авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Технология адсорбентов для очистки растительных масел на основе диатомита и бентонита ростовской области

-- [ Страница 2 ] --

Рисунок 5 – Электронные микрофотографии и энергодисперсионные

спектры частиц природного диатомита (увеличение х5000)

ются химический состав и комплекс физико-химических свойств. Удаляются крупнозернистые включения, содержание которых в диатомите составляет 9%, в бентоните – 7%. Возрастает коллоидальность образцов, в диатомите отмечается увеличение доли глинистой составляющей – с 42,8 до 47 %. (таблица 1).

Модифицирование карбонатом натрия в виде густой пасты увеличивает коллоидальность образцов за счет диспергации частиц: диатомита – с 20,7 до 27 %, бентонита– с 27,3 до 37 %. Влияние метода введения модифицирующего катиона оценивали по изменению адсорбционных свойств образцов по отношению к метиленовому голубому.

Таблица 1– Физико-химические свойства природных и модифицированных диатомита и бентонита

Показатели Величина показателя
Природный Обогащенный Модифицированный
карбонатом натрия серной кислотой
Диатомит
Содержание глинистой составляющей, % 42,8 47,0 49,7 41,8
Содержание свободного SiO2, % 7,6 6,8 7,0 20,4
Коллоидальность, % 12,3 20,7 27,0 15,0
Влагопоглощение, % 3,1 6,3 6,9 5,6
Бентонит
Содержание глинистой составляющей, % 84,0 78,5 82,0 76,2
Содержание свободного SiO2, % 13,4 13,3 13,0 19,2
Коллоидальность, % 22,0 27,3 37,0 15,0
Влагопоглощение, % 9,8 9,0 9,2 5,7

Так, при обработке карбонатом натрия методом пластифицирования густой пасты, показатель адсорбции возрастает с 72,6 до 87,1, при обработке хлоридом натрия в растворе электролита – снижается до 8,8 мг/г. Снижение адсорбционной способности наблюдается для всех образцов бентонита, обработанных электролитами. На рентгенограммах диатомита и бентонита, обработанных хлоридами лития и магния, отмечено увеличение интенсивности и появление ряда рефлексов для монтмориллонита, что позволило подтвердить структурное замещение катионов кристаллической решетки минерала катионами солей.

Обработка серной кислотой наиболее глубоко воздействует на состав и структуру минералов диатомита и бентонита. Микроструктура трансформируется на наноуровне. В микроагрегатах и агрегатах, сложенных из чешуек монтмориллонита, увеличивается количество сколов. Наблюдается увеличение количества мелкодисперсных частиц и уменьшение доли аморфной разновидности монтмориллонита (рисунок 6). Становится доступной для изучения значительная часть обломков панцирей микрофлоры и фауны, которые менее подвержены кислотному воздействию. На рентгенограммах образцов диатомита и бентонита отмечается увеличение гало опала, интенсивности линий – кварца и каолинита (рисунок 4).

1)

2)

Рисунок 6 – Электронномикроскопические фотографии участков поверхности

диатомита (1) и бентонита (2), модифицированных серной кислотой,

при различном увеличении

Разрушение кристаллической структуры глинистых минералов способствует развитию поверхности образцов. Определено, что удельная поверхность диатомита увеличивается с 15 до 32 м2/г, бентонита – с 16 до 46 м2/г. За счет формирования более мелкопористой структуры снижается средний радиус пор диатомита – с 68 до 39 нм, бентонита – с 59 до 33 нм. Пористость и суммарный объем пор возрастают до 0,62 и 0,76 см3/г.

Значительно изменяется степень дисперсности и агрегированности частиц диатомита и бентонита, снижается доля глинистой составляющей. В сравнении с природными образцами, содержание свободного диоксида кремния возрастает в 2,7 и 1,4 раза соответственно. За счет замещения в ионообменном комплексе ионов щелочных и щелочноземельных металлов на ионы водорода кислоты и ионы алюминия, которые переходят из структурных позиций в обменные, повышается кислотность. Для диатомита величина обменной кислотности составляет 11 ммоль/100 г, для бентонита – 20 ммоль/100 г. Гидролитическая кислотность исследуемых образцов отличается незначительно – 20 и 24 ммоль/100 г соответственно.

