Адсорбция паров ароматических летучих соединений модифицированным активированным углем БАУ-А

Авторы

  • Ткабо Тевельде Сахле Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия https://orcid.org/0009-0007-8200-9445
  • А.Г. Чередниченко Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-4709-5313
  • Е.Б. Маркова Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0003-2735-2893
  • А.П. Глинушкин Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-1757-0347

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-5-167-179

Ключевые слова:

березовый активированный уголь, адсорбция паров ароматических соединений, модификация активированных углей, очистка воздуха, экологическая безопасность

Аннотация

Приведены результаты модифицирования промышленного березового активированного угля марки БАУ-А российского производства и его использования для адсорбции паров бензола, толуола и ксилола. Модифицированный образец адсорбента был получен путем химической обработки исходного активированного угля 0,5 М водным раствором лимонной кислоты с последующей сушкой и активацией при температуре 300 °С. Определение удельной сорбционной емкости исходного активированного угля БАУ-А и его модифицированного аналога mБАУ-А, а также кинетические закономерности процесса адсорбции паров бензола, толуола и изомерами ксилола проводили гравиметрическим методом при 25 °С и атмосферном давлении. Полученные кинетические данные были проанализированы с использованием моделей псевдопервого, псевдовторого порядка, Еловича и Морриса–Вебера. Результаты показали, что модификация лимонной кислотой заметно увеличивает удельную адсорбционную емкость сорбента (7,4–14,0 %). При этом наибольшее улучшение было отмечено для паров о-ксилола. Закономерности адсорбции паров бензола и толуола для исходного и модифицированного угольного адсорбента хорошо описывались кинетическими уравнениями псевдовторого порядка, что указывает на лимитирующий характер процесса хемосорбции молекул адсорбата. Для адсорбции паров о-ксилола и п-ксилола кинетические данные лучше соответствовали уравнению псевдопервого порядка, что предполагает лимитирующий характер стадии физической адсорбции. Наблюдаемый при использовании модели Морриса–Вебера результат также хорошо согласовывался с экспериментальными данными, что свидетельствует о возможном вкладе диффузионных процессов в рассматриваемое поглощение паров ароматических соединений. Наблюдаемый эффект улучшения технических характеристик у модифицированного активированного угля по сравнению с исходным адсорбентом обусловлен появлением кислотных функциональных групп на его поверхности, которые облегчают связывание молекул адсорбата и увеличивают показатели удельной адсорбционной емкости. Полученные результаты демонстрируют, что модификация лимонной кислотой повышает адсорбционные характеристики промышленного активированного угля БАУ-А, увеличивая его конкурентные преимущества по отношению к другим маркам угольных адсорбентов, в т. ч. импортных.

Для цитирования: Сахле Т.Т., Чередниченко А.Г., Маркова Е.Б., Глинушкин А.П. Адсорбция паров ароматических летучих соединений модифицированным активированным углем БАУ-А // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 5. С. 167–179.
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-5-167-179

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Ткабо Тевельде Сахле, Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия

аспирант; ResearcherID: NOF-8374-2025

А.Г. Чередниченко, Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия

д-р хим. наук, чл.-кор. РИА; ResearcherID: C-1311-2018

Е.Б. Маркова, Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия

канд. хим. наук, доц.; ResearcherID: G-1868-2016

А.П. Глинушкин, Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия

д-р с.-х. наук, проф., акад. РАН; ResearcherID: E-7331-2016

Библиографические ссылки

Activated Carbon in Russia, the EAEU and the World: Production, Market and Forecast. INFOMINE Research Group S.L., 2026. 192 p.

Anjum H., Johari K., Appusamy A., Gnanasundaram N., Thanabalan M. Surface Modification and Characterization of Carbonaceous Adsorbents for the Efficient Removal of Oil Pollutants. Journal of Hazardous Materials, 2019, vol. 379, art. 120673. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.05.066

Awad A.M., Shaikh S.M.R., Jalab R., Gulied M.H., Nasser M.S., Benamor A., et al. Adsorption of Organic Pollutants by Natural and Modified Clays: A Comprehensive Review. Separation and Purification Technology, 2019, vol. 228, art. 115719. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115719

Azhagapillai P., Shoaibi A.A., Chandrasekar S. Surface Functionalization Methodologies on Activated Carbons and Their Benzene Adsorption. Carbon Letters, 2021, vol. 31, pp. 419–426. https://doi.org/10.1007/s42823-020-00170-w

Bordun I., Vasylinych T., Malovanyy M., Sakalova H., Liubchak L., Luchyt L. Study of Adsorption of Differently Charged Dyes by Carbon Adsorbents. Desalination and Water Treatment, 2023, vol. 288, pp. 151–158. https://doi.org/10.5004/DWT.2023.29332

Cherednichenko A.G., Markova E.B., Sheshko T.F., Morozova E.A. Thermal-Catalytic Destruction of Polyolephin Polymers in Presence of LnVO3 and LnVO4. Catalysis Today, 2021, vol. 379, pp. 80–86. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2021.03.012

Chin W.-S., Huang C.-C., Chen Y.-C., Hsu J.-F., Wu C.-D., Lin P., et al. BTEX Exposure and Metabolite Levels in Taiwan Schoolchildren near Petrochemical Areas. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 2025, vol. 266, art. 114545. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2025.114545

Demiral I., Samdan C., Demiral H. Enrichment of the Surface Functional Groups of Activated Carbon by Modification Method. Surfaces and Interfaces, 2021, vol. 22, art. 100873. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2020.100873

