Исследование удельной поверхности искусственного графита на адсорбцию по раствору метиленовому голубому

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ГРАФИТА НА АДСОРБЦИЮ ПО РАСТВОРУ МЕТИЛЕНОВОМУ

ГОЛУБОМУ Алдашева Н.Т.1, Чилдебаев Б.С.2, Ташполотов Ы.3

'Алдашева Нуржамал Тунаевна — кандидат технических наук, доцент;

2Чилдебаев Бактыбек Суюнбекович — доцент, кафедра электрооборудования и теплоэнергетики, энергетический факультет, Ошский технологический университет имени академикаМ.М. Адышева;

3Ташполотов Ысламидин - доктор технических наук, профессор, Институт природных ресурсов имени А.С. Джанбаева, Южного отделения НАН Кыргызской Республики, г. Ош, Кыргызская Республика

Аннотация: в этой статье рассмотрено и исследовано удельная поверхность искусственного графита на адсорбцию по раствору метиленовому голубому. Исследование показало, что удельная поверхность адсорбции графита полученный из угля Узгенского месторождения по метиленовому голубому составляет 599,4 м2/г и это очень близок к показателям активных углей. Исследование удельной поверхности искусственного графита полученного из угля Узгенского месторождения на адсорбционную активность проводили титрованием суспензии с раствором индикатором метиленовым голубым.

Ключевые слова: удельная поверхность, титрование, суспензия, масса, объем, магнитная мешалка, индикатор, краситель, окрашивание, адсорбция.

УДК662.749.2

Введение

Известно, что удельная поверхность, или удельная площадь поверхности, это суммарная поверхность всех элементов материала, как правило дисперсного и пористого материала, отнесенная к его массе. Удельная поверхность порошка складывается из суммарной поверхности всех его частиц, и чем меньше размер этих частиц, тем больше площадь их общей поверхности и соответственно, величина удельной поверхности этого порошка. Если частицы порошка имеют развитую пористую поверхность то площадь этой частицы становится еще больше по сравнению с абсолютно гладкой частицей.

Поскольку во многих случаях взаимодействие веществ носит именно поверхностный характер, значение удельной поверхности зависит от поглотительных свойств адсорбентов, схватываемости цемента, активности твердотелых катализаторов, эффективности лекарств и т.д. Удельная поверхность является показателем тонкости помола материалов.

Самый распространенный в настоящее время метод измерения удельной поверхности - это валюметрический метод адсорбции газа на поверхности исследуемого материала. От величины удельной поверхности зависят поглотительная способность адсорбентов, эффективность твердых катализаторов, свойства фильтирующих материалов. Удельная поверхность активных углей составляет 500-1500м2/г, силикагелей - до 800м2/г, микропористых ионнообменных смол - не более 70м2/г, а диатолитовых носителей для хромотографии - менее 10 м2/г.

Удельная поверхность характеризует дисперсность порошкообразных материалов: минеральных вяжущих веществ, наполнительных пигментов, пылевидных топлив и других. Величина их удельной поверхности обычно находится в пределах от десятых долей до нескольких десятков м2/г. Измеряемая величина удельной поверхности зависит от размеров сорбируемых молекул. Одно и тоже вещество при сорбции крупных молекул имеет меньшую удельную поверхность, при сорбции мелких молекул имеет большую удельную поверхность. Для крупных молекул поверхность мелких пор, измеренная сорбцией мелких молекул, как бы и не существует. Поэтому, кроме удельной поверхности, важной характеристикой пористых тел является распределение поверхности пор по радиусам пор (распределение пор по радиусам) [1].

Прежде чем продолжить обзор экспериментального метода определения удельной поверхности твердых тел, коротко рассмотрим процессы, происходящие при адсорбции и способы ее измерения, понятия физической и химической адсорбции. Слово адсорбция образовано из латынского слова '^огЪсо" - поглощение и приставка "а<1" т.е."на" и означает

поглощение каких-либо компонентов из объема гомогенных сопредельных фаз поверхности на разделе этих фаз. Адсорбированные молекулы взаимодействуют с молекулами или атомами поверхности и снижают как свободную поверхностную энергию конденсированных фаз.

