Еслямова умит батырбековна



бет1/2
Дата16.02.2020
өлшемі7,15 Mb.
#58140
түріДиссертация
  1   2
Байланысты:
автореферат Еслямова
19,02, 04,03
ӘОЖ 628.16.081.3 Қолжазба құқығында

ЕСЛЯМОВА УМИТ БАТЫРБЕКОВНА

Көкшетау сазбалшығы мен қарағай және кебек үгінділерінің негізіндегі композиттердің физикалық-химиялық және сорбциялық қасиеттерінің зерттеу.

6М060600 «Химия»


Жаратылыстану ғылымдары «6М060600 – Химия» мамандығы бойынша жаратылыстану білімінің магистрі дәрежесін алу үшін дайындалған магистірлік диссертацияның
АВТОРЕФЕРАТЫ

Қазақстан Республикасы

Көкшетау, 2018
Диссертация Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау мемлекеттік университетінің «Химия және биотехнология» кафедрасында орындалды.

Ғылыми жетекшісі: Нурмуханбетова Н.Н. х. ғ.к,доцент м.а.,

Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау

мемлекеттік университетінің Химия және

биотехнология кафедрасының аға

оқытушысы


Рецензент Бектенов Н.А.

АО «Бектуров А.Б. атындағы химия

ғылымдарының институты», НАН ВШ

РК академигі, х.ғ.д., профессоры, ИОС және

мембранасының зертханасының б.ғ.қ.

Диссертация 2018 жылдың «16» маусымында сағат 13:40 Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау мемлекеттік университеті жанындағы жаратылыстану ғылымдарының магистрі академиялық дәрежесін беру жөніндегі мемлекеттік аттестаттау комиссиясы мәжілісінде қорғалады.


Мекен-жайы: 020000, Көкшетау қаласы, Абай көшесі, 76.


Диссертациямен Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау мемлекеттік университетінің кітапханасында танысуға болады (Көкшетау қаласы, Темірбеков көшесі, 30).


Автореферат 2018 жылы «____» _______________ таратылды.
Техникалық хатшы______________ Исаханова Л.С.





Кіріспе
Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Көкшетау сазбалшығы және қарағай, кебек үгінділерінің негізіндегі композиттердің физикалық-химиялық және сорбциялық қасиеттерін зерттеу.

Зерттеудің өзектілігі. Көкшетау аймағының органоминералды шикізаты негізінде сорбциялық қасиеттері бар композиттердің синтезі аймақтың негізгі мәселелердің бірін шешуге мүмкіндік береді – бұл Көкшетау аймақтарын таза ауыз сумен қамтамасыз ету.

Жұмыс мақсаты. Көкшетау саз балшығы мен карбонизделген қарағай және кебек үгінділерінің негізіндегі сорбенттердің жаңа түрін алу. Олардың құрылысы мен физикалық – химиялық сипаттамасы және сорбциялық қасиетін зерттеу.

Зерттеу міндеттері.

- Көкшетау саз балшығының мен карбонизделген қарағай және кебек үгінділерінің негізіндегі сорбент - композицияларды синтездеу;

- Алынған сорбенттердің физика-химиялық сипаттамаларың зерттеу;

- Көкшетау саз балшығы мен карбонизделген қарағай және кебек үгінділерінің негізіндегі ауыр металл иондардың сорбциялық үрдісін зерттеу.



Зерттеу нысандары: Көкшетау сазбалшығы мен карбонизделген қарағай және кебек үгінділері негізіндегі сорбенттер (композиттер)

Зерттеу пәні: Көкшетау аймағының саз балшығы мен карбонизделген қарағай және кебек үгінділерінің негізіндегі композиттердің жаңа түрін алып, олардың құрылысы мен физикалық – химиялық сипаттамасы және сорбциялық қасиетін зерттеу.

Зерттеу әдістері. Титриметрия (йодометрия), фотоколориметрия, атом-адсорбциялық анализ және газ-хроматографиялық анализ, элементтік анализ, электронды – микроскопия, рентген-фазалық анализ әдістері.

Жұмыстың жаңалығы:

  • алғаш рет Көкшетау аймағының минералды (сазбалшық) және өсімдік текті (карбонизделген қарағай және кебек үгінділері) негізінде көміртекті сорбенттер алынды;

  • Олардың физика-химиялық және сорбциялық қасиеттері зерттелген;

Зерттеудің тәжірибелік маңыздылығы. Жаңа карбоминералды композит - сорбенттерді Көкшетау және Қазақстанның басқа аймақтарында өнеркәсіптік ағынды және ауыз суларды ауыр метал иондардан тазарту үшін қолдануға ұсынылады.