Dipheko T.D., Maximov V.V., Osman M.E., Eliseev O.L., Cherednichenko A.G., Sheshko T.F. et al. Synthesis of Oxygenated Hydrocarbons from Ethanol over Sulfided KCoMo-Based Catalysts: Influence of Novel Fiber- and Powder-Activated Carbon Supports. Catalysts, 2022, vol. 12, iss. 12, art. 1497. https://doi.org/10.3390/catal12121497

Guo X., Wang J. A General Kinetic Model for Adsorption: Theoretical Analysis and Modeling. Journal of Molecular Liquids, 2019, vol. 288, art. 111100. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111100

Isinkaralar K. A Study on the Gaseous Benzene Removal Based on Adsorption onto the Cost-Effective and Environmentally Friendly Adsorbent. Molecules, 2023, vol. 28(8), art. 3453. https://doi.org/10.3390/molecules28083453

Isinkaralar K. Improving the Adsorption Performance of Non-Polar Benzene Vapor by Using Lignin-Based Activated Carbon. Environmental Science and Pollution Research, 2023, vol. 30, pp. 108706–108719. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30046-1

Kasatkin E.M., Akhmedova L.S., Markova E.B., Boldyrev V.S., Averina Yu.M., Cherednichenko A.G. Investigation of Benzene Vapors Adsorption by Activated Carbons AR-A, AR-B and Baojun Activated Carbon’s Coals. Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences, 2022, no. 4(103), pp. 110–124. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-4-110-124

Khoshakhlagh A.H., Yazdanirad S., Ducatman A. Climatic Conditions and Concentrations of BTEX Compounds in Atmospheric Media. Environmental Research, 2024, vol. 251, part 1, art. 118553. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118553

Kim M., Myung E., Kim H., Choi N., Cho K. Aqueous Benzene, Toluene, Ethylbenzene and Xylene (BTEX) Removal Using Core-Shell Structure Activated Carbon Ball as a Permeable Reactive Barrier Material. Results in Engineering, 2024, vol. 23, art. 102797. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102797

Lashaki M.J., Kamravaei S., Hashisho Z., Phillips J.H., Crompton D., Anderson J.E. et al. Adsorption and Desorption of a Mixture of Volatile Organic Compounds: Impact of Activated Carbon Porosity. Separation and Purification Technology, 2023, vol. 314, art. 123530. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123530

Li L., Zhang D., Hu W., Yang Y., Zhang S., Yuan R., et al. Improving VOC Control Strategies in Industrial Parks Based on Emission Behavior, Environmental Effects, and Health Risks: A Case Study through Atmospheric Measurement and Emission Inventory. Science of the Total Environment, 2023, vol. 865, art. 161235. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161235

Liu X., Zhu H., Wu W., Lin D., Yang K. Role of Molecular Size of Volatile Organic Compounds on Their Adsorption by KOH-Activated Micro-Mesoporous Carbon. Journal of Hazardous Materials, 2022, vol. 424, part B, art. 127355. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127355

Malyshkina E. Classification of the Sorbents Capable of Removing the Petroleum Products from Wastewater. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 962, art. 042063. https://doi.org/10.1088/1757-899X/962/4/042063

Memetova A.E., Burakova I.V., Burakov A.E., Memetov N.R., Tkachev A.G. Effective Adsorption of Toluene and Benzene on Coconut Activated Carbon Modified with Carbon Nanotubes: Kinetics, Isotherms and Thermodynamics. Adsorption, 2023, vol. 29, pp. 335–349. https://doi.org/10.1007/s10450-023-00405-y

Muliani S., Zakir M., Fauziah S. Surface Modification of Activated Carbon Derived from Candlenut Shell (Aleurites moluccana) by HNO3 and Its Application as an Adsorbent of Methyl Orange Dyes. Egyptian Journal of Chemistry, 2023, vol. 66, no. 9, pp. 27–36. https://doi.org/10.21608/ejchem.2022.149651.6476

Osman M.E., Dipheko T.D., Maximov V.V., Sheshko T.F., Markova E.B., Trusova E.A., et al. Higher Alcohols Synthesis from Syngas and Ethanol over KCoMoS2 – Catalysts Supported on Graphene Nanosheets. Chemical Engineering Communications, 2023, vol. 210, iss. 9, pp. 1508–1527. https://doi.org/10.1080/00986445.2022.2116323

Pandey P., Yadav R. A Review on Volatile Organic Compounds (VOCs) as Environmental Pollutants: Fate and Distribution. International Journal of Plant and Environment, 2018, vol. 4, no. 02, pp. 14–26. https://doi.org/10.18811/ijpen.v4i02.2

Rehman A., Park M., Park S.J. Current Progress on the Surface Chemical Modification of Carbonaceous Materials. Coatings, 2019, vol. 9, iss. 2, art. 103. https://doi.org/10.3390/coatings9020103

Vialkova E., Korshikova E., Fugaeva A. Phytosorbents in Wastewater Treatment Technologies: Review. Water, 2024, vol. 16, no. 18, art. 2626. https://doi.org/10.3390/w16182626

Wanjala P.M., Opoku B.K., Ibisime E., Wafula E.N. Assessment of the Impact of Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylene (BTEX) on Soil Microbial Population in Selected Areas of Port Harcourt City, Nigeria. Scientific African, 2025, vol. 27, art. e02525. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2024.e02525

Загрузки

Опубликован

29.10.2026

Как цитировать

Сахле, Т. Т., А. Чередниченко, Е. Маркова, и А. Глинушкин. «Адсорбция паров ароматических летучих соединений модифицированным активированным углем БАУ-А». Известия высших учебных заведений. Лесной журнал, вып. 5, октябрь 2026 г., сс. 167-79, doi:10.37482/0536-1036-2026-5-167-179.

Выпуск

Раздел

ТЕХНОЛОГИЯ ХИМ. ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ И ПР-ВО ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