Зависимость сорбции метиленового голубого и йода от степени дисперсности активированного угля и угольно-минерального сорбента Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

If

■6, 2001

[Ироко

i вино фе 0-

(табл. tea по степе-;льная ие вы-[ более во по-ую де-

[блица 3

)ожжей

И

10

69.8

58,2

2,19

1.4

3,9

0,39

0,22

52

0,15

5

10

40

5

24

[риятии ило эф-нии, кая мо-зволяю-[ртов и центра-ичества ные ре-показа-

3. Плани-условий.

щи хими-

шия экс-200 с. rfaces //

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, №5-6, 2001

65

663.257.3.001.5

ЗАВИСИМОСТЬ СОРБЦИИ МЕТИЛЕНОВОГО ГОЛУБОГО И ЙОДА ОТ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ И УГОЛЬНО-МИНЕРАЛЬНОГО СОРБЕНТА

Р.В. ДУНЕЦ, В.Т. ХРИСТЮК, О.А. МЕЗЕНЦЕВА,

М.С. КАШУБА

Кубанский государственный технологический университет

Вопросы о сорбции красителей углеродными сорбентами неоднократно обсуждались ранее [1-3]. Для исследования нами были взяты:

активированныи уголь АУ марки АГС-4 (ТУ 6-16-2420-80); водная вытяжка щелочная pH 8,5; слабый анионит, применяется для обесцвечивания сиропов при производстве сахара;

угольно-минеральный сорбент УМС, полученный на основе дрожжевого осадка с палыгорскитом от белого крепкого виноматериала при 600°С в течение 15 мин без доступа кислорода воздуха; водная вытяжка щелочная (pH 8,2).

Как АУ, так и УМС — щелочные сорбенты, что может приводить к повышенной адсорбции нейтральных и кислых веществ [4]. Кроме того, несмотря на малое содержание углеродной части, УМС обладает значительной сорбционной емкостью по крупноразмерным органическим молекулам [3]. Определение осветляющей способности по метиленовому голубому МГ производили по ГОСТ 4453-74 с изменением этого метода. Для исследований применяли фотоэлектроколориметр ФЭК-56. Ход определения:

строили калибровочный график зависимости оптической плотности О раствора при длине волны А = 590 нм (максимум светопоглощения) в кювете 10 мм от содержания МГ — 15, 20, 45, 60, 75 мг/дм3 (при разбавлении в 20 раз 0,15%-го раствора получали концентрацию 75 мг/дм ); раствор сравнения — дистиллированная вода;

в 20 см3 0,15%-го раствора МГ вносили навеску сорбента (0,10 г), раствор тщательно перемешивали и через 5 мин проводили измерение оптической плотности предварительно разбавленного в 20 раз раствора (Я = 590 нм, толщина кюветы 10 мм);

по калибровочному графику находили содержание МГ после сорбции, окончательный расчет проводили по формуле

где

к.

с

величина адсорбции, г/г; коэффициент разбавления,

= 20;

концентрация исходного раствора МГ после разбавления,

С0 = 0,0075%;

концентрация МГ после адсорбции и разбавления, %;

V— объем раствора МГ (0,15%), взятый для исследования, V = 20 см3;

А — навеска сорбента, А = 0,10 г;

100 — коэффициент пересчета для %.

В ходе исследования применяли различные реакции А У и УМС. Средние размеры фракций и данные по сорбции МГ в зависимости от степени дисперсности АУ и УМС приведены на рис. 1.

Молекулы МГ при адсорбции на углеродных поверхностях имеют площадку 0,78-1,30 нм“; молекула — многогранник, поэтому краситель не проникает внутрь микро- и мезопор и адсорбция зависит от удельной поверхности частиц сорбента, a 1/S [2]. На графике для частиц сорбентов размером 0,25 мм достигается максимум сорбции, тогда как изменение размера частиц от 0,5 до 3 мм незначительно влияет на величину адсорбции МГ. УМС на 10-20% хуже сорбирует МГ, чем АУ.

Определение сорбционной способности АУ и УМС по йоду проводили согласно ГОСТ 6217—74. Данные по сорбции йода различными фракциями сорбентов приведены на рис. 2 (указаны средние размеры фракций).

а -

Кр(Со - С)У 1004

Средний размер «фракции, м о—АУ C---YMC

Рис, 2

0 0,5 i 1,3 2 2,5

Средний размер фракции, мы

—&■—АУ -- - о- • - УМС

Молекулы йода имеют небольшой размер и адсорбируются как на поверхности, так и в микро-и мезопорах, поэтому с уменьшением частиц сорбента удельная поверхность возрастает, а количество пор сокращается. Возможно, этим и объясняется снижение сорбционных свойств при уменьшении частиц до размера 0,5-1,0 мм. При этом удельная поверхность возрастает незначительно по сравнению с уменьшением количества пор сорбента. Изменение сорбционной способности в зависимости от размера фракции для УМС менее значительно. чем для АУ, что, по нашему мнению,

I

66

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, №5-6, 2001

ИЗВЕС'

объясняется малой пористостью комплексного сорбента. Максимум сорбции наблюдается для частиц с размером 0,25 мм. Это можно объяснить значительным ростом внешней удельной поверхности при уменьшении размера частиц.

