Eckl, W.

Pappert, S.

Бузимов, Александр Юрьевич

Bulgarian

Tomsk State University Repository

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Национальный исследовательский Томский политехнический университет  Национальный исследовательский Томский государственный университет  Томский государственный архитектурно-строительный университет  Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники   ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК  Сборник научных трудов XII Международной конференция студентов и молодых ученых  21–24 апреля 2015 г.  PROSPECTS OF FUNDAMENTAL SCIENCES DEVELOPMENT   XII International Conference of students and young scientists  21–24 April, 2015            Томск 2015 X I I  М Е Ж Д У Н А Р О Д Н А Я  К О Н Ф Е Р Е Н Ц И Я  С Т У Д Е Н Т О В  И  М О Л О Д Ы Х  У Ч Е Н Ы Х  9 3 2« П Е Р С П Е К Т И В Ы  Р А З В И Т И Я  Ф У Н Д А М Е Н Т А Л Ь Н Ы Х  Н А У К »ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АЛЮМОФОСФАТНЫХ ЦЕОЛИТОВ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИА .Ю . Б у з и м о в 1,2, S .P a p p e r t3, W . E c k l3 Н а у ч н ы й  р у к о в о д и т е л ь :  д .ф .- м .н . ,  п р о ф е с с о р  С .Н . К у л ь к о в  ^ Н а ц и о н а л ь н ы й  и с с л е д о в а т е л ь с к и й  Т о м с к и й  г о с у д а р с т в е н н ы й  у н и в е р с и т е т ,Р о с с и я ,  г . Т о м с к ,  п р . Л е н и н а ,  3 6 , 6 3 4 0 5 0  2И н с т и т у т  ф и з и к и  п р о ч н о с т и  и  м а т е р и а л о в е д е н и я  С О  Р А Н  Р о с с и я ,  г . Т о м с к ,  п р о с п . А к а д е м и ч е с к и й ,  2 /4 ,  6 3 4 0 5 5  3F r a u n h o f e r  I n s t i tu te  f o r  C h e m ic a l  T e c h n o lo g y  I C T  G e r m a n y ,  K a r l s r u h e ,  J o s e p h - v o n - F r a u n h o f e r - S t r a B e  7 , 7 6 3 2 7  P f in z ta l  E -m a i l :  b u z im o v 9 2 @ s g m a i l .c o mSTUDY ON THE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF ALUMINOPHOSPHATE ZEOLITEAFTER MECHANICAL TREATMENTA .Y . B u z im o v 12, S .P a p p e r t3, W . E c k l3 S c ie n t i f ic  S u p e r v is o r :  P r o f . ,  D r .  S .N . K u lk o v  1T o m s k  S ta te  U n iv e r s i ty ,  R u s s ia ,  T o m s k ,  L e n in a  a v e . ,  3 6 , 6 3 4 0 5 0  i n s t i t u t e  o f  S t r e n g th  P h y s i c s  a n d  M a te r i a l s  S c ie n c e  S B  R A S  R u s s ia ,  T o m s k ,  p r .  A k a d e m ic h e s k i i  2 /4 ,  6 3 4 0 2 1  3F r a u n h o f e r  I n s t i tu te  f o r  C h e m ic a l  T e c h n o lo g y  I C T  G e r m a n y ,  K a r l s r u h e ,  J o s e p h - v o n - F r a u n h o f e r - S t r a B e  7 , 7 6 3 2 7  P f in z ta l  E -m a i l :  b u z im o v 9 2 @ s g m a i l .c o mThe influence of mechanical treatment on the physicochemical properties of zeolite was studied. Structure, elemental and phase composition of SAPO-34 zeolite were determined. It was shown that long-time mechanical treatment of zeolite leads to its amorphisation. Crystallinity degree and specific surface area decreased with increasing the treatment time. Specific surface area after mechanical activation during 96 h and annealing of the powder to 800 degrees celsius does not change.И з в е с т н о ,  ч т о  к е р а м и ч е с к и е  м а т е р и а л ы  я в л я ю т с я  о б ъ е к т а м и  д л я  и н т е н с и в н ы х  и с с л е д о в а н и й  и з - з а  и х  у н и к а л ь н ы х  с в о й с т в .  В о з м о ж н о с т ь  с и н т е з а  с л о ж н ы х  о к с и д о в ,  т а к и х  к а к  « и с к у с с т в е н н ы х  ц е о л и т о в »  я в л я е т с я  п е р с п е к т и в н ы м  д л я  п р и м е н е н и й  в о  м н о г и х  о б л а с т я х ,  к а к  м е д и ц и н а ,  х и м и я ,  б и о л о г и я  и  м а т е р и а л о в е д е н и е .  