СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ УГЛЕЙ

Существующие способы определения функциональных групп на поверхности угля не позволяют получать надежных и одновременных результатов, характеризующих активность углей.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что для определения активности углей измеряют окислительно-восстановительные потенциалы обратимых электрохимически окислительно-восстановительных систем, например Fe⁺²/Fe⁺³, в присутствии настолько большой навески угля, что дальнейшее прибавление его практически не влияет на величину потенциала, и по предельному потенциалу определяют окислительно-восстановительные свойства функциональных групп, а по величине предельной навески - величину активной поверхности.

Способ позволяет получить точный и однозначный критерий, одновременно отражающий как окислительно-восстановительные свойства функциональных групп, так и удельное содержание их на поверхности угля.

Непосредственное измерение потенциала поверхности угля трудно осуществить, поэтому пользуются тем, что потенциал обратимой окислительно-восстановительной системы определяется уравнением Нернста

т.е. зависит от отношения концентраций окислительной и восстановительной форм. При контакте обратной окислительно-восстановительной системы с функциональными группами на поверхности угля равновесие в системе нарушается и можно измерить изменение потенциала, которое характеризует окислительно-восстановительные свойства функциональных групп и их содержание.

При увеличении навески угля можно добиться такого положения, когда потенциал практически уже не будет изменяться. Полученный таким образом предельный потенциал устойчив во времени и его можно условно назвать окислительно-восстановительным потенциалом поверхности угля

Преимуществом предлагаемого метода определения активности углей является то, что полученный результат характеризует энергию функциональных групп на поверхности угля. Измерения и обработка результатов занимают всего несколько часов. Расход угля 2-3 г. Метод дает хорошо воспроизводимые результаты.

Применяется окислительно-восстановительная обратимая система.

Приготовляют исходный раствор, содержащий примерно равные концентрации ионов двух- и трехвалентного железа. Для приготовления раствора используют соль Мора и хлорное железо. В 1000 мл дистиллированной воды растворяли 0,6 г безводного FeCl₃ и 1,5 г FeSO₄(NH₄)₂SO₄·7Н₂О. Для предотвращения гидролиза к раствору добавляли соляную кислоту (рН 3,8). Концентрация двухвалентного железа в этом растворе определялась титрованием 0,1 н. KMnO₄. Общая концентрация железа определяется таким же способом после восстановления Fe⁺³ до Fe⁺². Концентрация трехвалентного железа рассчитывается по разности между общей концентрацией железа и концентрацией двухвалентного железа.

Приготовленный исходный раствор содержит 0,00723 моль/л железа при отношении F⁺²:F⁺³=1:1,06.

В стаканчик емкостью 20 мл вливают 10 мл разбавленного в 10 раз исходного раствора (Fe²⁺/Fe³⁺), включают магнитную мешалку (мешалка подсоединяется к сети через стабилизатор, что обеспечивает постоянство числа оборотов) и в раствор опускают электроды.

В качестве индикаторного электрода используется платиновый электрод, в качестве вспомогательного - каломельный.

Затем, не прекращая перемешивания, в стаканчик помещают навеску угля. С помощью высокоомного автоматического потенциометра ЭПП860-В2 (входное сопротивление ~1 гом) записывают изменение потенциала вплоть до установления постоянного значения. Потенциометр ЭПВ60-М2 калибруется по нормальному элементу Вестона с применением потенциометра Р-307 с внутренним сопротивлением 20 Мом. Все соединения осуществляются высокоомным кабелем PK-50 с сопротивлением изоляции более 10¹² ом.

Точность измерений на потенциометре ЭППВ60-М2 составляет ±1 мв.

Предлагаемый способ определения активности углей может одновременно служить для определения качества катализаторов, изготовленных на основе этих углей.