РОЗДІЛ 2
ВИХІДНІ РЕЧОВИНИ, МЕТОДИ АКТИВАЦІЇ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Вихідні речовини та їх підготовка.
В якості дослідних речовин використані сполуки, які знаходять широке
застосування в якості каталізаторів і носіїв, а саме V2O5 (V) класифікації
"ч.д.а." ТУ 6-09-02-295-88, VPO – Bi систему (прекурсор). В якості середовищ
диспергування використані дистильована вода, етиловий спирт (C2H5OH), а також
серію експериментів виконали при додаванні бензину "калоша".
VPO-Bi прекурсор був приготовлений в Інституті сорбції та проблем ендоекології.
В якості початкових речовин, згідно методики [75, 83], використані V2O5
(ч.д.а.), фосфорна кислота (H3PO4 "ч."), взята в надлишку. Синтез проводили в
середовищі бутанолу, що виступав в якості відновника. Отриману суміш поступово
нагрівали до 110 0С і при досягненні даної температурі витримували протягом 30
годин. Фільтруванням суспензії отримували кінцевий продукт, який потім
просушували при 300 °C в вакуумі (10-4 Па) на протязі 30 годин. Для
механохімічної обробки VPO-Bi прекурсор отримали аналогічним методом (без
додавання Bi(NO3)3 5H2O). Промотуюча добавка (Bi) була введена шляхом
перемішування кінцевого продукту (VPO) з Bi2O3 в агатовому млині. Щоб уникнути
модифікування початкових компонентів, перемішування проводили з прикладенням
незначних зусиль до складових суміші. Для порівняння умов активації і пливу
середовища на каталітичні властивості серію зразків VPО-Bi каталізатору піддали
термічній активації. Термічну обробку порошку прекурсору проводили в шахтній
вакуумній електропечі опору з вольфрамовими нагрівачами з використанням тиглей,
що не містять вуглець. Температуру віджигу досягали на протязі 2 годин при
повільному підвищенні температури. Віджиг при даній температурі проводили при
досягненні вакууму 10-5 Па. З метою вивчення динаміки зміни фазового складу
зразки віджигали при трьох фіксованих температурах: 360, 380 та 4000 С.
Перед вимірюванням каталітичної активності всі зразки VPO-Bi прекурсору
проактивували при 440 0С на протязі 72 годин в потоці суміші бутану та повітря
(1.7 об. % C4H10 в повітрі).
2.2. Методика проведення механохімічної активації.
Механічну активацію виконали в планетарному високошвидкісному млину, зовнішній
вигляд якого приведено на рис. 2.1. Роль робочих тіл виконують три барабани,
завантажені кульками. Барабани і кульки виготовлені з нержавіючої сталі. Об’єм
барабану становить 335 см3. Середня кількість куль в кожному барабані
варіюється в залежності від середовища диспергування, але не перевищує
кількості 380 шт і які займають 1/3 об'єму барабану. Діаметр куль становив 4-6
мм. Середня маса куль в одному барабані становила 480 г ± 15 г. Швидкість
обертання барабану навколо власної осі становила близько 1500 об/хв. В процесі
виконання
Рис. 2.1 Загальний вигляд планетарного млину.
механоактивації барабани термостабілізували проточною водою. Маса завантаженого
порошку не перевищувала 10 г. Кількість рідини, яку додавали в барабан,
становила 50 мл (окрім сухого помелу, де рідке середовище не додавали). Кожну
наважку активували в планетарному млині на протязі встановленого наперед часу.
Якщо загальний час активації перевищував 5 хв, то кожні 5 хв робили паузу
тривалістю 2 хв. Зразки з барабанів не відбирали до досягнення встановленого
часу активації. При досягненні часу активації, зразки повністю вивантажували з
барабанів і, у випадку вологого середовища, залишали висихати на відкритому
повітрі. Частина зразку відбиралася для додаткових дослідів.
2.3. Методи дослідження та аналізу.
2.3.1. Хімічний аналіз.
Для кількісного визначення окисників в фільтраті використано метод йодометрії.
Титрування проводили дотримуючись методики описаній в [84]. Відбирали 25 мл
дослідного фільтрату і переносили їх в конічну колбу ємністю 200-250 мл. Потім
додавали в неї 10-15 мл 20-процентового розчину KJ і 20 мл 20 процентової
сірчаної кислоти, ретельно перемішували. В якості індикатору використали
крохмаль і йод, що адсорбувався з утворенням темно синього забарвлення
титрували 0,1 нормальним розчином тіосульфату. Титр тіосульфату визначали по
перманганату.
Для кількісного визначення відновників в фільтраті використано метод
перманганатометрії. Титрування проводили дотримуючись методики описаній в [84].
Титрування дослідного фільтрату перманганатом калію проводили в сильно кислому
середовищі, яке отримали додаванням сірчаної кислоти. По кількості затраченого
на титрування перманганату калію визначали кількість відновника в фільтраті.
Для встановлення титру перманганату калію застосовували розчин щавлевої кислоти
H2C2O4.
З метою виявлення вмісту катіонів заліза в механоактивованому фільтраті
використана реакція взаємодії катіонів двовалентного заліза з фероцианідистим
калієм (утворення турнбуленової сині) і катіонів тривалентного заліза з
феріцианідистим калієм (утворення берлінської лазурі). Реакції проводили
наступним чином [84]: в окремі пробірки брали по 2-3 мл підкисленого соляною
кислотою дослідного фільтрату і до кожного з цих розчинів додавали по 1-2
краплі розчинів K3[Fe(CN)6] і K4[Fe(CN)6]. При наявності в останньому Fe2+ та
Fe3+ розчин в обох пробірках набуває темно синього забарвлення.
Для визначення процентного вмісту атомарного заліза в дослідних зразках
використано фотометричний метод визначення заліза з сульфосаліциловою кислотою
[85]. Для зразків V2O5 метод оснований на реакції утворення крашеної
комплексної сполуки заліза (ІІІ) з сульфосаліциловою кислотою в аміачному
середовищі (рН 8-10) і фотометруванні окрасу розчину. Для зразків титану метод
оснований на реакції утворення крашеного комплексної
- Київ+380960830922