Адсорбция какого-либо одного компонента определяется количеством данного компонента, которое нужно ввести или удалить из вещества при изменении поверхности раздела на 1м2 и постоянном составе объем фаз. Явление адсорбции наблюдается при контакте любых двух фаз, если частицы хотя бы одной фазы обладают способностью к движению. Для измерения удельной адсорбционной поверхности используется уравнение Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), описывающее полислойную физическую адсорбцию газа на поверхности твердого тела.

Уравнение полимолекулярной адсорбции Арановича.

В работе [2] И.Аранович вывел уравнение изотермы полимолекулярной адсорбции, удовлетворяющее экспериментальным данным в очень широком интервале относительных давлений. Он сохранив основные допущения теории БЭТ т.е. поверхность адсорбента плоская и однородная; продольные взаимодействия адсорбированных молекул отсутствуют; энергия адсорбции во втором и последующих слоях одинакова, пришел в противоположность этой теории и сделал новое допущение о возможности испарения (десорбция) молекул не только с поверхности твердого адсорбента, но и из любого места адсорбированного слоя.

Известно, что модифицирование поверхности кремнезема приводит к снижению величин адсорбции. Уменьшение концентрации привитых групп усиливает влияние немодифицированной поверхности кремнезема на адсорбцию молекул разной природы, а для широкопористого кремнезема сокращение длины привитой цепи уменьшает вклад катерольного взаимодействия с привитым слоем.

Установлено что в отличие от гексона и бензола, наблюдается незначительное влияние природы модификатора и его концентрации на адсорбцию азота [3].

Изучены сорбционно-кинетические свойства сорбентов, полученных активацией антрацита. Установлено, что сорбционная емкость адсорбентов увеличивается до обгара 36,6%.

Используя газовой хромотографии определены удерживаемые объемы и коэффициент разделения газов. Наибольшие удерживаемые объемы характерны образцам с обгаром от 5,6 до 7,0 %. Наивысший коэффициент разделение водорода и монооксида углерода (Кр=22) достигнут в образце с обгаром около 12% и размером фракции 0,1 -0,3 мм.

В результате анализа дериватограммы выяснили, что горение поверхности исходного угля начинается при Т=450оС, температурный максимум Тмах=630оС. При увеличении температуры до 900оС, материал полностью сгорает.

Установлено, что образование и расширение пор в угле сопровождается с уменьшением концентрации парамагнитных центров [4].

Экспериментальная часть.

Для исследования удельной поверхности искусственного графита взяли навеску искусственного графита массой около 1мг помешали в стакан емкостью 150 см3 приливали 25см3 воды, перемешивали суспензии на магнитной мешалке, перемешивали и добавляли 1см3 5Н раствора серной кислоты.

При реализации метода возникают экспериментальные трудности связанные с точным определением прибавки раствора т.е. определением скорости течения прибавляемого раствора метиленового голубого индикатора.

Суспензию титровали с раствором метиленового голубого индикатора со скоростью 0,1см3 раствора метиленового голубого в каждый 20 секунд. После приливания каждой порции красителя суспензию интенсивно перемешивали на магнитной мешалке и тонкой стекляной палочкой переносили каплю суспензии на фильтр "синяя лента"

Титрование с переносом капельки суспензии на фильтровальную бумагу продолжали до появления окрашенного голубого "ареола" вокруг темного пятна капли суспензии искусственного графита. Для контрольной проверки суспензию искусственного графита вновь интенсивно перемешивали на фильтре. Если ареол исчезнет, титрование продолжают.

