Разработка технологии промышленного получения вспененного графита

Дата: 21.03.2019Просмотров: 28
Разработка технологии промышленного получения вспененного графита

Калабеков О.А., Кудряшов А.Ф., Кудряшова Н.В., Москалёв Е.В.

Разработка технологии промышленного получения вспененного графита и создание ассортимента бактерицидных фильтров на его основе для применения в районах катастроф и бытового применения для доочистки питьевой воды.

Вспененный графит представляет собой легкий порошок темно-серого цвета, получаемый методом деструкции межслоевых углеродных связей графита с помощью органических окислителей.


Основные физико-химические свойства вспененного графита

Внешний вид Легкий порошок
Содержание углерода, % 99
Насыпная плотность, г/см3 0,1 – 0,01
Удельная площадь поверхности, м2/г 10 - 12
Диапазон рабочих температур, C -60 - +300
Поглотительная способность по сырой нефти, г/г. не менее 1:50
Водопоглощаемость, % 70 - 90

На рис.1 представлена электронная фотография вспененного графита по патенту  РФ  № 2377177  (Способ  получения  вспененного  графита).  При  общей длине вспененной чешуйке графита около 1000 мкм, видно, что толщина отдельных слоев вспененного  графита с торца составляет от 10 до 20  нм. В результате  выгорания органических  окислителей  вспененный графит  не имеет посторонних включений и примесей, содержит только до 99,9% углерода (Рис.2).
Чешуйки  графита  имеют  только  один  наноразмер  (толщину),  ширина  и длина их имеют макроразмеры (до миллиметра), поэтому они хорошо удерживаются   прокладками   фильтров   (в   которых   наполнителями   является вспененный графит – графеновый сорбент) и не вымываются в отфильтрованную воду. Эффект нанофильтрации при использовании таких фильтров не в том, что их наполнитель – наноматериал, а в том, что при уплотненности вспененного углерода (графенового сорбента) образуются каналы, имеющие наноразмеры, по которым и просачивается вода.

Рис.1. Электронная фотография вспененного графита, увеличение  в 1см – 160 мкм

 

Рис.2. Химический состав вспененного графита

 

Рис.3. Химический состав наполнителя для изготовления фильтров «Геракл»

 

На рис.3 видно, что в процессе нанесения серебра на вспененный графит происходит его частичное механическое разрушение, при этом размер отдельных частиц составляет от 150 до 250 мкм. Бактерицидные свойства фильтру придает нанесенное покрытие из серебра  в количестве около 1%.

 

Ресурс работы магистрального фильтра “Геракл”

ОАО «Водотеплоснаб», г.Всеволожск, в течение 1,5 лет проверяло воду по основным показателям до и после магистрального фильтра «Геракл», установленного в школе №1, г.Всеволожска. Расход воды составлял не менее 1 м3  в сутки. На основании протоколов результатов лабораторных исследований были построены графики зависимости показателей анализа воды от продолжительности эксплуатации фильтра, которые представлены на Рис.1 – 5. По показателю «Цветность» фильтрованная вода приблизилась к допустимому пределу 20 град. только через год работы фильтра.

По показателю «Мутность» срок работы фильтра составил не менее 460 суток. Норма «Окисляемости» выдерживалась на допустимом уровне немного меньше года (340 суток).
 

«Содержание ионов железа» так и не была превышена в течение всего срока испытаний – 583 суток, несмотря на большие скачки этого показателя для исходной воды в 1,5 – 3 раза выше нормы. Общее микробное число колоний в 1 мл исходной воды было достаточно низким и находилось на уровне от 0 до 3, за исключением весеннего выброса до 24. Этот показатель для фильтрованной воды был всегда стабильно низким в течение всего срока эксперимента и даже в дни выброса по этому параметру.

Рис.1. Анализ воды до и после фильтра, цветность

 

Рис. 2. Анализ воды до и после фильтра, мутность

 

Рис. 3. Анализ воды до и после фильтра, окисляемость

 

Рис. 4. Анализ воды до и после фильтра, содержание железа

 

Рис. 5. Анализ воды до и после фильтра, общее микробное число

 

Рис. 6. Установка очистки воды ГЕРАКЛ


^ Наверх