Ц е о л и т ы  с о с т а в л я ю т  с а м у ю  б о л ь ш у ю  г р у п п у  а л ю м о с и л и к а т о в  с  к а р к а с н ы м и  с т р у к т у р а м и .  Б л а г о д а р я  с и с т е м е  к а н а л о в  и  п о л о с т е й ,  к о т о р ы е  п р о н и з ы в а ю т  к р и с т а л л ы ,  ц е о л и т  о б л а д а е т  х о р о ш о  р а з в и т о й  в н у т р е н н е й  п о в е р х н о с т ь ю ,  д о с т у п н о й  д л я  а д с о р б и р у е м ы х  м о л е к у л .  Ц е о л и т ы  я в л я ю т с я  м о л е к у л я р н ы м и  с и т а м и  [1 , 2 ] . И х  к р и с т а л л и ч е с к а я  р е ш е т к а  п о с т р о е н а  и з  к о л е ц ,  о б р а з о в а н н ы х  к р е м н е к и с л о р о д н ы м и  т е т р а э д р а м и .  В  ч а с т и  э т и х  т е т р а э д р о в  а т о м  к р е м н и я  з а м е щ е н  а л ю м и н и е м .  В  р е з у л ь т а т е  т а к о г о  с т р о е н и я  в о  в н у т р и к р и с т а л л и ч е с к о м  п р о с т р а н с т в е  ц е о л и т о в  о б р а з у е т с я  с и с т е м а  с о е д и н е н н ы х  м е ж д у  с о б о й  м и к р о п о л о с т е й ,  в  к о т о р ы х  р а с п о л а г а ю т с я  о б м е н н ы е  к а т и о н ы  и  м о л е к у л ыРоссия, Томск, 21-24 апреля 2015 г НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИX I I  М Е Ж Д У Н А Р О Д Н А Я  К О Н Ф Е Р Е Н Ц И Я  С Т У Д Е Н Т О В  И  М О Л О Д Ы Х  У Ч Е Н Ы Х  9 3 3« П Е Р С П Е К Т И В Ы  Р А З В И Т И Я  Ф У Н Д А М Е Н Т А Л Ь Н Ы Х  Н А У К »  в о д ы  [2 ]. П о р и с т а я  о т к р ы т а я  м и к р о т е к с т у р а  ц е о л и т о в  о п р е д е л я е т  и х  п о л е з н ы е  с в о й с т в а :  а д с о р б ц и о н н ы е ,  м о л е к у л я р н о - с и т о в ы е ,  и о н о о б м е н н ы е  и  к а т а л и т и ч е с к и е [ 3 ] .  О с о б е н н о  в а ж н о е  з н а ч е н и е  и м е е т  у д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь ,  к о т о р а я  о п р е д е л я е т  с в о й с т в а  ц е о л и т о в  и  е ё  и з м е н е н и е  п р и  в о з д е й с т в и и  р а з л и ч н ы х  ф а к т о р о в :  т е м п е р а т у р а  о т ж и г а ,  в р е м я  н а х о ж д е н и я  в  е с т е с т в е н н ы х  у с л о в и я х ,  м е х а н и ч е с к а я  а к т и в а ц и я  с  ц е л ь ю  п о л у ч е н и я  н о в ы х  в и д о в  ц е о л и т о в  с  з а д а н н ы м и  ф и з и к о - х и м и ч е с к и м и  с в о й с т в а м и .В  к а ч е с т в е  м а т е р и а л а  и с с л е д о в а л с я  с и н т е т и ч е с к и й  п о р о ш о к  ц е о л и т а  к о м м е р ч е с к о й  м а р к и  S A P O - 3 4 . П о р о ш о к  п о д в е р г а л с я  м е х а н и ч е с к о й  о б р а б о т к е  в  б а р а б а н н о й  м е л ь н и ц е  с  м е л ю щ и м и  т е л а м и  и з  в ы с о к о п л о т н о й  а л ю м о о к с и д н о й  к е р а м и к и .  С к о р о с т ь  в р а щ е н и я  б а р а б а н а  с о с т а в л я л а  1 5 0  о б о р о т о в  в  м и н у т у ,  ч т о  о б е с п е ч и в а л о  у д а р н о - с д в и г о в о й  р е ж и м  в о з д е й с т в и я  м е л ю щ и х  т е л  н а  п о р о ш о к .  С о о т н о ш е н и е  м а с с ы  м е л ю щ и х  т е л  к  м а с с е  п о р о ш к а  в ы д е р ж и в а л о с ь  к а к  1 0 :1 . П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь  м е х а н и ч е с к о й  о б р а б о т к и  в а р ь и р о в а л о с ь  о т  1 д о  9 6  ч а с о в .  И с х о д н ы й  и  м е х а к т и в и р о в а н н ы й  п о р о ш о к  п о д в е р г а л с я  о т ж и г у  п р и  т е м п е р а т у р е  о т  2 0 0  д о  1 0 0 0  °С с  и з о т е р м и ч е с к о й  в ы д е р ж к о й  1 ч а с .  