ХАРРИНГТОННИНГ МАҚБУЛЛИК ФУНКЦИЯСИ ЁРДАМИДА ЦЕОЛИТНИНГ ФАОЛЛАНИШ ШАРОИТИНИ МАҚБУЛЛАШТИРИШ

ЦЕОЛИТНИНГ ФАОЛЛАНИШ ШАРОИТИНИ МАҚБУЛЛАШТИРИШ

Ж.Х.Хамроев., М.Х.Жалилов.

Самарқанд Давлат Тиббиёт Университети

Аннотация: Ишда Нуробод каолинидан олинган юқори кремнийли сеолитнинг фаолланиш жараёни кўп факторли експеримент 24 ёрдамида мақбуллаштирилди. Мақбуллаштириш фактори сифатида: ҳарорат x1 (400- 5000C), қиздириш тезлиги, x2 (2-50/мин), ювувчи газ-азотдаги CO2 миқдори, x3 (0- 1 ҳажм, %), жараённинг давомийлиги x4 (0,5-1, соат) ва сеолитнинг катион таркиби x5 олинди. Жараён параметрлари тадқиқи соҳаси (ҳарорат, қиздириш тезлиги ва бошқалар) експериментал аниқланди. Олинган регрессия тенгламаси текширилган диапазонда ўрганилган факторларнинг исталган (комбинациясида) бирикмасида танланган критерийлар қийматини ҳисоблаш, жараённинг кўрсаткичларига ҳар бир фактор интенсивлигининг таъсирини таҳлил қилиш ва жараённи ўтказишнинг мақбул шароитини аниқлаш имконини беради.

Ўзининг ноёб хоссалари туфайли сеолитлар турли ишлаб чиқариш соҳаларида ишлатилмоқда ва уларнинг жаҳон бозоридаги йиллик айланмаси бир неча миллион тоннани ташкил қилади. Газ нефт кимёси, ион алмашинишда (сувни тозалаш ва юмшатиш), буғлар ва газларни адсорбсиялаш ва ажратишда ҳамда газлардан ва еритмалардан аралашмаларни йўқотишда (хусусан, зарарли ва екологик хавфли) сеолитлардан кенг фойдаланилмоқда. Бундан ташқари сеолитлар қишлоқ хўжалиги, чорвачилик, қоғоз саноати ва қурилишда янада кенгроқ ишлатилмоқда.

Кимё саноатида углеводородларни турли хил аралашмалардан ва олтингугуртли бирикмалардан тозалашда адсорбсион усуллар енг кенг тарқалган бўлиб, бу усулларнинг ишлатилиши қатор қимматбаҳо бирикмаларни ишлаб чиқаришга қайтариш имконини беради. Aдсорбсияловчи материалларга қўйиладиган енг муҳим талаблар қуйидагилардан иборат: юқори солиштирма сирт-юзага ега бўлиши, танлаб таъсир етувчанлик ва осон регенерация қилинишидир[1]. Шунингдек адсорбент арзон ва зарарсиз бўлиши, коррозион хусусиятга ега бўлмаслиги узоқ вақт ўзининг адсорбсион хусусиятини сақлай олиши ва механик пухталиги юқори бўлиши зарур. Енг кенг тарқалган адсорбентлардан бири фаоллашган кўмир бўлиб, у турли маркаларда ишлаб чиқарилмоқда. Охирги йилларга келиб, углеводородлар хомашёсини тозалашда табиий ва сунъий сеолитлар кенг ишлатилмоқда. Ҳозирги вақтда енг муҳим долзарб йўналишлардан бири екологик хавфсиз сорбентлар, ушлаб турувчилар ва катализаторларни маҳаллий хом ашёлар асосида яратишдир [2].

Сеолитлар нефт кимёсида ва нефтни, табиий газни, нефт йўлдош газларини қайта ишлашда, суюқ ва газ муҳитларни ажратишда ва тозалашда сорбент ҳамда катализатор сифатида кенг ишлатилади. Бу жараёнлардан енг асосийлари: метаннинг ва нефт йўлдош газларининг каталитик крекинги ва пиролизи, метанни оксиконденсатлаш ва конверсиялаш (сув буғи билан , кислород билан ва карбонатли) табиий газ ва нефт йўлдош газларини каталитик ароматлаш (суюқ ёқилғи олиш), ичимлик сувларидан аминларни ва кам тарқалган металларни ажратиб олиш; ҳавони ажратиш ва тозалаш; селектив гидрокрекинг, изомерлаш, алкиллаш ва бошқалар. Aдсорбсия жараён-ларида ва катализда ишлатиладиган сорбентлар орасида сеолитлар кислотабардошлиги, термобарқарорлиги ва кислоталик хоссалари билан алоҳида ўринга эга [3].