Орындалған зерттеулер нәтижелері Ш. Уалиханов атындағы Көкшетау мемлекеттік университетінің жаратылыстану - ғылымдар факультеті студенттерімен магистранттарға оқытылатын экологиялық химия, химиялық экология, коллоидтық химия пәндері бойынша дәрістер мен зертханалық, сарамандық сабақтарының арнайы курстарының теориялық және қолданбалы негізі болады.



Практикалық құндылығы. Көкшетау саз балшығы мен карбонизделген қарағай және кебек үгінділерінің негізіндегі құрамында көміртегі бар сорбенттерді, ауыз суды ауыр металл иондарынан сорбциялық тазалау кезінде қолдануға ұсынылуы мүмкін.

Мақалалар. Диссертация деректері бойынша 3 жұмыс жарияланды..

Диссертация құрылымы мен көлемі. Диссертация кіріспе, әдеби шолу, тәжірибелік бөлім мен нәтижелерді талқылау бөлімдерінен тұрады. 98 атаудан құрастырылған әдебиеттер тізімі. Диссертация компьютермен терілген 75 беттен және 13 кесте мен 18 суреттен тұрады.

Негізгі бөлім
1. Әдебиеттерден шолу. Кіріспеде диссертациялық жұмыстың тақырыбын таңдау, оның өзектілігі, ғылыми жаңалығы, жұмыстың мақсаты мен міндеттері, нысаны мен пәні көрсетіледі, қорғауға ұсынылатын тұжырымдар, зерттеу әдіс-тәсілдері, жұмыстың практикалық құндылығы анықталады. Жұмыстың бұл бөлімінде карбоминералды полифункционалды сорбенттерге, карбонизацияланған сорбенттердің алынуы, құрылысы мен қасиеттеріне, көміртекті сорбенттерді жылдамдату мен карбонизациялаудың химиялық – физикалық үрдістеріне және де су жүйелерін сорбциялық тазарту әдістеріне толық әдеби шолу жасалынған.

2. Тәжірибелік бөлім. Осы бөлімде зерттеу нысандарының сипаттамалары және көміртектендіру мен карбонизациялау әдістері жүргізілді. Ұсынылған жұмыста көміртектендіру арқылы минералды шикізатты белсендіру үрдісін зерттеу үшін Көкшетау сазбалшығының химиялық құрамы мен негізгі сипаттамалары қарастырылды. Сазбалшықтарды таңдау құрамында валенттілігі ауыспалы металлдардың оксидтері бар көміртегі текті сорбенттерді қолданумен байланысты. Алдында алынған нәтижелерге сәйкес, ауыспалы валентты металлдардың болуы пропан-бутанды қоспа ортасындағы пиролизі шартында жүретін көміртектендіру үрдісіне себеп болды.

Көміртектенген және карбонизацияланған үлгілердегі көміртегі мөлшері зерттелген үлгiлердегі көмiртегінің мөлшері құрамында көмiртегі бар үлгінің аспасын қоспалардан тазалалған оттегi ауасында жандыруға негізделген әдісі бойынша анықталды. Су жүйелерінің атомды- адсорбциялық анализіне химиялық сынамада қатысқан атомдар саны туралы ақпараттарды алу үшін еркін атомдарды жұтатын спектры бойынша атомды-абсорбциялық спектроскопияны пайдаланды. Электронды –микроскопиялық зерттеулерге, метилен көгі бойынша адсорбциялық белсенділікті анықтауға, иод бойынша сорбциялық белсенділікті анықтауға, металл иондары сорбциясының және элементтік анализ әдістемесіне, ИҚ-Фурье спектроскопияға, Көкшетау саз балшығының және карбонизделген қарағай, кебек үгінділерінің физикалық – химиялық қасиеттерін анықтау әдісі бойынша зерттеулер толық және түсіндіру жұмыстары жүргізілген. Соның ішінде метилен көгі бойынша сорбциялық белсенділікті стандартты әдіс арқылы анықталды.


3 Нәтижелер және оларды талқылау. Бұл бөлімде жұмыстың зерттеу нәтижелері көрсетілген.

3.1 Көкшетау саз балшығының құрамын зерттеу нәтижелері
Көкшетау сазбалшығы каолинды сазбалшықтарына жатады, оның негізгі компоненттері ретінде минерал каолинит Al2O3.2SiO2.2О болып табылады. Негізгі қоспалар қатарына кварц SiO2, слюда және тағы басқа қабатты гидроалюмосиликаттар жатады.

