ЙОДНОЕ ЧИСЛО И УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ
РИСОВОЙ ШЕЛУХИ АКТИВИРОВАННОЙ H3PO4
Кенжебаева М.М., Қарғабай Д., Оразбеков А.Т., Жандосов Ж.М., Мансуров З.А.
Казахский Национальный Университет имени аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71,
Институт Проблем Горения, ул.Богенбай батыра, 172, jandosovj@gmail.com

В работе проведены адсорбционные исследования по определению йодного числа образцов рисовой шелухи, активированной Н3РО4. Показана связь между температурой активации, содержанием кислорода, удельной поверхностью и йодным числом. 

Йодное число является относительным показателем пористости активированных углей. Оно не обязательно коррелирует с адсорбционной способностью углерода по отношению к другим адсорбатам. Йодное число может быть использовано для аппроксимации площадь поверхности в случаях некоторых типов активированных углей (АУ) /1/.  Значения площади поверхности аморфного углерода, определяемые по методу йодного числа не совпадают с определяемыми по методу низкотемпературной адсорбции азота. В случае высокого содержания кислорода  в углеродном материале (более 2%) – оно, как правило ниже;  в случае низкого содержания  кислорода (менее 1%) – оно выше /2/.  
АУ были получены из рисовой шелухи (РШ) путем активации 70% фосфорной кислотой при массовом отношении РШ/H3PO4 – 2:1 (в пересчете на исходные вещества), и различных температурах: КРШ-Р №4 при 300оС, КРШ-Р №6 при 400оС, КРШ-Р №11 при 500оС, КРШ-Р №13 при 600оС. Расчет удельной поверхности проводили по методу БЭТ на основании изотерм адсорбции азота на приборе ASAP-2400. Содержание элементов (C,H,N,O) определяли на элементарном анализаторе “VARIO ELEMENTAR III /3/.
В данной работе йодное число (IN) определялось в соответствии со стандартом ASTM D4607-94. При этом определяется количество йода в мг, которое может адсорбироваться 1 г активированного угля. Методика определения йодного числа основана на использование сорбционной модели Фрейндлиха, согласно следующим уравнением:
                       (1)
где C – равновесная концентрация йодного раствора, К – константа Фрейндлиха,
1/n – адсорбционный показатель
Зависимость логарифма удельной адсорбции по йоду от логарифма равновесной концентрации йода графически выражается прямой линией, отсекающей на оси ординат отрезок, равный рК:
            (2)
Используя тангенс угла наклона, вычисляют адсорбционный показатель (tgα = 1/n). При условной концентрации 2,5 г/л (0,02 моль/л) рассчитывают йодное число. Методика измерения включает в себе следующие этапы: обработка образца активированного угля       10 мл 5% HCl, упаривание от  НСl, приливание 25 мл 0,1 н раствор йода  к испытуемому образцу, вакуумирование, перемешивание, центрифугирование, титрование 0,1 н раствором тиосульфата натрия, используя крахмал в качестве индикатора йода. Йодное число вычисляют по формуле:
           (3)
где q – количество йода (мг), адсорбированного на 1г АУ,  – начальная концентрация йодного раствора (приблизительно 12, 69 г/л), –равновесная концентрация р-ра йода (найденная путем титрования р-ром Na2S2O3), г/л,  – объем йодного раствора (25 мл),       - масса активированного угля, г
После проведения сорбции йода на образцах КРШ  (испытания для 4 разных навесок для каждого АУ) и вычислений  по формулам (2) и (3), построили графики зависимости в координатах logq/logCравн., представленные на рисунке 1. 

Рис. 1 – Линейные изотермы Фрейндлиха адсорбции йода  на образцах КРШ
Полученные данные йодного числа  (IN) испытуемых образцов соотнесены с ранее полученными данными /3/ удельной поверхности, элементного анализа в таблице 1. 

Таблица 1 – зависимость удельной поверхности и йодного числа от температуры синтеза и содержания кислорода  для образцов КРШ
1	2	3	4	5	6	7	
Образцы	Т, оС	IN, мг/г	SБЭT, м2/г	SБЭT/IN	 ,%	O, %	
КРШ-Р №4 	300	436	964	2,21	26,83	22,8	
КРШ-Р №6 	400	966	1476	1,53	12,2	8,8	
КРШ-Р №11 	500	1150	1690	1,54	15,64	8,6	
КРШ-Р №13 	600	882	1552	1,76	1	16,4	

Из таблицы 1 видно, что имеется оптимум температур (400-500оС), с точки зрения условий получения АУ с наибольшими значениями удельной поверхности и йодного числа. Также имеется  неявная корреляция между удельной поверхностью и йодным числом: (столбцы 5,6): отклонение от среднего соотношения удельной поверхности и йодного числа (SБЭT/IN=1,74) составило не более 27%. Согласно данным столбцов 5 и 7, чем больше содержание кислорода в образце, тем больше соотношение удельной поверхности и йодного числа. Это, по-видимому, связано с тем, что большое количество полярных кислородсодержащих групп на поверхности АУ препятствует адсорбции неполярных молекул йода /2/. Таким образом, хотя результаты методов определения йодного числа и удельной поверхности и не связаны напрямую, они взаимодополняют друг друга при выборе оптимальных условий получений пористых углеродных материалов. Образцы КРШ-Р № 6, КРШ-Р №11 имеют наибольшую удельную поверхность и йодное число.

Литература
1. ASTM D4607-94 Standard Test Method for Determination of Iodine Number of Activated Carbon, 2011.
2. J. B. Donnet, A. Santini, D. Maafa, H. Balard, F. Padella, and A. La Barbera .The Difference between Iodine Number and Nitrogen Surface Area Determinations for Carbon Blacks // Rubber Chemistry and Technology: March 2006, Vol. 79, No. 1, pp. 120-134.
3. Жандосов Ж.М. Диссертация «Модифицированные углеродные наноматериалы на основе рисовой шелухи и абрикосовой косточки», // Алматы – 2010, стр. 64, 68.

H3PO4-ПЕН АКТИВТЕЛГЕН КҮРІШ ҚАУЫЗЫНЫҢ ЙОД САНЫ МЕН МЕНШІКТІ БЕТТІК АУДАНЫ 
Кенжебаева М.М., Қарғабай Д., Оразбеков А.Т., Жандосов Ж.М., Мансуров З.А.
Жұмыста Н3РО4-пен активтелген күріш қауызы үлгілерінің йод санын анықтауда адсорбциялық зерттеулер жүргізілді. Активациялық температура, оттектің мөлшері, меншікті беттік аудан және йод саны арасындағы байланыс көрсетілді.
IODINE NUMBER AND SURFACE AREA OF RICE HUSK ACTIVATED WITH H3PO4
Kenzhebayeva M.M, Kargabay D., Orazbekov A.T., Jandosov J.M., Mansurov Z.A.
In this work, the adsorption studies were conducted to determine the iodine numbers of H3PO4‑activated rice husk samples. The relationship between the activation temperature, oxygen content, specific surface area and iodine number was established.