При оценке влияния термического модифицирования на физико-химические свойства диатомита и бентонита установлено, что наибольшей адсорбционной способностью, в том числе по отношению к полярным и неполярным жидкостям (таблица 2), обладают образцы, обработанные в интервале температур 120-200 °С, что связано с освобождением адсорбционного пространства от влаги, а для обеспечения максимальной адсорбционной активности по отношению к неполярным жидкостям достаточно температуры обработки 120 °С. При температурах до 600 °С удаляется структурносвязанная вода и, в связи со снижением степени гидратации поверхности материалов, происходит снижение адсорбционной способности. Последующее увеличение температуры до 800 °С ведет к ухудшению адсорбционных свойств диатомита и бентонита.

Таблица 2 – Изменение адсорбционной способности природных диатомита и бентонита в зависимости от температуры обработки

Объем адсорбционного пространства, см3/г Температура обработки, С
120 200 400 600 800
Диатомит
по воде 0,24 0,27 0,21 0,18 0,15
по бензолу 0,11 0,11 0,09 0,08 0,08
Бентонит
по воде 0,27 0,27 0,23 0,17 0,13
по бензолу 0,13 0,11 0,10 0,08 0,07

Аналогичная зависимость изменения адсорбционной способности диатомита и бентонита от температуры прокаливания, оцененной по отношению к основному органическому красителю метиленовому голубому, наблюдается для природных, обогащенных, обработанных солями и кислотноактивированных образцов. Так, например, для кислотноактивированных диатомита и бентонита, при увеличении температуры прокаливания, например от 120 до 200 С, адсорбция органического красителя падает с 25,0 до 8,3 мг/г и с 38,7 до 10,0 мг/г соответственно.

В пятой главе приведены результаты исследования адсорбентов на основе модифицированных диатомита и бентонита в процессе контактной очистки подсолнечного масла. Определены методы и условия получения эффективных адсорбентов, параметры адсорбционной очистки масла. Разработана технология получения адсорбентов, рассмотрены варианты утилизации отработанных адсорбентов.

Очистка подсолнечного масла в непрерывных и периодических производствах отличается рядом технологических условий, в том числе, на стадии адсорбционной очистки - давлением, температурой очистки, временем контактирования масла с адсорбентом, количеством вводимого адсорбента. Адсорбционная очистка под вакуумом минимизирует воздействие воздуха, позволяет повысить температуру масла до 80-100 °С и одновременно снижает время контактирования адсорбента с маслом. В периодических производствах температура очистки масла не превышает 20-30 °С, что дает возможность проводить процесс под атмосферным давлением. Для улучшения качества очистки, время контактирования адсорбента с маслом увеличивают.

Результаты исследования адсорбентов на основе модифицированных диатомита и бентонита в процессе очистки подсолнечного масла при температуре 80 °С и длительности контактирования 0,5 ч приведены в таблицах 3 – 7. При изучении влияния температуры обработки диатомита и бентонита подтверждено, что для обеспечения максимальной адсорбционной способности по отношению к загрязняющим компонентам масла достаточно обработки в интервале температур 120-200 °С.

Обогащение, как метод подготовки адсорбентов, в сравнении с природными образцами, увеличивает адсорбционную способность диатомита и бентонита по отношению к пигментам масла, причем бентонит снижает количество красящих веществ лучше диатомита. Образцы обогащенных диатомита и бентонита были использованы для оценки возможности удаления красящих и фосфорсодержащих веществ, перекисных соединений, содержащихся в подсолнечном масле. Результаты исследований, проведенные в лаборатории ФГУП «Ростовский центр стандартизации, метрологии и сертификации», приведены в таблице 3. Установлено, что по качеству удаления фосфорсодержащих веществ образцы диатомита и бентонита не уступают адсорбенту марки Suprime Pro-Activ. Однако, эффективность снижения содержания цветного числа – содержания красящих веществ, и перекисных соединений – продуктов окисления компонентов масел, без дополнительного физико – химического модифицирования, не так велика.

Таблица 3 – Результаты испытаний образцов в лаборатории ФГУП «Ростовский центр стандартизации, метрологии и сертификации»

Адсорбент Цветное число,
мг йода
Массовая доля фосфор-содержащих веществ, %, не более, в пересчете на Перекисное число, ммоль/кг, не более
стеаро- олеолецитин P2O5
Масло, до адсорбции 15 0,017 0,002 15,2
Suprime Pro-Activ 7 0,013 0,001 16,7
Бентонит обогащенный 12 0,013 0,001 23,2
Диатомит обогащенный 13 0,013 0,001 22,7

Модифицирование ионами металлов, как способ трансформации структуры диатомита и бентонита при получении адсорбентов, позволяет уменьшить количество красящих веществ, но повышается кислотное число(таблица 4). Как отмечалось ранее, на адсорбционные свойства диатомита и бентонита влияет форма введения и тип модифицирующего катиона. Так, образцы диатомита и бентонита, модифицированные раствором хлорида натрия, снижают содержание красящих веществ на 10% больше, чем образцы, модифицированные карбонатом натрия методом пластифицирования густой пасты.