Пайдаланған сазбалшықтың химиялық құрамы мен негізгі қасиеттері Жану Институтында зерттелген. Көкшетау сазбалшығынын орташа химиялық құрамы 1 кестеде көрсетілген. Сазбалшықтың құрамына кремний оксиді, алюминий оксиді, темір (ІІІ) оксиді, кальций оксиді, магний оксиді, натрий оксиді, калий оксиді және су құрайды.


1 кесте. Көкшетау сазбалшығының химиялық құрамы


Үлгілер

SiO2

%


Al2O3

%


Fe2O3

%


CaO

%


MgO

%


Na2O

%


K2O

%


H2O

%


Басқалары

%


Сазбалшық

65,3

21,7

0,8

0,7

0,3

0,21

0,83

4,9

5,8


3.1.1 Карбонизделген қарағай және кебек үгінділерінің құрамын анықтау нәтижелері

Құрамында көміртегі бар материалды белсендіру кезінде қатты заттың массасының азаюы болады, жоғары температурада эквивалентті кеуектіліктің өсуі жүреді. Карбонизациялану үрдісінің жүру сипаттамасы жұмыста қарастырылады, температураның жоғарылауымен алынған ағашты көмір одан әрі көміртекпен байытылатындығы авторлармен анықталды. Көкшетау сазбалшығының көміртектену үрдісінің температураға, уақыт қатынасына және пропан-бутан қоспасын жіберу жылдамдығына тәуелділігі зерттелінді. Құрамында көміртегі бар сорбенттер синтезінің тиімді шарттары табылды. ИҚ-спектроскопия, электрондық микроскопия, рентген-фазалық анализ сияқты анализдің физикалық әдістері арқылы жаңа синтезделген көміртек наноқұрылымды жүйенің морфологиясы мен құрылысы анықталды. Наноқұрылымды жүйелердің бетінде жоғары меншікті бетінің, кеуектіліктің және реакциялануға қабілетті топтардың болуы олардың жоғары сорбциялық қабілетіне әсер ететіні анықталды.

Элемент анализі әдісі бойынша карбонизациялану температурасын жоғарылатқан сайын үлгілердегі көміртек құрамы көбейеді, сутек және оттек-ұшқыш өнімнің бөлінуі есебінен азаяды (2 кесте)
2 кесте. Бастапқы (БҚҮ) және карбонизацияланған (КҚҮ) қарағай үгінділерінің элементті анализі


Сорбент

С, % масс.

Н, % масс.

N, % масс.

O, % масс.

Қоспа, % масс.

Бастапқы ҚҮ

62,25

5,32

0,80

2,37

13,75

КҚҮ- 500С*

78,31

5,02

1,31

2,50

7,66

КҚҮ - 550С*

80,53

4,80

1,49

2,36

8,23

КҚҮ - 600С*

81,07

4,50

1,50

2,43

8,12

КҚҮ - 650С*

82,69

4,22

1,49

2,38

7,60

КҚҮ - 700С*

82,80

4,22

1,50

2,08

8,65

2 кестеден 500-7000С қыздырған кезде карбонизациялау үрдісінде үлгідегі көміртектің құрамы әртүрлі температурада 78,31-ден 82,80- ге жоғарлағаны байқалады, ал сутек 5,02-ден 4,22 – ге төмендейді. Азот 0,80- ден - 1,50-ге дейін артады да оттек 2,37-ден - 2,08 – ге деиін кемиді.

Ал 3 кестеде бастапқы кебек үгіндісімен және карбонизацияланған кебек үгінділерінің элементтік анализі көрсетілген. 500-7000С қыздырған кезде карбонизациялау үрдісінде үлгідегі көміртектің құрамы әртүрлі температурада 61,05-ден 66,88- ге жоғарлағаны байқалады, ал сутек 4,02-ден 3,20 – ге төмендейді. Азот 0,70- ден - 1,67-ге дейін артады да оттек 2,35-ден - 2,09 – ге деиін төмендейтінің көреміз.
3 кесте. Бастапқы (БКҮ) және карбонизацияланған (ККҮ) кебек үгінділерінің элементті анализі


Сорбент

С, % масс.

Н, % масс.

N, % масс.

O2, % масс.

Қоспа, % масс.

