Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

PREPARATION AND RESEARCHING OF NEW ACTIVATED CARBONS PREPARED FROM WOOD WASTE AND THEIR APPLICATION FOR GAS SEPARATION S.A Yefremov, A.T. Kabulov, S.V. Nechipurenko Department of Chemistry and Chemical Technology, KazNU, Almaty, Republic o f Kazakhstan Abstract We describe a simple, clean and low-cost technology that converts woods waste into valuable activated carbon products for environmental applications. The morphology and structure of carbon materials based on vegetable (coconut shells, apricot pits, wood of pine and Haloxylon) and carbon-mineral (shungite) raw materials obtained by carbonization and subsequent activation with gas-vapor mixture, have been studied. Sorption and operational characteristics of the obtained sorbents were defined. It has been shown that protective action time of the sorbents to ammonia increased after impregnating of materials with nickel salts. Impregnated sorbents can be used for air purification from ammonia in industrial facilities. Keywords: schungite rocks, coconut shells, apricot pits, wood o f Haloxylon and pine, specific surface area, scanning electron microscopy, gas-air mixture, ammonia. Введение С развитием промышленного производства активного угля применение этого продукта неуклонно возрастает. В настоящее время активный уголь используется во многих процессах химической технологии. Кроме того, очистка отходящих газов и сточных вод основана главным образом на адсорбции активным углем [1]. Уголь высокого качества получается из скорлупы кокосовых орехов. Для получения активированного угля также используются отдельные редкие сорта ископаемого угля и смолы, древесины различных пород. Активированный уголь может быть получен из других материалов, имеющих слоистую или ячеистую структуру, заполненную разлагающимися при нагреве веществами [2, 3]. Перспективным является также использование не имеющих применения отходов производства - шунгитовых пород месторождения «Большевик», Восточно-Казахстанской области, скорлупы абрикосовых косточек и грецких орехов, появляющихся в больших количествах при производстве кураги, соков, зерен вЮжных районах Казахстана и в соседних странах Центрально-Азиатского региона [4]. Целью настоящей работы было получение и исследование модифицированных сорбентов на основе минерального и растительного сырья для очистки газовоздушных смесей от таких токсичных соединений, как циклогексан и аммиак. Материалы и методы В настоящей работе в качестве углерод-минерального сырья использовали шунгитовые породы месторождения «Большевик», Восточно-Казахстанской области, в качестве растительного сырья - скорлупу кокосов, косточки абрикосов, древесину саксаула и древесину сосны. Получение сорбента на основе минерального сырья. Концентрирование по углероду и стабилизацию химического состава шунгитовой руды проводили методом пенной флотации. Содержание углерода в полученном концентрате было 40 ± 2% [5]. Из полученного концентрата готовили цилиндрические гранулы путем брикетирования через фильеру диаметром 2 мм и подвергали их термической обработке в инертной атмосфере при температуре 8000С, затем активировали острым водяным паром при температуре 800-8500С, в результате чего их удельная поверхность увеличилась с 30 до 250 м 2 /г. Увеличение удельной поверхности происходит за счет выгорания аморфного углерода [ 6 ]. Получение сорбента на основе растительного сырья. Растительное сырье предварительно измельчали до фракции 3^5 мм в роторной ножевой мельнице РМ 120. Карбонизацию и активацию острым водяным паром проводили по той же методике, что и для сорбентов на основе минерального сырья. Импрегнирование полученных сорбентов солями металла. Для увеличения адсорбционных свойств и защитного действия по аммиаку было проведено импрегнирование сорбентов хлоридом никеля. Импрегнирование проводили методом пропитки сорбента с дальнейшим упариванием раствора. В результате проведенных экспериментов были получены углерод-металлические системы [7]. Определение физико-химических характеристик применяемых сорбентов. Удельную площадь поверхности и суммарный объем пор полученных сорбентов определяли методом Брунауэра - Эммета - Теллера (БЭТ) по стандартной методике, исходя из данных по измерению изотерм адсорбции - десорбции азота при 77 К с использованием анализатора площади поверхности и размеров пор NOVA 3200E (Quantachrome Instruments, США). pH водной вытяжки определяли при 3-минутном кипячении 5 г предварительно тонко размолотого сорбента в 50 см 3 дистиллированной воды с обратным холодильником с последующим быстрым фильтрованием суспензии через бумажный фильтр и охлаждением ее перед измерением рН [ 8 ]. Влажность сорбента определяли по разнице масс исходного образца (его масса ~1 г) и высушенного при 110°С в течение 1 ч в бюксе. Зольность углей находили также взвешиванием навески сорбента массой 1 г, нагревая его в течение 2-2.5 ч при 800°С. Во всех случаях проводили три параллельных опыта [9]. 528