Установлено, что на степень удаления загрязняющих компонентов из масла влияют тип и концентрация модифицирующей кислоты, продолжительность модифицирования. Определено, что при обработке диатомита и бентонита в течение 2 ч серной, азотной и соляной кислотой концентрацией 20% наибольшую активность проявляют адсорбенты, модифицированные серной кислотой (таблица 5).

Таблица 4 - Влияние солевого модифицирования на адсорбционную способность диатомита и бентонита

Показатели качества масла Масло, до адсорбции Модифицирующий катион
Li+ К+ Na+ Mg2+
Диатомит
Коэффициент светопропускания, % 47 55 57 51 55
Кислотное число, мг КОН/г масла 2,8 2,9 2,8 2,6 2,9
Бентонит
Коэффициент светопропускания, % 47 58 60 54 67
Кислотное число, мг КОН/г масла 2,8 3,0 2,9 2,7 3,1

Таблица 5 – Влияние типа модифицирующей кислоты на адсорбционную способность диатомита и бентонита

Показатели качества масла Масло, до адсорбции Тип кислоты
H2SO4 HNO3 HCl
Диатомит
Коэффициент светопропускания, % 45 75 59 52
Кислотное число, мг КОН/г масла 3,1 2,5 2,6 2,7
Бентонит
Коэффициент светопропускания, % 45 59 55 56
Кислотное число, мг КОН/г масла 3,1 2,4 2,5 2,5

Изучено влияние продолжительности модифицирования серной кислотой в течение 1 – 6 ч на адсорбционную способность диатомита и бентонита. Показано (таблица 6), что модифицирование достаточно проводить в течение 2 ч. Увеличение времени активации более 2 ч не приводит к повышению адсорбционной способности образцов по отношению к красящим компонентам, вызывая ускорение окислительных реакций и повышение кислотного числа масла. Сравнение адсорбционных свойств диатомита и бентонита, активированных кислотой концентрацией 5 и 20%, позволило установить, что для получения адсорбентов на основе диатомита, целесообразно использование кислоты концентрацией 20%, на основе бентонита – 5% (таблица 6). Обработка кислотой концентрацией 5%, по данным рентгенофазового анализа, воздействуя на структуру минералов диатомита и бентонита, не приводит к резким изменениям физико – химических свойств образцов, в том числе адсорбционных. При увеличении концентрации кислоты, структура и поверхность минералов подвергаются большей трансформации и, в сочетании с разрушением обменных центров, адсорбционная способность снижается.

Сравнение качества очистки масла кислотноактивированными диатомитом, бентонитом и промышленными адсорбентами (таблица 7) показало, что при атмосферном

Таблица 6 – Влияние условий кислотного модифицирования на адсорбционную способность диатомита и бентонита

Концентрация кислоты, % Продолжительность модифицирования, ч Показатели качества масла
коэффициент светопропускания, % кислотное число, мг КОН/г масла
Диатомит, модифицированный серной кислотой
Масло, до адсорбции 0 48 2,9
5 2 64 2,6
4 67 2,5
6 58 2,5
20 1 57 2,8
2 72 2,5
4 68 2,8
6 69 2,4
Бентонит, модифицированный серной кислотой
Масло, до адсорбции 0 53 2,9
5 1 72 2,4
2 94 2,5
4 70 2,7
6 47 2,7
20 2 56 2,4
4 58 2,5
6 59 2,5

давлении, температуре очистки 80 °С и длительности контактирования 0,5 ч, разработанные адсорбенты, по эффективности удаления красящих и фосфорсодержащих веществ, свободных жирных кислот, не уступают адсорбентам, применяемым на масложировых предприятиях.

Таблица 7 – Адсорбционная способность разработанных и промышленных адсорбентов

Адсорбент Показатели качества масла
коэффициент светопропускания, % кислотное число, мг КОН/г масла
Масло, до адсорбции 45 3,1
Диатомит, модифицированный 20% H2SO4 74 2,4
Бентонит, модифицированный 5% H2SO4 90 2,2
F-160 99 2,1
Suprime Pro-Activ 78 1,0
БМ-500 47 2,9


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.