Таблица

Сорбция веществ, % от исходного

Средний Наимено- количества

размер вание Фенольные Красящие

фракции, сорбента

мм вещества вещества Белки

А У 19,6 26,2 7,7

УМС 19,2 33,6 8,9

АУ 18,0 22,4 6,0

УМС 17,1 27,1 6,4

АУ 14.9 18,3 3,7

УМС 14,1 22,6 4,3

АУ 10,4 15,2 2,9

УМС 10,1 18,6 3,2

Для исследования сорбционных свойств сорбентов был взят красный сухой необработанный ви-номатериал из винограда сорта Каберне АПФ Фанагория (Краснодарский край). Кондиции винома-териала: содержание этилового спирта — 10,1% об., фенольные вещества — 1520 мг/дм3, красящие вещества — 425 мг/дм3, белки — 70 мг/дм'5, титруемая кислотность — 7,1 г/дм0. Определение веществ производилось по действующим методи-

кам [5]. Данные по обработке виноматериала стационарным способом в течение 30 мин при дозировке сорбентов 1 г/дм3 представлены в таблице.

Красящие вещества и белки УЛ1С удаляет лучше, чем АУ, а фенольные вещества почти так же. Хорошая сорбционная способность комплексного сорбента по высокомолекулярным веществам свидетельствует, на наш взгляд, о развитой системе крупных пор, локализованных на поверхности минеральной матрицы. Лучшими сорбционными свойствами обладает фракция сорбентов 0,25 мм, Таким образом, частицы сорбентов с размером фракции 0,25 мм хорошо/сорбируют как крупные молекулы МГ и высокомолекулярные вещества из виноматериала, так и относительно небольшие молекулы йода, что свидетельствует об эффективности данной фракции для. удаления высокомолекулярных соединений из водных растворов и ви-номатериалов,- *

ЛИТЕРАТУРА

1. Бутырин Г.М. Высокопорйстые углеродные материалы. — М.: Химия, 1976. — 192.'с.

2. Кельцев Н.В, Основы, адсорбционной техники. 2-е изд., перераб. и доп. -г- М.: Химия, 1984. — 592 с.

3. Тарасевич Ю.И. Угольно-минеральные сорбенты: их получение, свойства и применение в водоочистке / / Химия и технология воды. — 1989. — 11. — № 9. — С. 789-804.

4. Справочник. Активные угли / Д.А. Колышкин, К.К. Михайлова. — Л.: Химия, 1972. — 68 с.

5. Сборник технологических инструкций, правил и нормативных материалов по винодельческой промышленности. 6-е изд., перераб. и дон.'/— М.: Агропромиздат, 1985, —

511 с.

Кафедра технологии виноделия

Поступила 22.03.01 г.

66.061.001.2

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭКСТРАКЦИИ В МАССООБМЕННИКЕ С ПОРИСТОЙ ПЕРЕГОРОДКОЙ

и ■

Е.П. КОШЕВОЙ, B.C. КОСАЧЕВ, Х.Р. БЛЯГОЗ,

А.А. СХАЛЯХОВ

Кубанский государственный технологический университет Майкопский государственный технологический институт

Существующие массообменные колонны для жидкостной экстракции с различными насадками для создания контактов рассеивают одну жидкую фазу в другой, что приводит к снижению эффективности массообмена, а это обусловливает необходимость создавать колонны большой высоты. При попытке обеспечить высокую пропускную способность этих колонн возникают явления захлебывания колонны или образования эмульсий.Существенно на устойчивость работы колонны влияет разность плотностей растворителя и подаваемой исходной смеси.

В последнее время обращено внимание на развитие техники для мембранного разделения жидких смесей и предложено реализовать в таких аппаратах процесс экстракции, в том числе и используя в качестве растворителя сжиженные газы в различном состоянии [1]. В предложенной конструкции подаваемая жидкая смесь непрерыв-

но перекачивается;через модуль пористого фильтра. СверхкритичесНа'?! двуокись углерода течет про-тивоточно с другой'стйроны мембраны. Типичные мембраны — полипропилен с размером пор 0,2 мк, представляют собой полые волоконные трубки или спиральные листы, Такая конструкция устраняет перечисленные выше недостатки колонных аппаратов, кроме этого позволяет строить аппараты по модульной схеме и располагать произвольно в пространстве с любым относительным направлением движения фаз.Важный полезный признак мембранных контакторов — их постоянная площадь поверхности раздела, что дает возможность надежного масштабирования аппарата. Большие удельные площади поверхности раздела на единицу объема мембранных контакторов позволяют рассчитывать на эффективность экстракции в 10-200 раз большую, чем в существующих колонных аппаратах, при использовании обычных или сверх-критических растворителей [2, 3].

Разработка перспективной техники мембранной экстракции требует развития теоретических положений. В данной работе приводятся результаты начальной части исследований, посвященные опи-

санию аппарг Расі одногс идеалі не чер торая

КОЛОН]

мембр труба> та х) странс нента чи и

ВЫСОТ! обеих новив от вре нента Ура симоп поло» компо прост] рез ме dh им

Ма-

понен

ренци

Ані прост] при п

при п где

X , X

Кол d име Сое редачі уравн