Активные угли из водорослевого остатка альгинатного производства, содержащего измельченную древесину
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-5-169-179Ключевые слова:
альгинатное производство, вторичный ресурс альгинатного производства, древесная мука, активные угли, пиролиз, осветляющая способность, сорбция по гексану и водяному пару, планированный экспериментАннотация
Активные угли, получаемые из различных углеродсодержащих материалов, являются высокопористыми углеродными адсорбентами с развитой внутренней поверхностью. Особое внимание следует уделить многотоннажным отходам лесохимической промышленности и сельского хозяйства, переработки древесины. К таким отходам относятся древесный уголь, лигнин, опилки и щепа, куски коры, солома и шелуха от переработки готовой продукции, скорлупа орехов, косточки фруктов, листья плодовых деревьев. Пористое вещество, получаемое из древесного сырья, обладает высокой адсорбционной способностью, а также большой площадью удельной поверхности. В ходе глубокой переработки бурых водорослей на Архангельском водорослевом комбинате образуется большое количество органических отходов. Целью работы стало получение активных углей из альгинатного отхода, состоящего на 70 % из древесной муки. Для этого был использован метод термохимической активации с гидроксидом натрия в качестве активирующего агента. Исходное сырье имело влажность 76 % и разнообразный состав по минеральным и органическим веществам. Исследование проводили как планированный эксперимент. В качестве плана выбран центральный композиционный ротатабельный план 2-го порядка для 3 факторов. Независимыми переменными выступали дозировка гидроксида натрия, температура пиролиза и его продолжительность. По итогам исследования определены оптимальные значения этих факторов для получения активных углей из водорослевого отхода, а также оптимальные параметры, влияющие на сорбционную способность и пористую структуру активных углей. Работа имеет практическое значение, т. к. активированный уголь в порошкообразной и гранулированной формах широко используется в различных областях промышленности, включая фармацевтическую, пищевую, ликеро-водочную, очистку газовых сред, водоподготовку, очистку сточных вод, биомедицину, а также может применяться в сельском хозяйстве в качестве агросорбов и компонентов для улучшения почвы. По результатам исследования можно заключить, что использование в качестве сырьевого материала органического отхода для синтеза активного угля методом термохимической активации с гидроксидом натрия представляет большой интерес.
Скачивания
Библиографические ссылки
Анциферова (Плахина) Д.С. Термокаталитический пиролиз отходов переработки сельскохозяйственных культур: выпускная квалификац. работа. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2018. 111 с. Режим доступа: https://library.narfu.ru/components/com_irbis/pdf_view/?316956 (дата обращения: 15.06.24). Antsiferova (Plakhina) D.S. Thermocatalytic Pyrolysis of Crop Processing Waste: Final Qualifying Work. Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, 2018. 111 p. (In Russ.).
Анциферова (Плахина) Д.С., Смирнова А.И. Пиролиз отходов сельскохозяйственных культур // Ломоносовские научные чтения студентов, аспирантов и молодых ученых–2017: сб. ст. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2017. С. 115–118. Antsiferova (Plakhina) D.S., Smirnova A.I. Pyrolysis of Wastes of Agricultural Crops. Lomonosovskie nauchnye chteniya studentov, asprirantov i molodykh uchenykh – 2017: Collection of Articles. Arkhangelsk, Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, 2017, pp. 115–118. (In Russ.).
Баширов И.И. Получение формованного углеродного адсорбента из нефтяного сырья методами паровой и щелочной активации: дис. ... канд. техн. наук. Уфа, 2016. 121 с. Bashirov I.I. Production of Molded Carbon Adsorbent from Oil Feedstock by Steam and Alkaline Activation Methods: Cand. Tech. Sci. Diss. Ufa, 2016. 121 p. (In Russ.).
Белецкая М.Г., Богданович Н.И., Макаревич Н.А. Технология углеродных адсорбентов. Физико-химический анализ активных углей. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2015. 96 с. Beletskaya M.G., Bogdanovich N.I., Makarevich N.A. Carbon Adsorbent Technology. Physico-Chemical Analysis of Active Carbons. Arkhangelsk, Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, 2015. 96 p. (In Russ.).
Богданович Н.И., Кузнецова Л.Н., Третьяков С.И., Жабин В.И. Планирование эксперимента в примерах и расчетах. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2010. 127 с. Bogdanovich N.I., Kuznetsova L.N., Tretyakov S.I., Zhabin V.I. Experiment Planning in Examples and Calculations. Arkhangelsk, Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, 2010. 127 p. (In Russ.).
Евдокимова Е.В. Получение активного угля на основе осиновой древесины: дис. ... канд. техн. наук. Екатеринбург, 2020. 111 с. Evdokimova E.V. Production of Active Carbon Based on Aspen Wood: Cand. Tech. Sci. Diss. Yekaterinburg, 2020. 111 p. (In Russ.).
Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. 592 с. Keltsev N.V. Fundamentals of Adsorption Technology. Moscow, Khimiya Publ., 1984. 592 p. (In Russ.).
Когановский A.M., Клименко Н.А., Левченко Т.М., Марутовский Р.М., Рода И.Г. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. 288 с. Koganovskij A.M., Klimenko N.A., Levchenko T.M., Marutovskij R.M., Roda I.G. Wastewater Treatment and Use in Industrial Water Supply. Moscow, Khimiya Publ., 1983. 288 p. (In Russ.).
Кормовые добавки из морских водорослей и продуктов их переработки / под ред. А.В. Подкорытовой. М.: ВНИРО, 2017. 70 с. Feed Additives from Seaweeds and Their Processed Products. Ed by A.V. Podkorytova. Moscow, Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography, 2017. 70 p. (In Russ.).
Макаревич Н.А. Межфазная граница «газ–жидкость–твердое тело». Архангельск: САФУ, 2018. 411 с. Makarevich N.A. Gas-Liquid-Solid Interface Boundary. Arkhangelsk, Northern (Arctic) Federal University Publ., 2018. 411 p. (In Russ.).
Манина Т.С. Получение и исследование высокопористых углеродных сорбентов на основе естественно окисленных углей Кузбасса: дис. ... канд. хим. наук. Кемерово, 2013. 132 с. Manina T.S. Production and Research of Highly Porous Carbon Sorbents Based on Naturally Oxidized Coals of Kuzbass: Cand. Chem. Sci. Diss. Kemerovo, 2013. 132 p. (In Russ.).
Мухин В.М., Курилкин А.А., Клушин В.Н. Применение активного угля, модифицированного гидроксидом калия, в очистке сточной воды на действующем предприятии // Сорбцион. и хроматографич. процессы. 2013. Т. 13, вып. 2. С. 188–191. Mukhin V.M., Kurilkin A.A., Klushin V.N. The Application of Active Carbon Modified by Potassium Hydroxide in the Purification of Waste Water of Functional Entertainment. Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy, 2013, vol. 13, iss. 2, pp. 188–191. (In Russ.).
Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России / под ред. А.В. Тарасова. М.: Металлургия, 2000. 352 с. Mukhin V.M., Tarasov A.V., Klushin V.N. Active Carbons of Russia. Ed. by A.V. Tarasov. Moscow, Metallurgiya Publ., 2000. 352 p. (In Russ.).
Романенко (Хвиюзова) К.А., Богданович Н.И., Канарский А.В. Получение активных углей пиролизом гидролизного лигнина // Изв. вузов. Лесн. журн. 2017. No 4. С. 162–171. Romanenko (Khviyuzova) K.A., Bogdanovich N.I., Kanarskiy A.V. Obtaining of Activated Carbons by Pyrolysis of Hydrolytic Lignin. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2017, no. 4, pp. 162–171. (In Russ.).
Славянский А.К., Шарков В.И., Ливеровский А.А. Химическая технология древесины. Гослесбумиздат, 1962. С. 16–18. Slavyanskij A.K., Sharkov V.I., Liverovskij A.A. Chemical Technology of Wood. Goslesbumizdat Publ., 1962, pp. 16–18. (In Russ.).
Энтеросорбция / под ред. Н.А. Белякова. Л.: Центр сорбционных технологий, 1991. 336 с. Enterosorption. Ed. by N.A. Belyakov. Leningrad, Centre of Sorption Technologies Publ., 1991. 336 p. (In Russ.).
Bansal R.C., Goyal M. Activated Carbon Adsorption. USA, New York, CRC Press, 2005. 520 p. https://doi.org/10.1201/9781420028812
Celis de J., Amadeo N.E., Cukierman A.L. In situ Modification of Activated Carbons Developed from a Native Invasive Wood on Removal of Trace Toxic Metals from Wastewater. Journal of Hazardous Materials, 2009, vol. 161, iss. 1, pp. 217–223. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.03.075
Hayashi J., Kazehaya A., Muroyama K., Watkinson A.P. Preparation of Activated Carbon from Lignin by Chemical Activation. Carbon, 2000, vol. 38, iss. 13, pp. 1873–1878. https://doi.org/10.1016/S0008-6223 (00)00027-0
Nanda S., Dalai A.K., Berruti F., Kozinski J.A. Biochar as an Exceptional Bioresource for Energy, Agronomy, Carbon Sequestration, Activated Carbon and Specialty Materials. Waste and Biomass Valorization, 2016, vol. 7, pp. 201–235. https://doi.org/10.1007/s12649-015-9459-z
Mustranta A. Novel Applications of Lipases. Espoo, University of Turku, VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 83 p.
Ramanujan R.V., Purushotham S., Chia M.H. Processing and Characterization of Activated Carbon Coated Magnetic Particles for Biomedical Applications. Materials Science and Engineering: C, 2007, vol. 27, iss. 4, pp. 659–664. https://doi.org/10.1016/j.msec.2006.06.007
Rivera-Utrilla J., Sanchez-Polo M., Gómez-Serrano V., Álvarez P.M., Alvim-Ferraz M.C.M., Dias J.M. Activated Carbon Modifications to Enhance its Water Treatment Applications. An Overview. Journal of Hazardous Materials, 2011, vol. 187, iss. 1–3, pp. 1–23. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.01.033
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
