ПОЛУЧЕНИЕ АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ ИЗ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Аннотация
Эффективное использование отходов является актуальной задачей деревообрабатывающей промышленности. Термохимические методы переработки древесной биомассы позволяют обеспечить комплексную переработку невостребованного древесного ресурса. В работе рассмотрена возможность получения углеродных сорбентов из отходов деревообрабатывающих производств, относящихся к V классу опасности. В качестве исходного сырья использовались мелкие отходы деревообработки - опилки и щепа мягких пород древесины. В работе показано влияние введения в исходное сырье малых количеств неорганических добавок (серной, фосфорной кислоты и смеси кислот) на пористую структуру и адсорбционные свойства полученных активированных углей. Исследована кинетика карбонизации модифицированной и немодифицированной углеродной основы, кинетика активации карбонизатов водяным паром. Показано, что введение неорганических кислот заметно интенсифицирует реакции синтеза органической массы угля, что приводит к снижению начальной температуры терморазложения, увеличению температурного интервала потери массы и выхода углеродного остатка при пиролизе. Использование фосфорной кислоты и смеси неорганических кислот, в качестве модификатора отходов мягких пород древесины, замедляет процесс активации водяным паром, что связано с преобладанием реакции поликонденсации. Модифицирование серной кислотой существенно не влияет на скорость активации, но способствует более равномерному ее протеканию. Оценены технологические характеристики и параметры пористой и микропористой структуры активированных углей на основе отходов деревообрабатывающих производств, определено влияние на них степени обгара. Существенное изменение макропористой структуры в процессе прогрессирующей активации наблюдается для образцов из щепы, что связано с размером и плотностью материала. Наиболее интенсивное развитие сорбирующей пористости происходит при увеличении степени обгара с 30 до 45%. Модифицирование неорганическими кислотами приводит к повышению осветляющей способности по сравнению с промышленно выпускаемыми углями. На основе проведенных исследований предложена принципиальная схема получения порошкообразных осветляющих углей из отходов мягких пород древесины.
Для цитирования:
Самонин В.В., Спиридонова Е.А., Подвязников М.Л., Хрылова Е.Д., Хохлачев С.П., Клищевская Л. Получение активированных углей из отходов деревообрабатывающей промышленности. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 12. С. 67-75. DOI: 10.6060/ivkkt.20226512.6662.
Литература
Leontiev L.L. Woodworking production: evaluation of quality and quantity. SPb.: Lan. 2010. 336 p. (in Rus-sian).
Chubinsky A.N., Varankina G.S. Utilization of wood waste. SPb.: SPbSFTU. 2015. 28 p. (in Russian).
Federal Classification Catalogue of Waste: website. URL: https://rpn.gov.ru/fkko / (accessed: 02.04.2022).
Decree of the Government of the Russian Federation On the Approval of the Strategy for the Development of the Forest Complex of the Russian Federation until 2030 dated February 11, 2021. URL: docs.cntd.ru (accessed: 02.04.2022).
Review of the activated (active) carbon market in Russia, the CIS and the world (10th edition). http://www.infomine.ru/files/catalog/169/file_169_eng.pdf (accessed 02.04.2022).
Mukhin V.M., Klushin V.N. Production and application of carbon adsorbents. M.: Mendeleev RKhTU. 2012. 308 p. (in Russian).
Kuznetsov B.N. Current directions of chemical processing of renewable plant biomass. Chem. Sustain. De-velop. 2011. V. 19. N 1. P. 71-79.
Kuznetsov B.N., Chesnokov N.V., Ivanov I.P., Veprikova E.V., Ivanchenko N.M. Methods of obtaining porous materials from lignin and tree bark (review). Zhurn. Sibir. Federal. Univ. Ser.: Khimiya. 2015. V. 8. N 2. P. 232-255 (in Russian). DOI: 10.17516/1998-2836-2015-8-2-232-255.
Veprikova E.V., Tereshchenko E.A., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. The use of birch bark for obtaining sorp-tion materials. Zhurn. Sibir. Federal. Univ. Ser.: Khimiya. 2012. V. 5. N 2. P. 178-188 (in Russian).
Yuryev Yu.L. Charcoal: A Reference book. Yekaterinburg: Socrates. 2007. 184 p. (in Russian).
Timerbaev N.F., Safina A.V., Khabibullina A.R., Nazarov I.Y. The current state of charcoal production. Izv. Vysh. Uchebn. Zaved. Probl. energetiki. 2017. V. 19. N 7-8. P.13-20 (in Russian).
Vyrodov V.L., Kislitsyn L.P., Glukhareva M.I., Chanyshev R.R., Prosochkina T.R., Krasko S.A., Bulatova Yu.A. Technology of forest chemical production. M.: Lesnaya prom-st’. 1987. 352 p. (in Russian).
Guslitser I.I., Mironov G.S., Mikhailenko A.V. Thermo-chemical processing of wood raw materials. Krasnoyarsk: Sib. gos. technol. un-t. 2005. 206 p. (in Russian).
Jun W., Mingxu Z., Mingqiang C., Fanfei M., Suping Z., Zhengwei R., Yongjie Y. Catalytic effects of six in-organic compounds on pyrolysis of three kinds of biomass. Thermochim Acta. 2006. V. 444. P. 110-114. DOI: 10.1016/J.TCA. 2006.02.007.
Beliy V.A. Kinetic study of wood pyrolysis in presence of metal halides. Central Europ. J. of Chem. 2014. V. 12. N 12. P. 1294-1303. DOI: 10.2478/s11532-014-0577-4.
Beliy V.A. Influence of inorganic salts on the kinetics of catalytic pyrolysis of wood. Butlerov Commun. 2013. V. 34. N 6. P. 57-64 (in Russian).
Bogdanovich N.I., Romanenko K.A., Shutova A.A. Synthesis of microporous carbon adsorbents by thermo-chemical activation of wood processing waste. Sovr. Tendentsii Razvitiya Nauki Tekhnol. 2016. N 1-1. P. 25-28 (in Russian).
Teptereva G.A., Pakhomov S.I., Chetvertneva I.A., Karimov E.H., Egorov M.P., Movsumzade E.M., Evstigneev E.I., Vasiliev A.V., Sevastyanova M.V., Vo-loshin A.I., Nifantiev N.E., Nosov V.V., Dokichev V.A., Babaev E.R., Rogovina S.Z., Berlin A.A., Fakhreeva A.V., Baulin O.A., Kolchina G.Yu., Voronov M.S., Staroverov D.V., Kozlovsky I.A., Kozlovsky R.A., Tarasova N.P., Zanin A.A., Krivoborodov E.G., Karimov O.H., Flid V.R., Loginova M.E. Renewable natural raw materials, structure, properties, prospects of application. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 9. P. 5-122 (in Russian). DOI: 10.60/ivkkt.20216409.6465.
Valeev I.A., Zhukova I.V. Kinetics of wood pyrolysis process in the production of raw materials for medical sorbents. Butlerov Commun. 2021. V. 67. N 7. P. 17-21 (in Russian). DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/21-67-7-17.
The new chemist and technologist handbook. Raw materials and industrial products of organic and inorganic substances. Part II. SPb.: ANO NPO "Professional". 2007. 1142 p. (in Russian).
Activecharcoals. Elastic sorbents, catalysts, desiccants and chemical adsorbents based on them. Nomenclature catalog. Ed. by V.M. Mukhin. M.: Izd. dom «Ruda i metally». 2003. 280 p. (in Russian).