А н а л и з  ф а з о в о г о  с о с т а в а  и  п а р а м е т р о в  к р и с т а л л и ч е с к о й  с т р у к т у р ы  и с х о д н ы х  и  п о д в е р г н у т ы х  о б р а б о т к е  п о р о ш к о в  п р о и з в о д и л с я  м е т о д о м  р е н т г е н о в с к о й  д и ф р а к ц и и  н а  д и ф р а к т о м е т р е  Д р о н  У М  с  C u K a - и з л у ч е н и е м .  И н д и ц и р о в а н и е  р е н т г е н о г р а м м  п р о в о д и л о с ь  в  к о м п ь ю т е р н о й  п р о г р а м м е  R e n e x  v .  1 .5 1  с  п о м о щ ь ю  а п п р о к с и м и р у ю щ и й  ф у н к ц и и  L o r e n tz i a n  M 1 . О б л а с т и  к о г е р е н т н о г о  р а с с е я н и я  р а с с ч и т а н ы  с  п о м о щ ь ю  ф о р м у л ы  Д е б а я - Ш е р р е р а .  У д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь  о п р е д е л я л а с ь  н а  п р и б о р е  С О Р Б И  № 4 .1 ,  ч е т ы р ё х т о ч е ч н ы м  м е т о д о м  Б Э Т . М о р ф о л о г и я  п о р о ш к о в  и с с л е д о в а л а с ь  н а  р а с т р о в о м  э л е к т р о н н о м  м и к р о с к о п е .Р е з у л ь т а т ы  р е н т г е н о с п е к т р а л ь н о г о  а н а л и з а  п о к а з а л и ,  ч т о  п о р о ш о к  ц е о л и т а  S A P O - 3 4  в  и с х о д н о м  с о с т о я н и и ,  с о с т о и т  и з  A l, O , S i, P . Ч а с т и ц ы  и с х о д н о г о  п о р о ш к а  и м е ю т  ф о р м у  п р и б л и з и т е л ь н о  о д и н а к о в у ю , б л и з к у ю  к  к у б и ч е с к о й  и  и м е ю т  р а з м е р  1 ,7  м к м .Рис. 1. Изображение частиц порошка цеолита SAPO-34 в РЭМУ д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь  и с х о д н о г о  п о р о ш к а  р а в н а  5 6 0  м 2/г . П р и  м е х а н и ч е с к о й  о б р а б о т к е  п о р о ш к а  в  б а р а б а н н о й  м е л ь н и ц е  в  т е ч е н и е  в с е г о  н е с к о л ь к и х  ч а с о в  п р о и с х о д и т  р е з к о е  у м е н ь ш е н и е  у д е л ь н о й  п о в е р х н о с т и .  Т а к ,  у ж е  п о с л е  1 ч а с а  о б р а б о т к и  у д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь  у м е н ь ш а е т с я  д о  4 6 0  м 2/г . П о с л е  9 6  ч а с о в  о б р а б о т к и  у д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь  у м е н ь ш и л а с ь  в  4 ,5  р а з а  о т  и с х о д н о г о  з н а ч е н и я .  О б ъ я с н и т ь  с н и ж е н и е  в е л и ч и н ы  у д е л ь н о й  п о в е р х н о с т и  ч а с т и ц  м о ж н о ,  е с л и  с ч и т а т ь ,  ч т о  о д н о в р е м е н н о  с  и з м е л ь ч е н и е м  ч а с т и ц  п р о и с х о д и т  о б р а т н ы й  п р о ц е с с  -  и х  а г л о м е р а ц и я .  П о к а з а н о  ч т о  у в е л и ч е н и е  в р е м е н и  м е х а н и ч е с к о й  о б р а б о т к и  п р и в о д и т  к  у м е н ь ш е н и ю  с р е д н е г о  р а з м е р а  ч а с т и ц  о т  1 ,7  м к м  д о  0 ,9  м к м .Россия, Томск, 21-24 апреля 2015 г НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ« П Е Р С П Е К Т И В Ы  Р А З В И Т И Я  Ф У Н Д А М Е Н Т А Л Ь Н Ы Х  Н А У К »XII МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ 934Рис. 2. Зависимость величины удельной поверхности цеолита от времени механической обработкиР е н т г е н о г р а м м а  и д е н т и ф и ц и р у ю т с я  к а к  с м е с ь  д в у х  ф а з :  г и д р о а л ю м о ф о с ф а т  ( н о м е р  к а р т о ч к и  A S T M  4 1 - 2 3 )  с  о р т о р о м б и ч е с к о й  с и н г о н и е й  и  с и л и к о а л ю м о ф о с ф а т  ( н о м е р  к а р т о ч к и  A S T M  4 1 - 5 7 0 )  с  р о м б о э д р и ч е с к о й  с и н г о н и е й .  