Бугунги кунда сеолитлар ишлаб чиқаришдаги асосий муаммо, унинг таннархини арзонлаштириш ва синтез қилиш технологиясини соддалаштиришдан иборат [4].

ТAЖРИБA ҚИСМИ

Кимёвий ва физик-кимёвий характеристикаларини аниқлаш учун 100 г массадаги намуна гранулаларини 250см3 ҳажмли шиша колбага жойлаштириб устига 150 см3 дан дистилланган сув солдик. Колба 24 соат давомида AVU-6 қурилмада 120 тезликда аралаштирилди. Қуритилгандан сўнг адсорбент 0,5 ва 0,25 мм ўлчамли ғалвирдан ўтказилди ва 0,5 мм ўлчамли ғалвирдан ўтган 0,25 мм ли ғалвирда қолган намуналарнинг механик ва физик-кимёвий характеристикалари ўрганилди. Тупроқларга кислотали ишлов беришдан олдин 0,08 мм ўлчамда майдаладик. 10 г майдаланган тупроққа қиздирилган 40 мл H2SO4 қўшдик ва сув ҳаммомида аралаштирган ҳолда қиздирдик. Ишлов бериш тугаганидан сўнг тупроқ Бюхнер воронкасида қоғоз филтр билан филтрлаб олинди ва pH=5,4-5,7 оралиғида дистилланган сувда ювилди. Кейин тупроқ филтр қоғоз билан биргаликда 1200C да 5 соат давомида қуритиш шкафида қуритилди. Солиштирма сирт-юзаси ва ўлчамлари бўйича ғовакларнинг тақсимланиши автоматик адсорбтометр “ASAB 2010” да азотнинг қуйи ҳароратли десорбсияси усулида топилди. Седиментацион таҳлил Оден методи бўйича сувда ва сув-глицерин аралашмасида турли хил дисперсион муҳитларда ўтказилди. Рентгенофазали таҳлил (Co-Kα -нурланиш) кобалт рентген трубкали ДРОН-4 дифрактометрида амалга оширилди. Дифрактограммалар таҳлили учун дифраксион маълумотлар бўйича халқаро марказининг (JCPDS,1999) PDF-2 маълумотлар базасидан фойдаланилди. Намуналарнинг ғоваклик структураси параметрлари азотнинг қуйи ҳароратли десорбсияси Quanchrome NOVA (AQSh) анализаторида аниқланди. Ҳар бир намуна ўлчашдан олдин вакуум остида2500C да 2 соат давомида газсизлантирилди.

Қаттиқ намуналарнинг солиштирма сирт-юзасини аниқлаш учун БранауерЕммет-Тейлор (БЕТ) усулидан фойдаланилди.

ТАЖРИБА НАТИЖАЛАРИ ВА УЛАРНИНГ МУҲОКАМАСИ

Ишда турли таркибли катионлар сақловчи цеолитларга термик ишлов бериш (фаоллаштириш) факторларининг таъсирини ўрганиш натижалари берилган. Адсорбент сифатида Нуробод каолинидан олинган ЮКЦ ишлатилди. Фаолланиш жараёнини мақбуллаштириш кўп факторли эксперимент 24 мураккаб режага мувофиқ олиб борилди. Мақбуллаштириш критерийси сифатида фаоллашдан сўнг цеолитнинг қолдиқ нам миқдори (y, r/100 g), азот бўйича мувозанатдаги сиғим (y2, sm3/g), кислород бўйича мувозанатдаги сиғим (y3, sm3/g) ва азот-кислород аралашмасининг ажралиш коэффициентлари (𝑦4 = 𝑦2

𝑦3

)олинди. Мақбуллаштириш фактори сифатида: ҳарорат, х1 (400-5000C) , қиздириш тезлиги, х2 (2-50/мин), ювувчи газ-азотдаги CO2 миқдори, х3 (0-1 ҳажм, %), жараённинг давомийлиги х4 (0,5-1, соат) ва цеолитнинг катион таркиби х5 олинди. Жараён параметрлари тадқиқи соҳаси (ҳарорат, қиздириш тезлиги ва бошқалар) экспериментал аниқланди. кескин кўтарилиш (крутого восхождения) бўйича эксперимент режаси ва натижалар 1-жадвалда келтирилган.

