Способ определения среднего размера пор полимерного сорбента Советский патент 1987 года по МПК G01N15/08 C08F212/36 

Изобретение относится к области химии и технологии сорбентов и может быть использовано в анализе свойств , пористых полимерных материалов (по- лисорбов), применяемых для очистки сточных вод в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях про- мышпенности.

Средний, размер пор является одной из важнейших физико-химических харак- теристик сорбционных материалов и определяет сферу их применения.

Цель изобретения - упрощение проведения анализа и повышение его точности.

Пример 1. О,25 г полимерного сорбента Полисорб 40/100. - пористого сополимера стирола и дивинилбензола - обрабатывают водным раствором п-хлор

анилина объемом 0,05 л с исходной концентрацией CQ 8,75 ммоль/л.После контактирования полимерного сорбента с раствором в течение 8 ч определяют остаточную концентрацию п-хлоранилина Ср 4,10 ммоль/л.По (Со - Ср) --V

формуле

а

m

где V

объем п-хлоранилина; m - навеска собента,, г, находят величину емкости полимерного сорбента по п-хлоранили ну а 0,93 ммоль/л. По известной методике определяют значение пределной емкости полимерного сорбента по п-хлоранилину з.оо ммоль/г.

Коэффициент аффинности /Ь был определен на основе следующих экспериментов. Измерены изотермы адсорбции бензола из паров и п-хлоранилин из водных растворов на активных углях четырех марок.

Из полученных данных рассчитаны значения характеристической энергии адсорбции бензола из паров (Е) и п-хлоранилина из водных растворов (Е) на каждой марке угля и по форму ле ft Е/Ер найдено значение коэффициента аффинности для углей.

Полученные результаты приведены в табл. 1.

Среднее значение коэффициента аффинности 0,71.

Рассчитывают средний размер пор по формуле

А

VTTa

R - т . Ig СТЖ

- Iga,

где X - средний размер пор полимерного сорбента, нм; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 .Ю ВкДж . моль.град Т - температура. К; Cj - растворимость п-хлоранили- . на в воде, равная 24 ммоль/

/л; Отсюда:

Y 8,55-0,71 Vlg 1,51 - Ig 0,93 8,31 -10-3 .293. Ро:4,f

X

1,495 нм. ,

1,494 нм.

Пример 2. Навеску полимерно- г о сорбента марки 40/100 0,25 г обрабатывают водным раствором п-хлоранилина объемом 0,05 л с исходной концентрацией 10,3 ммоль/л. Остаточная равновесная концентрация п-хлоранй- лина после контактирования раствора с полимерным сорбентом 5,10 ммоль/л, величина а 1,04 ммоль/г. Средний размер пор полисорба 40/100 равен;

8,55 .0,71 Vlg 1,51 - Ig 1,04 8,31-10-3 293

Ig

24

5,1

50

35

40

55

Примеры 3-7. Определение среднего размера пор осуществляют аналогично описанному в примере 1. Данные для анализа и результаты определений приведены в табл. 2.

П р и м е р 8 (сравнительный).На веску полимерного сорбента марки 40/100 0,25 г обрабатывают водным раствором п-нитрофенола объемом 0,05 л с исходной концентрацией С 5,35 ммоль/л. После контакта полимерного адсорбента с раствором в течении 8 ч остаточная концентрация п-нитрофенола составляет 4, 10 ммоль/л Емкость полймерногв сорбента по п- нитрофенолу равна 0,25 ммоль/г.Значение предельной емкости.полимерного сорбента по п-нитрофенолу составляет Эео 0,95 ммоль/г. Используя найденные значения коэффициентов аффинности 0,925 и 1,66, находят следующие величины средних размеров пор по п- нитрофенолу:

i

8,55-0,925 Vlg 0,95 -lgO,25 8,31 -10-3 293

Ig

1,74 HM;

1325330

отличающийся тем, что, с целью упрощения проведения анализа 109,5 и повышения его точности, в качестве органического соединения используют водный раствор п-хлоранилина и обработку осуществляют до наступления

,1

5

о гр . /- ..- постоянной равновесной концентрации

. о,55-1,то vie 0,95 - lgO,25,, осс,-,

ас ° у, п-vnnnaHunuHa ппм П-9Ч Г г ппглр -

8,31 -10-3 293

Ig

п-хлоранилина при 20-25 С с после.- 109,5 10 дующим расчетом среднего размера пор 4,1 по формуле

3,12 нм.

Сравнение этих величин со средним размером пор полимерного сорбента 40/100, определенным по методу малоуглового рассеяния рентгеновских лучей и равньм 1,5 нм, показывает,что п-нитрофенол не может быть использован в качестве стандартного адсорба- . та.

Формула изобретения

Способ определения среднего размера пор полимерного сорбента путем обработки органическим соединением.

Полисорб 30/100

Полисорб 30/130

4,953,010,390,891,66

11,307,800,700,891,65

8,105,020,621,10 1,82

16,1211,300,961,101,82

5

X

8,55.0,71 flgaco - Iga Cs

RT Ig

где X - средний размер пор сорбента, нм;

R - универсальная газовая постоянная;

Т - температура. К;

- предельная емкость сорбента по п-хлоранилину;

а - емкость сорбента по п-хлоранилину при равновесной концентрации Ср}

С 5 - растворимость п-хлоранилина в воде,

Таблица 1

Полисорб 30/150

12,20 7,80 0,88 1,24 1,97 14,40 9,50 0,98 1,24 1,98

2,00

Значение среднего размера пор определено по данным малоуглового рассеяния рентгеновских лучей.

Составитель В.Мкртычан Редактор А.Ворович Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Заказ 3042/37 Тираж 776Подписное

ВННИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полит рафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Продолжение табл. 2

Изобретение относится к методу определения размера пор полимерных сорбентов, может быть использовано для анализа свойств полимерных материалов и позволяет упростить проведение анализа и повысить его точ ность. Эффект достигается за счет использования в качестве адсорбента водного раствора п-хлоранилина и расчета среднего размера пор по формуле, учитывающей среднее значение коэффициента аффинности /i О, 71,связывающего характеристические энергии адсорбции паров бензола и п-хлоранилина из водных растворов. 2 табл. с