том числе по следующим направлениям: определение наноструктур адсорбентов и анализ адсорбционных процессов, протекающих между ними; производство химического строения кристаллов при помощи молекул полярной воды, квадрапольного оксида углерода IV и ароматического бензола; изучение конформаций образованных ион/молекулярных комплексов при адсорбировании и определение термокинетики адсорбирован ия. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит осуществлению задач, предусмотренных Указами Президента Республики Узбекистан от 4 марта 2015 года У П-4707 «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», У П-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» и Постановлением Президента Республики Узбекистан от 23 августа 2017 года ПП-3236 «О программе развития химической промышленности на 2017-2021», а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является обоснование механизма адсорбирования, термокинетики и изотермы иллита и рутилов с различными молекулами при помощи высоковакуумного адсорбционного калориметрического прибора. Научная новизна диссертационного исследования состоит в следующем: установлено сведение с высокой степенью точности по полным термодинамическим описаниям и изотерме адсорбирования воды, оксида углерода (IV) бензола в иллите, воды в рутиле (ДН, ДҒ и AS), а также была определена ступенчатость определения изменения адсорбционной теплоты изученных в ходе наполнения поверхности систем; разработана диаграмма на поверхности иллита заполнения водой, диоксидом углерода, бензолом, а также энергетика адсорбции воды на рутиле; установлено перемещение иллита по поверхности базаля и латераля под действием полярных молекул воды, оксида углерода (IV) и бензола на основании наполнения свободных шести- и девятимерных (иллитовых) свободных сот катионов Na’ в форме H2O/Na+, а также с образованием шестимерного комплекса QH^/Na* (иллит); обосновано поглощение молекул воды в рутиле в гранях [110] 50% хемосорбцией и 50% молекулярной адсорбцией исходя из определения, что молекулы воды адсорбируются химическими связями, т.е. водородными и донор-акцепторными связями. Заключение На основе полученных данных но теме диссертации доктора философии (PhD) «Энергетика адсорбции молекулярных проб на рутиле и иллите» выявлены следующие выводы: 1 .Использованием дифференциального энергетического значения и изотермы адсорбции воды на иллите, расчитав значение дифференциальной энтропии (ASd), выраженный в молярном значении адсорбции, доказано адсорбция комплексообразования трёх молекул воды с катионом Na+ на базальной поверхности H2O)S/ Na* и такое же количество воды на латеральной поверхности. 2. Определено, что под влиянием воды катионы Na* перемещаются на базальную и латеральную поверхность иллита и после десорбции воды первоначальная поверхность адсорбата восстанавливается. 3. При адсорбировании квадрапольных молекул (СО?) Na-иллитом, происходит молекулярное адсорбирование с катионами Na+ в активных центрах базальной поверхности. Расчеты образцов на основе БЭТ уравнения изотермы показали, что значение сравнительной поверхности равно 99,3 м“/г. 4. Ароматические молекулы (СбН6) образуют л-комплексы с катионами Na+ в активных центрах базальной поверхности. Вместимость мономолекулярного уровня (ам) составляет 615 мкмоль/г, значение энергетической константы равно 1,05. 5. Молекулы воды в рутиле адсорбируются поэтапно, и в предварительном этапе хемосорбируются, образуя химическую связь. На каждом этапе адсорбируется 40 мкмоль/г воды. 6. Определено, что на поверхности рутила катионы Ti4* образуют донорноакцепторную связь с анионом 0“’ молекулы воды, а остальные молекулы воды адсорбируются. 7. В перспективе полученные результаты могут послужить научной основой для получения эффективных адсорбентов из местного сырья.