Кескин кўтарилиш (крутого восхождения) бўйича эксперимент

режаси ва натижалари Экспериментни ўтказиш шароити Қолдиқ

нам, %,

y1

25 0C да

сиғими, см3/г

Ажрали

ш

коэффи

циенти,

y4 Ҳаро рат, 0C, x1

Qizdirish

tezligi,0/

min, x2

x3

Жараённинг

давомийлиг

и, соат, х4

N2, y2 O2, y3 400 2,0 1,0 1,5 2,68 11,73 3,54 3,31 400 2,0 0,0 1,5 3,17 11,74 4,29 2,74 422 1,64 1,0 1,58 2,48 11,85 4,34 2,73 422 1,64 0,0 1,58 2,87 11,12 4,79 2,32 444 1,28 1,0 1,66 2,75 12,57 5,01 2,51 444 1,28 0,0 1,66 2,34 13,63 5,63 2,42

1-жадвалдан кўриниб турибдики, CO2 бўлмаганда фаолланиш кислород бўйича адсорбцион сиғимнинг ортишига ва ажралиш коэффициентининг камайишига олиб келади. Бу ҳолда фаолланган цеолитда қолдиқ нам миқдорининг ортиши кузатилади. Адсорбат бўйича мувозанатдаги сиғим ва N2/O2 ажралиш коэффициентлари валюмометрик усулда олинган натижалар асосида тузилган кинетик эгриликлар орқали аниқланди (2-расм).

1-расм. Турли хил шароитларда фаоллаштирилган ЮКЦ намунасида олинган азот (а) ва кислород (б) адсорбцияларининг кинетик эгриликлари

1-расмдан кўриниб турибдики, цеолитнинг намуналари учун азот бўйича адсорбцион сиғимларга ишлов бериш тезлиги бир хил ва амалда уларни фаоллаш шароитига боғлиқ эмас. Аксинча, кислород адсорбциясининг кинетик эгриликлари бўйича барча намуналар ўзларининг конфигурацияларини ўзгартиради, бу эса цеолитни тайёрлаш шароитига боғлиқлигини кўрсатади. N2/O2 аралашмасини ажратишнинг энг катта қиймати фаолланиш ҳарорати 4000C, қиздириш тезлиги 2,00/мин, жараённинг давом этиш вақти, 1,5 соат ва ювувчи газ-азотда CO2 нингмиқдори 1 ҳажмий % бўлганда олинди.

Фаоллашда азот ва кислород бўйича цеолитнинг сиғимига ювувчигаздаги CO2 нинг таъсири

Адсорбентларни фаоллаштиришнинг мақбул шароитини танлаш, шунингдек азот-кислород аралашмасини ажратиш коэффициенти қиймати билан цеолитдаги қолдиқ нам орасидаги корреляцияни топиш учун яримреплика план қўлланилди.

2-жадвал

Тажриба тадқиқотлари ва тўлиқ режа натижалари №Эксперимент ўтказиш шароити Қол

диқ

нам,

%,

25 0C ва 10

атмда

сиғими,

см3/г

коэффициент

и, T, 0C Қиздириш

тезлиги,

0С/мин

Азот

ҳажми,

𝐿𝑁2 /

𝐿𝑠𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡

X1 X2 X3 X4 Y1 Y2 Y3 Y4

1400 3,5 2,0 0,59∙10-3 3,21 15,94 4,62 3,45 2300 3,5 2,0 0,19∙10-3 4,87 9,08 3,32 2,73 3400 2,0 2,0 0,19∙10-3 3,34 14,77 4,96 2,98 4300 2,0 2,0 0,59∙10-3 3,58 9,86 4,26 2,31 5400 3,5 1,0 0,19∙10-3 2,40 6,45 3,32 1,94 6300 3,5 1,0 0,59∙10-3 2,58 6,93 3,66 1,89

