Исследование Сорбции Аммиака Из Газовоздушной Среды Модифицированными Ионообменными Волокнами

Abstract

Очистка технологических газов от аммиака является актуальной проблемой в химической промышленности. Целью работы было изучение сорбции аммиака из газовоздушной среды модифицированными волокнистыми сорбентами. В качестве сорбента аммиака использовали карбоксильное волокно ВИОН КН-1 в медной, никелевой и цинковой формах. Исследование поглощения аммиака проводили на воздушно-сухих и влагонасыщеных образцах волокнистого сорбента. Для изучения сорбции в эксикаторах создавали атмосферы с объемной концентрацией аммиака от 10 до 300 мг/м3. Предельно допустимая концентрация содержания аммиака в воздухе рабочей зоны составляет20 мг/м3. Модифицированные волокнистые сорбенты после сорбции аммиака приобретали цвета, характерные для аминокомплексов. Волокно с поглощенным аммиаком обрабатывали раствором соляной кислоты с концентрацией 0.1 моль/дм3 в статических условиях при температуре 293 К в течение 90 минут. Концентрацию ионов аммония определяли на иономере И-130 с ионоселективным электродом. Фотометрический метод применяли для определения концентрации ионов металлов в растворах после десорбции. Установлено, что медная форма поглощает наибольшее количество аммиака. При низких значениях давления газа наблюдается резкое поглощение аммиака модифицированным волокном. Не модифицированное волокно обладает меньшей сорбционной способностью, что объясняется различным механизмом сорбции молекул аммиака на протонированной и ионных формах волокнистого сорбента. Для количественного описания равновесного процесса сорбции аммиака модифицированными волокнами были использованы уравнения Ленгмюра и Фрейндлиха. Коэффициенты корреляции для уравнения Ленгмюра близки к единице. При высоких давлениях происходит полное насыщение сорбента и повышение давления уже не влияет на абсорбцию газа. Полученные результаты по сорбции аммиака согласуются с квантово-механическими расчетами в программном модуле Hyper Chem об образовании на карбоксильном волокне, содержащем как медь, так и никель, комплексов, в состав которых входят от 1 до 3 молекул аммиака. Кинетические зависимости сорбции аммиака на образцах медной и никелевой форм волокна ВИОН КН-1 были получены при концентрации аммиака в газовой фазе 10 мг/м3. Показано, что более высокой скоростью сорбции характеризуется медная форма волокнистого сорбента. Насыщение модифицированных карбоксильных волокон парами воды ухудшает их сорбционные свойства на 8-10 %.