Удельную поверхность (Буд) в м2/г вычисляют по формуле [5]:

уд т-М ; 4 '

где, V- объем раствора метиленового голубого, израсходованный на титрование, см3 ;

С-концентрация метиленового голубого, израсходованный на титрование, см3 ;

N постоянная Авогадро, К=6,023-1023моль-1;

Ат- площадка, занимаемая одной молекулой адсорбированного метиленового голубого в плотно упакованной пленке, на поверхности графита, равная 106 10-20, м2;

m-масса навески порошка искусственного графита, г; М-молекулярная масса метиленового голубого, равная 319,9 г.

S = _£^ = 1,0  0,3-6,0 2 3  1 3. 1 06  Ю ^ ° = g g 2 f уд m-M 1,0- 3 19,9 ' v '

Выводы.

Исследование показали, что удельная поверхность адсорбции искусственного графита полученного из угля Узгенского месторождения по метиленовому голубому составляет 599,4 м2/г.Эта величина очень близка к показателям активных углей.

Список литературы

1. Корнухов Н.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск. Наука. Сибирское предприятие РАН. 1999г. С. 110.

2. Аранович И., Ткаченко С.И., Хомченко А.Ю. Определение удельной поверхности пористых материалов методом БЭТ. М. МФТИ, 2014. 47 с.

3. Тегина О.Я. Влияние строение привитого слоя и структурных параметров носителей на адсорбционные свойства полифторалькиль кремнеземов.М.; 2015. С. 170.

4. Crystallographic parameters of tin. автор V.S.Tsvetanov.17/139 Сорбционные и кинетические свойства углеродных молекулярных сит из антрацитов. Бервено А.В., Балыков Д.В.

5. ГОСТ 13144-79. Графит. Методы определения удельной поверхности.

6. АлдашеваН.Т., Кыдыралиев Т.А., ТашполотовЫ. Исследование адсорбционной активности искусственого графита по индикатору метиленому-голубому. Наука, новые технологии и инновации Кыргызстана, 2018. № 8. С. 3-5.

АЛГОРИТМ ИСПРАВЛЕНИЯ ОШИБОК В ПОИСКОВЫХ ЗАПРОСАХ НА ОСНОВЕ РАЗЛИЧИЙ РУССКОГО И УЗБЕКСКОГО ЯЗЫКОВ Андреева К.А.1, Когай В.Н.2

'Андреева Ксения Александровна — магистрант, направление: компьютерный инжиниринг (проектирование прикладных программных средств);

2Когай Валерий Николаевич — кандидат технических наук, доцент, кафедра информационные технологии, Ташкентский университет информационных технологий имени Ал-Хоразмий, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Современный человек живет в мире, переполненном информацией. В непрекращающемся потоке данных как никогда становиться важным поиск релевантной информации. Не даром одни из самых успешных ГГ корпораций начинались с поисковых систем.

Одной из важных проблем информационного поиска является исправление опечаток в запросе.

По статистике 63,7% ошибок в запросе представляю собой пропуск, вставка, перестановка и замена букв в словах (напр. сборик ^ сборник, статьтя ^ статья, копмьютер ^ компьютер, модерм ^ модерн) [1]. Для исправления подобных опечаток применяться принцип определения близости двух слов. Из всех альтернативных правильных способов написания искаженного запроса выбирается "ближайший". Для этого необходимо понятие близости между двумя запросами[2]. Как один из способов определения "близких" запросу слов используют фонетический хэш. Основная идея заключается в генерировании для каждого термина "фонетического хеша", т.е. терминам, звучащим одинаково, ставится в соответствие одно и то же число. Эта идея возникла в начале XX века в международных отделах полиции, перед которыми стояла задача поиска преступников, не обращая внимания на разное написание этих имен в разных странах. В основном чтот метод используется для исправления фонетических ошибок в собственных именах[2].

Алгоритмы фонетического хеширования обычно представляют собой набор правил для преобразования слова. Именно набор правил слоеобразования определяет алгоритм хеширования. Учитывая, что разрабатываемый алгоритм предназначен для носителей узбекского языка, обладающие не достаточными навыками посменной русской речи, правила должны быть составлены с учетом совершаемых в таких случаях ошибок.

19