Текширилаётган факторлар таъсирининг интенсивлигига танланган критерийларнинг таъсирини аниқлаш учун регрессион таҳлил натижалари келтирилган. Регрессия тенгламалари қуйидаги кўринишга эга:

Ý1= 3,03-0,305 x1 + 0,235 x2 + 0,665 x3 -0,145 x4

Ý2=9,729 +1,364 x1 + 2,684 x3 + 2,435 x4

Ý3 = 4,101 + 0,166 x1 – 0,371 x2 + 0,189 x3

Ý4= 2,341 +0,184 x1 +0,164 x2 + 0,528 x3 + 0,096 x4

bu yerda 𝑥1 = 𝑧1−350

50 , x2 = 𝑧2−2,75

0,75 , x3 = 𝑧3−1,5

0,5 , x4 = 𝑧4−0,39

0,2

олинган регрессия тенгламаси текширилган диапазонда ўрганилган

3-жадвал

Цеолитларни фаоллашнинг мақбул шароитлар Oмиллар Y1; қолдиқ

баллар

Y2

N2, см3/г

Y3

O2, см3/г

Y4=Y2/Y3

коэффициенти X1 Ишлов бериш ҳарорати

4000C 4000C 3000C 4000C

X2, қиздириш тезлиги 3,50/мин Мухим

эмас

3,50/мин 3,50/мин X3 Ювувчи газда CO2 нинг мавжудлаги

2,0 ҳажм, % 2,0 ҳажм,

%

2,0

ҳажм, %

2,0 ҳажм, % X4 Берилган ҳароратда сеолитнинг ҳажм бўйича ўтган азотнинг ҳажми

0,59∙10-3 l/l 0,59∙10-3

l/l

мухим

эмас

0,59∙10-3 l/l

ХУЛОСA

1. Маҳаллий хомашёлар: каолин ва бентонит кимёвий ҳамда физикавий усулларда фаоллаштирилди ва олинган юқори кремнийли сеолитларнинг текстур характеристикалари ҳамда сирт юзаси морфологияси ўрганилди. Намуналарнинг солиштирма сирт-юзасини аниқлаш учун Бранауер-Еммет-Теллер (БЕТ) усулидан, ғовакларнинг ҳажмини ва ўлчами бўйича тақсимланишини аниқлаш учун Барретт-Жоунер-Ҳаленда (БЖҲ) усулидан фойдаланилди. P/P0=0-0,05 оралиқда мезоғовакларда мономолекуляр адсорбсия, P/P0=0,05 да мезоғовакларда моно- ва полимолекуляр адсорбсия, P/P0 = 0,05-0,4 соҳада полимолекуляр адсорбсия кузатилиши исботланди. Нуробод каолинидан олинган юқори кремнийли сеолитнинг фаолланиш жараёни кўп факторли експеримент 24 ёрдамида мақбуллаштирилди.

2. Мақбуллаштириш фактори сифатида: ҳарорат, x1 (400-5000C), қиздириш тезлиги, x2 (2-50/мин), ювувчи газ-азотдаги CO2 миқдори, x3 (0-1 ҳажм, %), жараённинг давомийлиги x4 (0,5-1, соат) ва сеолитнинг катион таркиби x5 олинди.

3. Олинган регрессия тенгламаси текширилган диапазонда ўрганилган

ФОЙДАЛАНИЛГАН АДАБИЁТЛАР РЎЙХАТИ

1. Asem, A. Adsorption of chromate and molybdate by cetylpyridinium bentonite./A.Asem//Applied Clay Science. 2008.-Vol. 41.-Issue 1/2.-P.7384.

2. Ю.Г.Бушуев. Цеолиты. Компьютерное моделирование цеолитных материалов. Иванова 2011г, С5.

3. Khamroyev Jobir Kholmurodovich. Approval of zeolite operating conditions with harrington approval function. Науковий процесста наукові підходи: методиката реалізація досліджень: матеріали міжнародної наукової конференції (Т. ), 23 жовтня, 2020 рік. Одеса, Україна:c.65-71.

4. Khamroyev Jobir, Fayzullaev Nоrmurоt, Haydarov G’ayrat, Jalilov Mukhiddin, Temirov Fazliddin. Activation of Natural Bentonite and Study of PhysicoChemical and Texture Characteristics. IJARSET: Vol.8, Issue 4 , P.17248-17261.April 2021.