Експериментальне та теоретичне дослідження адсорбційної активності шунгіту методом контактного змочування
Метод контактного змочування є одним з ефективних методів вивчення адсорбційної здатності сорбентів. Метою роботи було проведення порівняння експериментальних даних адсорбційної здатності шунгіту, отриманих методом контактного змочування, та результатів моделювання поведінки крапель рідин на гетеро...
Saved in:
| Main Authors: | , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine
2024-05-01
|
| Series: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/717 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Summary: | Метод контактного змочування є одним з ефективних методів вивчення адсорбційної здатності сорбентів. Метою роботи було проведення порівняння експериментальних даних адсорбційної здатності шунгіту, отриманих методом контактного змочування, та результатів моделювання поведінки крапель рідин на гетерогенних поверхнях методом ґраток Больцмана, і показати придатність застосованого нами полегшеного варіанту методу LBM у рамках двовимірної моделі для моделювання складних випадків контактної взаємодії між рідиною та сорбентом, коли її не можна здійснити методом контактного змочування.
Адсорбційні властивості шунгіту щодо вилучення різних домішок з водно-спиртових розчинів та здатність сорбента до відновлення досліджено методом контактного змочування та проаналізовано шляхом залучення даних, отриманих методами адсорбції азоту, термогравіметрії та ІЧ-спектроскопії. Показано, що адсорбційні властивості шунгіту обумовлені наявністю на його поверхні гідроксильних функціональних груп, що приєднані до атомів вуглецю у фенольній або енольній формі, які надають поверхні гідрофільні властивості. Ці групи відіграють ключову роль в адсорбції компонентів з рідкої (водної) фази за рахунок утворення водневого зв’язку, і відновлюються після нагрівання в температурному інтервалі 80–180 °С з утворенням вуглецьвмісних газів і води. Встановлено, що присутні в шунгіті силанольні групи не беруть участі у сорбції. Порівняно з вихідним, зразок шунгіту після п’яти циклів адсорбції характеризується помітним ефектом втрати маси (1.8 %) в температурному інтервалі 80–180 °С. Це свідчить про те, що сорбовані речовини знаходяться у порах, а не на поверхні шунгіту, і вони починають видаляти тільки після нагрівання вище 100 °С.
Використано метод LBM для дослідження швидкоплинних процесів на мезо-рівні. Проведено порівняльний аналіз дослідних даних, отриманих методом контактного змочування, з результатами моделювання методом ґраток Больцмана у рамках двовимірної моделі. 2D моделювання LBM методом виявилося ефективним засобом дослідження капілярної конденсації в мезопорах, випереджального змочування твердої фази, проникнення рідини в пористе середовище з різною топологією, формування анізотропних крапель та анізотропних містків. Шляхом моделювання поведінки крапель рідин на гетерогенних поверхнях та залучення даних про перебіг адсорбційних та капілярних процесів на поверхні твердої фази з різним рівнем поруватості, шорсткості та функціонального складу проаналізовано роль мезопор для процесу сорбції.
|
|---|---|
| ISSN: | 2079-1704 2518-1238 |