Реферат: Дешевый активный уголь для поглощения вредных веществ

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-инженерныйинститут МЧС Республики Беларусь

2 Институт общей инеорганической 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, сорбционнуюемкость по метану 0,11-0,18 г/г, удельную поверхность 895-1446 м2/г,ионообменную емкость 1,0-1,7 мг-экв/г. Адсорбентможет быть использован для решения экологических задач и повышения пожаро — и взрывобезопасности угольных шахт.

Известно, что окружающая среда, прежде всегоатмосфера, все более и более загрязняется результатами деятельности человека:работы электростанции, химических и металлургических заводов, общественного иличного транспорта. Содержание токсичных примесей, особенно летом, в воздухемногих городов зачастую превышает предельно допустимые концентрации. Поэтомупроблема очистки выбрасываемых в атмосферу газов, загрязняющих атмосферу,весьма актуальна. Решение этой проблемы возможно путем повсеместного использованиясорбентов, активно поглощающих вредные соединения. Кроме того, использованиесорбентов, активно поглощающих метан и смеси метана с воздухом, позволит решитьзадачу снижения пожаро — и взрывоопасности угольныхшахт.

Длярешения экологических проблем сорбенты должны быть  эффективными, доступными и дешевыми.

Намиразработаны новые активные угли и способы их получения. Способ получениявключает обработку отходов деревообрабатывающей промышленности (опилок хвойныхи лиственных пород) импрегнатом: катализаторомдегидратации и углефикации и порообразующимидобавками, термообработку в интервале 20-550 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

С и последующую отмывку ихдо нейтральной среды. В условиях термической обработки древесины во время ее углефикации создаются условия формирования пор в получаемомугле. Сорбционные свойства получаемых углей направленно регулируются изменениемсостава используемого импрегната [1-2].

Типичные экспериментальныеизотермы сорбции паров бензола полученными активными сорбентами представлены нарисунке.

Рис. Изотермы адсорбции паровбензола активным углем(номеркривой соответствует номеру катализатора таблицы;

Vs–суммарный объем адсорбционных пор; p/ps– относительное давление)

Изотермы адсорбции паровбензола на полученных углях (см. таблицу) характеризуются крутым подъемом при p/ps<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">£

0,05, что указывает наналичие в структуре адсорбента микропор радиусом       r=1,5 мм. Дальнейшеепоглощение сорбируемого соединения указывает назаполнение бензолом имеющихся у адсорбента мезопор.Изотермы адсорбции – десорбции бензола имеют петлю гистерезиса в интервале p/ps-0,95, характерную для мезопористыхадсорбентов. В таблице приведена характеристика полученных сорбентов.ТаблицаХарактеристика активных углей

Катализатор

Выход      адсорбента при

550 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

С Характеристика угля

Удельная поверхность, м2/г

Суммарный объем пор по бензолу, см3/г

Ионо-обменнаяемкость, 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 углефикациии порообразования;

** — азотсодержащий импрегнат: катализатор углефикации и порообразования.

Следует отметить, что угольные адсорбенты активнопоглощают бензол, метан, четыреххлористый углерод, сероводород и др. газообразныесоединения, а также ионы тяжелых металлов: свинца, висмута, молибдена, ртути идр.

Наличие в структуре активных углей большой долимикропор обеспечивает их высокую емкость по метану (130 г/г сорбента), чтоопределяет возможность применения полученных активных углей в угольных шахтахдля снижения их пожаро — и взрывобезопасности.

Кроме того, активные угли испытывали в качествесорбентов для очистки водного конденсата и сточных вод тепловых станций отпримеси органических соединений: масла и нефтепродуктов (при их содержании4,5-10 мг/дм3). В результате проведенных испытаний установлено, чтосорбционная активность полученного угля в 1,5 раза выше, чем специальныхактивных углей марки ДАУ и БАУ, производимых в России, а ориентировочнаястоимость разработанного угля в 3 раза ниже.

Анализ полученных данных показывает, что активныйуголь является универсальным сорбентом, способным поглощать различныегазообразные соединения по молеклярно-ситовомумеханизму, а также извлекать из водных растворов ионы тяжелых металлов путем кулоновскоговзаимодействия (ионообменная сорбция).

Разработанный способ в отличие от известных <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">[

3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">]прост, менее энергоемок, экологически безопасен, быстр (25–30 минут). В настоящеевремя получение активного угля в Беларуси отсутствует. Между тем, потребность виспользовании, безусловно, имеется. Поэтому, исходя из вышеприведенного,организация производства нового универсального сорбента в Беларуси весьмаактуальна. Применение угля для очистки газообразных выбросов и сточных вод различныхпредприятий позволит существенно улучшить экологическую безопасность иуменьшить риск крупномасштабных техногенных катастроф промышленных объектов. ЛИТЕРАТУРА

1.<span Times New Roman"">                

LunevaN. K., Safonova A.M., Rekachova N. I. etc. “Abstracts of IIIInternational School-seminar” Modern problems of combustion and itsapplications.–Minsk, Belarus.–1999.– P. 74-77.

2.<span Times New Roman"">                

Северо-Запада России”. С-П–Кронштадт.-1997.–Тезисыдокладов.– С. 168-169.

3.<span Times New Roman"">                

Кинле Х., БарерхХ. Активные угли и их практическое применение. Л.: Химия, 1984. 214 с.