Введення
Пористі вуглецеві матеріали як сорбенти людство використовує протягом багатьох століть. Ще в XVІІI столітті була відкрита здатність деревного вугілля очищати різні рідини і поглинати деякі гази. До початку ХХ століття вуглецеві сорбенти (Головним чином деревне і кістковий активне вугілля) застосовували переважно у харчовій промисловості та виноробстві для очищення рідин.
В даний час основні напрями використання вуглецевих сорбентів пов'язані з технологічними процесами адсорбційного очищення. Пористі вуглецеві матеріали спочатку отримували переважно термічною обробкою деревини, потім - кам'яного вугілля. Зараз їх роблять майже з усіх видів вуглецевої сировини: деревини та целюлози, кам'яного і бурого вугілля, торфу, нафтового і кам'яновугільного пеків, синтетичних полімерних матеріалів, рідких і газоподібних вуглеводнів, різних органічних відходів.
Глава 1. Загальна характеристика сорбційної очистки стічних вод
Вуглецеві сорбенти використовують у різній формі: у вигляді порошку з розміром частинок до 0,8 мм, гранул більшого розміру, блоків різної форми і величини, плівок, волокон тканин. Найбільш поширені порошкоподібні сорбенти, що достатньо просто отримувати зi здрібнених сировини.
Пористий вуглецевий матеріал (ПВМ) являє собою конструкцію, побудовану подібно структурі графіту, проте в ній чергуються впорядковані і невпорядковані області з вуглецевих кілець - гексогеном [1]. На відміну від графіту ПВМ має вільне пористе простір, що зазвичай представлено тривимірним лабіринтом з взаємозалежних розширень і звужень різного розміру і форми. Розрізняють мікропори (розмір _ 2 нм), мезопор (розмір в діапазоні від 2 до 50 нм) і макропори з розміром> 50 нм. Серед мікропор виділяють супермікропори з розміром в діапазоні 0,7-2 нм і ультрамікропори з розміром <0,6-0,7 нм. Завдяки наявності пір ПВМ мають високу питому поверхню і здатні поглинати (адсорбувати) різні речовини з рідин і газів. Поняття "адсорбція" трактується як підвищення концентрацій речовин поблизу поділу фаз.
Здатність ПВМ до адсорбції різних молекул визначається будівлею його поверхні, природою і концентрацією поверхневих реакцій груп. У якостях останніх зазвичай виступають функціональні групи, що утворюються в результаті окисної обробки поверхні вуглецевого матеріалу: фенольні (гідроксильні), карбонільні (хіноїдному), карбоксильні, ефірні та інші [1].
Все різноманіття вуглецевих сорбентів можна класифікувати за різними критеріями: природи вихідної сировини (тверда, рідка, газоподібна), методам отримання, структурними та текстурними (пористість, поверхня, розміри і розподіл пор) характеристиками і областям застосування.
Пористі вуглецеві матеріали утворюються в результаті протікання топонімічних реакцій при піролізі (нагріванні при відсутності кисню повітря) викопного вугілля, торфу, деревини, целюлози, карбідів. В даний час з деревини роблять близько 36 % Вугле...