Бастапқы КҮ

61,05

4,02

0,70

2,35

12,69

ККҮ- 500С*

62,30

4,02

1,41

2,49

6,60

8-ші кестенің жалғасы

ККҮ - 550С*

63,33

3,82

1,59

2,37

7,23

ККҮ - 600С*

64,57

3,51

1,60

2,42

7,02

ККҮ - 650С*

65,66

3,22

1,66

2,39

6,60

ККҮ - 700С*

66,88

3,20

1,67

2,09

7,65

Инертті ортада қарағай және кебек үгінділерін карбонизациялау кезінде көміртектің жиналуы температураның өзгеруіне және осы үрдістің өту уақытына тәуелділігі зерттелінді.

Төменгі температурада салыстырмалы түрде төмен температурада пиролитикалық судың бөлінуі көбінесе жоғары температураларда, төменгі молекулалық көміртегі бар өнімдердің бөлінуі, содан кейін түрлі шайырлар.
3.1.2 Карбонизделген қарағай және кебек үгінділерінің физика – химиялық сипаттамалары

Карбонизациялану температурасын 6500С дейін көтерген кезде үлгілердің кеуектілігі мен меншікті бетінің жоғарылауы жүреді. Карбонизациялану температурасы 7000С болғанда кеуектілігі мен меншікті беті көлемі бойынша бірден төмендейді, ал тығыздығы жоғарылайды. Әдеби мәліметтер бойынша карбонизациялану үрдісі кезінде өнімнен ұшқыш заттар (ылғал және ішінара шайыр) бөлінеді. Бұл кезде материал тығыздалып, беріктікке ие болады және шикі көмір түзіледі. Карбонизациялану температурасы қанша жоғары болса материал соншалықты тығыздалады және карбонизациялану үрдісінің жүру жағдайларына байланысты ағаштың құрамындағы көміртегінің жоғарылауынан белсенді көмірдің беріктігі күшті жоғарылайды.

Карбонизделген қарағай үгінділері және кебек үгінділеріндегі ең үлкен меншікті беті 7000С температура кезінде байқалды, бірақ осы температурада өнімнің шығымы 6500С температурамен салыстырғанда екі есеге дейін төмендеді. 7000С температурадан жоғары меншікті бет шамасының төмендеуі жүреді Бізбен газды-хроматографиялық әдіспен үлгілердің меншікті беті анықталды. Зерттеу нәтижесі 4 кестеде келтірілген. Кестеде көрсетілгендей әр түрлі температурада карбонизделген қарағай үгінділері негізіндегі және белсендірілген көмірдің меншікті беті карбонизациялану барысында 91-ден 129,2 м2/г-ға дейін және кеуектілігі жоғарлап, тығыздығы 1,54-0,40 г/см3 –ға дейін төмендейді. Ұқсас мәндер жұмыста келтірілген.
4 кесте – Карбонизацияланған қарағай үгінділері үлгілерінің меншікті беті, кеуектілігі, тығыздығы


Ткарб.,˚С

Тығыздық,

г/см3



Кеуектілік,

см3



Меншікті бет, м2

Бастапқы (ҚҮ)

1,54

0,32

91

КҚҮ 500оС

1,33

0,92

95

КҚҮ 550 оС

0,82

0,97

98

КҚҮ 600 оС

0,76

1,23

103

КҚҮ 650 оС

0,51

1,35

129,2

КҚҮ 700 оС

0,48

1,75

56

КҚҮ 750 оС

0,40

2,08

29

5 кестеде зерттеу нәтижелері көрсетілген. Кестеде көрсетілгендей әр түрлі температурада карбонизделген кебек үгінділері негізіндегі және белсендірілген көмірдің меншікті беті карбонизациялану барысында 89-дан 126 м2/г-ғағ тығыздығы 1,52-0,38 г/см3 –ға дейін төмендейді, ал кеуектілігі 0,30-дан 2,06 см3/г – ге дейін жоғарлайды. Карбонизделген кебек үгінділері ең жоғары температурада 750оС меншіктік беті мен кеуектілігі жоғарлап, тығыздығы төмендейді. Ал ең төменгі температурада 500 оС керісінше меншікті беті мен кеуектілігі төмендеп, тығыздығы артады.


5 кесте – Карбонизацияланған кебек үгінділері үлгілерінің меншікті беті, кеуектілігі, тығыздығы


Ткарб.,˚С

Тығыздық,

г/см3



Кеуектілік,

см3



Меншікті бет, м2

Бастапқы (КҮ)

1,52

0,30

89

ККҮ 500оС

1,31

0,90

93

ККҮ 550 оС

0,80

0,95

96

ККҮ 600 оС

0,74

1,20

100

ККҮ 650 оС

0,49

1,33

125

ККҮ 700 оС

0,46

1,71

54

ККҮ 750 оС

0,38

2,06

26


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2




©www.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет