УДК 661.66.3:661.183.2/630.86
В. К. Воробьев, к.х.н., профессор, начальник КИИ МЧС РБ 1
Н. К. Лунева, к.х.н., вед.н.с., зав. лаб.2, И. А. Людчик, м.н.с.2,
Л. И. Петровская, с.н.с.2, Т.И. Езовитова, м.н.с.2,
1 Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь
2 Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси
Дешевый активный уголь для поглощения
вредных веществ
Установлено, что активный уголь в зависимости от состава катализатора
имеет суммарный объем пор по бензолу 0,62- 0,86 см3/г,
сорбционную емкость по метану 0,11-0,18 г/г, удельную поверхность
895-1446 м2/г, ионообменную емкость 1,0-1,7 мг-экв/г. Адсорбент может
быть использован для решения экологических задач и повышения пожаро- и
взрывобезопасности угольных шахт.
Известно, что окружающая среда, прежде всего атмосфера, все более и
более загрязняется результатами деятельности человека: работы
электростанции, химических и металлургических заводов, общественного и
личного транспорта. Содержание токсичных примесей, особенно летом, в
воздухе многих городов зачастую превышает предельно допустимые
концентрации. Поэтому проблема очистки выбрасываемых в атмосферу газов,
загрязняющих атмосферу, весьма актуальна. Решение этой проблемы возможно
путем повсеместного использования сорбентов, активно поглощающих вредные
соединения. Кроме того, использование сорбентов, активно поглощающих
метан и смеси метана с воздухом, позволит решить задачу снижения пожаро-
и взрывоопасности угольных шахт.
Для решения экологических проблем сорбенты должны быть эффективными,
доступными и дешевыми.
Нами разработаны новые активные угли и способы их получения. Способ
получения включает обработку отходов деревообрабатывающей промышленности
(опилок хвойных и лиственных пород) импрегнатом: катализатором
дегидратации и углефикации и порообразующими добавками, термообработку в
интервале 20-550 (С и последующую отмывку их до нейтральной среды. В
условиях термической обработки древесины во время ее углефикации
создаются условия формирования пор в получаемом угле. Сорбционные
свойства получаемых углей направленно регулируются изменением состава
используемого импрегната [1-2].
Типичные экспериментальные изотермы сорбции паров бензола полученными
активными сорбентами представлены на рисунке.
Рис. Изотермы адсорбции паров бензола активным углем
(номер кривой соответствует номеру катализатора таблицы;
Vs –суммарный объем адсорбционных пор; p/ps – относительное давление)
Изотермы адсорбции паров бензола на полученных углях (см. таблицу)
характеризуются крутым подъемом при p/ps ( 0,05, что указывает на
наличие в структуре адсорбента микропор радиусом r=1,5 мм.
Дальнейшее поглощение сорбируемого соединения указывает на заполнение
бензолом имеющихся у адсорбента мезопор. Изотермы адсорбции – десорбции
бензола имеют петлю гистерезиса в интервале p/ps-0,95, характерную для
мезопористых адсорбентов. В таблице приведена характеристика полученных
сорбентов.
Таблица
Характеристика активных углей
Катализатор Выход адсорбента при
c¤r
t
i
i
i
„A]„`„A
??????
??
??
?????Удельная поверхность, м2/г Суммарный объем пор по бензолу, см3/г
Ионо-обменная емкость, мг-экв/г Сорбционная емкость по метану, г/г
1* 50,0 1006 0,62 1,0 0,12
2* 49,0 1105 0,64 1,1 0,14
3** 58,5 1446 0.86 1,3 0,18
4** 56,0 895 0,67 1,8 0,11
* – фосфорсодержащий импрегнат: катализатор углефикации и
порообразования;
** – азотсодержащий импрегнат: катализатор углефикации и
порообразования.
Следует отметить, что угольные адсорбенты активно поглощают бензол,
метан, четыреххлористый углерод, сероводород и др. газообразные
соединения, а также ионы тяжелых металлов: свинца, висмута, молибдена,
ртути и др.
Наличие в структуре активных углей большой доли микропор обеспечивает их
высокую емкость по метану (130 г/г сорбента), что определяет возможность
применения полученных активных углей в угольных шахтах для снижения их
пожаро- и взрывобезопасности.
Кроме того, активные угли испытывали в качестве сорбентов для очистки
водного конденсата и сточных вод тепловых станций от примеси
органических соединений: масла и нефтепродуктов (при их содержании
4,5-10 мг/дм3). В результате проведенных испытаний установлено, что
сорбционная активность полученного угля в 1,5 раза выше, чем специальных
активных углей марки ДАУ и БАУ, производимых в России, а ориентировочная
стоимость разработанного угля в 3 раза ниже.
Анализ полученных данных показывает, что активный уголь является
универсальным сорбентом, способным поглощать различные газообразные
соединения по молеклярно-ситовому механизму, а также извлекать из водных
растворов ионы тяжелых металлов путем кулоновского взаимодействия
(ионообменная сорбция).
Разработанный способ в отличие от известных (3( прост, менее энергоемок,
экологически безопасен, быстр (25–30 минут). В настоящее время получение
активного угля в Беларуси отсутствует. Между тем, потребность в
использовании, безусловно, имеется. Поэтому, исходя из вышеприведенного,
организация производства нового универсального сорбента в Беларуси
весьма актуальна. Применение угля для очистки газообразных выбросов и
сточных вод различных предприятий позволит существенно улучшить
экологическую безопасность и уменьшить риск крупномасштабных техногенных
катастроф промышленных объектов.
ЛИТЕРАТУРА
Luneva N. K., Safonova A. M., Rekachova N. I. etc. “Abstracts of III
International School-seminar” Modern problems of combustion and its
applications.–Minsk, Belarus.–1999.– P. 74-77.
Сафонова А. М., Лунева Н. К., Виноградов Л. И. и др. Новые сорбенты для
мониторинга водотоков на основе модифицированных угольных материалов.
2-ая Международная конференция “Экология и развитие Северо-Запада
России”. С-П–Кронштадт.-1997.–Тезисы докладов.– С. 168-169.
Кинле Х., Барерх Х. Активные угли и их практическое применение. Л.:
Химия, 1984. 214 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
