Анотація до роботи:

Тамаркіна Ю.В. Термоліз і активація викопного вугілля, структурно модифікованого в системі HNO₃-Ac₂O. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за фахом 02.00.13 – “нафтохімія і вуглехімія”. Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України, Донецьк, 2002 р.

Вивчено характер структурних змін вугілля України різного ступеня метаморфізму (С^daf=70,4-95,2%) в реакції з системою HNO₃-Ac₂O та вплив структурної реорганізації на процес отримання вуглецевих адсорбентів.

Встановлено, що в реакції з системою HNO₃-Ac₂O молекулярна структура вугілля реорганізується внаслідок реакцій нітрування, трансформації аліфатичних груп в кисеньвмісні та часткового розщеплення С-С та С-О-С зв’язків вугільного каркасу. Виявлено також наявність побічного процесу – низькотемпературного вигоряння органічної маси вугілля.

На основі вперше виконаних термогравіметричних досліджень структурно модифікованого вугілля встановлено, що воно є більш термолабільним порівняно з вихідним. Описано виходи летючих продуктів та швидкостей розкладення СМВ як функції температури та ступеня метаморфізму. За даними ІЧ-спектроскопії твердих та летючих продуктів термоліза встановлено основні реакції терморозпаду структурних фрагментів СМВ в різних температурних областях.

Доведено, що попередня структурна реорганізація вугілля в системі HNO₃-Ac₂O прискорює активацію та дозволяє отримати активоване вугілля із розвинутою (до 2000 м²/г) поверхнею. Вперше встановлено залежності розвитку питомої поверхні від основних факторів активації: часу, температури (800С) та співвідношення активант/СМВ.

1. Вперше виконано системні дослідження структурних змін вугілля ряду метаморфізму (від бурого до антрацита) в реакції з сумішшю HNO₃-Ac₂O.

2. Методом рентгеноструктурного аналізу встановлено, що проникнення реакційних часток (NO₂⁺, AcO^-) у вугільній каркас викликає зменшення просторової орієнтації структурних фрагментів, ступінь якої є високим у вугілля низького і середнього ступеня метаморфізму (С^daf90%) та знижується до антрацитів.

3. Встановлено, що молекулярна структура вугілля реорганізується внаслідок трьох типів реакцій: нітрування, трансформації аліфатичних груп в кисеньвмісні та часткової оксидеструкції С-С зв’язків каркасу. Побічний процес – низькотемпературне вигоряння органічної маси вугілля.

4. Основні структурні фрагменти модифікованого вугілля – агреговані в “кристаліти” нітроарени з N- й О-вмісними боковими замісниками та зв’язані С-О-С і нативними С-С містковими зв’язками.

5. Методом термогравіметрічного аналізу вперше вивчено термоліз СМВ. Описано зміни залежностей виходів продуктів та швидкостей розкладення від температури та ступеня метаморфізму. Ідентифіковано характеристичні області та встановлено основні реакції терморозкладення структурних фрагментів СМВ.

6. Вперше встановлено твердофазні реакції термоліза СМВ, що послідовно проходять зі зростанням температури: термодесорбція H₂O (120 C); поліконденсація та ангідридізація (120-200C); декарбоксилювання та руйнування NO₂-вмісних груп, що дають оксиди азоту в газах та N-вмісні структурні фрагменти в твердих продуктах термолізу.

7. Вперше встановлено закономірності розвитку питомої поверхні СМВ за умов термоліза в присутності гідроксиду калію та вплив на них температури (800 C) і співвідношення КОН/вугілля. Показано, що структурна модифікація вугілля прискорює активацію та призводить до активованого вугілля з високо розвинутою (до 2000 м²/г) поверхнею.

Основні положення дисертації опубліковано в наступних роботах:

1. Кучеренко В.А., Хабарова Т.В., Тамаркина Ю.В. Активность природного угля в реакциях нитрования // Украинский химический журнал. – 1999. – Т. 65. - № 4. – С. 124-129.

2. Хабарова Т.В., Тамаркина Ю.В., Шендрик Т.Г., Кучеренко В.А. Влияние предварительной химической модификации на свойства адсорбентов из ископаемых углей // Химия твердого топлива. – 2000. - № 1. – С. 45-51.

3. Тамаркина Ю.В., Шендрик Т.Г., Кучеренко В.А. Взаимодействие углей различной степени метаморфизма в реакции с ацетилнитратом // Химия твердого топлива. – 2001. - №4. – С. 38-44.

4. Tamarkina Y.V., Shendrik T.G., Krzton A., Kucherenko V.A. Reactivity and structural modification of coals in HNO₃-Ac₂О system // Fuel Processing Technology. - 2002. - № 77-78. – P. 9-15.

5. Тамаркина Ю.В., Шендрик Т.Г. Карбонизация структурно модифицированных углей// Углехимический журнал. – 2002. - № 1-2. – С. 3-7.

6. Тамаркина Ю.В., Шендрик Т.Г., Кучеренко В.А., Галушко Л.Я. Термолиз ископаемых углей, модифицированных в системе HNO₃-Ac₂О // Химия твердого топлива. – 2002. - № 4. – С. 57-65.

7. Tamarkina Y.V., Khabarova T.V., Shendrik T.G., Gruber R. Oxidatively prerteated coals as precursors of active carbons // Proc. International Conf. on Coal Science. X. – Taiyuan (China). – 1999. – P. 961-965.

8. Таmarkina Y.V., Shendrik T.G. Nitrated coals as active carbon precursors // Proc. International Conf. Catalysis and Аdsorption in Fuel Processing and Environmental Protection. – Wroclaw (Poland). - 2002. – P. 75-80.