А н а л и з  р е н т г е н о г р а м м  п о з в о л и л  у с т а н о в и т ь ,  ч т о  в  ц е о л и т а х  п р и с у т с т в у е т  р е н т г е н о а м о р ф н а я  ф а з а . П р о в е д е н н ы е  и с с л е д о в а н и я  п о к а з а л и ,  ч т о  д л и т е л ь н о е  м е х а н и ч е с к о е  в о з д е й с т в и е  н а  ц е о л и т  п р и в о д и т  к  у в е л и ч е н и ю  к о л и ч е с т в а  а м о р ф н о й  ф а з ы  в  п о р о ш к е  с  8 3  % д о  9 0  % . У с т а н о в л е н о ,  ч т о  р а з м е р  о б л а с т е й  к о г е р е н т н о г о  р а с с е я н и я  у м е н ь ш а е т с я  с о  в р е м е н е м  м е х а н и ч е с к о й  о б р а б о т к и .И з у ч е н а  к и н е т и к а  и з м е н е н и я  у д е л ь н о й  п о в е р х н о с т и  п о р о ш к а  п о с л е  о т ж и г а  п р и  т е м п е р а т у р е  3 0 0  °С с и з о т е р м и ч е с к о й  в ы д е р ж к о й  1 ч а с .  О п р е д е л е н а  у д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь  п о р о ш к а  п р и  в ы д е р ж к е  п р и  к о м н а т н о й  т е м п е р а т у р е  в  т е ч е н и е  1 0 0 0  ч а с о в .  О т ж и г  п о р о ш к а  п о к а з а л ,  ч т о  п р о и с х о д и т  р е з к о е  у м е н ь ш е н и е  у д е л ь н о й  п о в е р х н о с т и  д л я  S A P O - 3 4 ,  в  т е ч е н и е  п е р в ы х  1 0 0  ч а с о в ,  а  з а т е м  о н а  п р а к т и ч е с к и  н е  и з м е н я е т с я .  П о э т о м у  и з м е р е н и е  у д е л ь н о й  п о в е р х н о с т и  м е х а к т и в и р о в а н н о г о  п о р о ш к а  п р о и с х о д и л  в  п е р в ы й  д е н ь  п о с л е  о т ж и г а .  П о к а з а н о ,  ч т о  у д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь  ц е о л и т о в  S A P O - 3 4  п о с л е  м е х а к т и в а ц и и  9 6  ч а с о в  п р и  о т ж и г е  о т  2 0 0  д о  8 0 0  °С н е  и з м е н я е т с я .  П р и  1 0 0 0  °С у д е л ь н а я  п о в е р х н о с т ь  у м е н ь ш и л а с ь  д о  1 0 0  м 2/г .  С р е д н и й  р а з м е р  ч а с т и ц  м е х а к т и в и р о в а н н о г о  п о р о ш к а  п о с л е  о т ж и г а  н е  и з м е н я е т с я  и  р а в е н  1 м к м .СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Б р е к  Д . Ц е о л и т о в ы е  м о л е к у л я р н ы е  с и т а .  -  М .:  М и р ,  1 9 7 6 . -  7 8 2 с .2 . B a n e r je e  R . ,  P h a n  A .,  B o  W a n g ,  K n o b l e r  C ., H i r o y a s u  F u r u k a w a  , O ’K e e f f e  M .,  O m a r  M . Y a g h i .  H ig h -  th r o u g h p u t  s y n th e s i s  o f  z e o l i t i c  im id a z o la te  f r a m e w o r k s  a n d  a p p l i c a t i o n  to  C O 2  C a p tu r e  / /  S c ie n c e .  -  2 0 0 8 .  -  V . 3 1 9 . -  №  5 8 6 5 . -  P .  9 3 9 - 9 4 3 .3 . Б е б и я  А .Г ,  Г у л я е в  П .Ю .,  М и л ю к о в а  И .В . И с с л е д о в а н и е  с о р б ц и о н н ы х  с в о й с т в  ц е о л и т о в  р а з н о у р о в н е в о г о  з а л е г а н и я  в  з а в и с и м о с т и  о т  у д е л ь н о й  п о в е р х н о с т и  ч а с т и ц  / /  В е с т н и к  Ю р с к о г о  г о с у д а р с т в е н н о г о  у н и в е р с и т е т а .  -  Т . 2 . -  №  3 3 . -  С . 1 5 -2 3 .Россия, Томск, 21-24 апреля 2015 г НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Study on the physicochemical properties of aluminophosphate zeolite after mechanical treatment

http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/services/Download/vtls:000528407/SOURCE1

Study on the physicochemical properties of aluminophosphate zeolite after mechanical treatment

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Tomsk State University Repository