CC BY
79
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУЧЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ И СУЛЬФОУГЛЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ Мирзатиллаев Г.А.1, Гулямова Г.М.2, Назаров К.К.3
'Мирзатиллаев Голибжон Акмал угли — студент, кафедра биотехнологии;
2Гулямова Гулнора Мухитдиновна - старший преподаватель, кафедра безопасности жизнедеятельности;
3Назаров Комолжон Каримович - кандидат биологических наук, доцент, кафедра биотехнологии, Ташкентский государственный технический университет им. Ислама Каримова, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: приводится производство АУ и сульфоугля на основе Ангренского бурого угля, практическое налаживание производства которых, в промышленном масштабе, в первую очередь, позволит отказаться от покупок из-за рубежа.
Ключевые слова: активированный уголь, сульфоуголь, деминерализация, ГОСТ, сорбция, ионообмен, госсиполовая смола, бурый уголь, импортозамещение.
УДК 504.05+57.4(575.')
Для сорбции из водных растворов, прежде всего, используются углеродные сорбенты, активированные угли (АУ) и сульфоугли.
Имеется большой научно-практический опыт по созданию, исследованию и испытанию сорбционно-ионообменников для очистки природных и сточных вод. Ранее авторы занимались исследованиями по активации местных природных ресурсов для разработки технологий получения сорбционно-ионообменных материалов с высокими техническими показателями.
Известно, что промышленный АУ, получаемый из бурого угля, не удовлетворяет возрастающей потребности в промышленности. Показано, что добавки 8-15% нефтяных остатков (например, асфальтеновых концентратов) существенно улучшают свойства сорбентов, не меняя технологии их получения [1].
АУ [2] получают обычно из торфа, бурого, каменного угля, антрацита, древесного материала, отходов бумажного производства, кожевенной промышленности и веществ животного происхождения. Их можно производить также из скорлупы кокосовых и других орехов.
На масложировых комбинатах, где получают фармакопейные пищевые масла, скорлупа фруктовых косточек является многотоннажным отходом. Для производства АУ наибольший интерес представляет и скорлупа абрикосовых косточек, персиков, сливы, грецкого ореха. Преимущества их заключаются в низкой стоимости, транспортабельности, экологичности, а также большой распространенности в Центрально-Азиатском регионе.
Был получен [3] осветляющий АУ марки ААУО-1 на основе мелкодисперсного Ангренского угля, предназначенный для очистки сиропов в сахарорафинадной промышленности и растворов в производстве органических кислот, масел и жиров. Технические характеристики, соответствуют требованиями ГОСТа 4453-74 [4].
Следует указать, что в статических условиях сорбционную активность АУ можно определять взвешиванием навески образца массой 1 г, с точностью до 0,002 г. Образец помещают в коническую колбу объемом 250 мл и заливают его 100 мл 0,1н раствора йода. С помощью магнитной мешалки образец тщательно перемешивается в течение 15-20 мин. После этого 0,1н раствором тиосульфата натрия в присутствии 1%-ного водного раствора крахмала, проводится титрование.
Ошибка эксперимента не более ±0,3% при содержании влаги в образце от 1 до 10% и ±0,4% при содержании влаги в образце от 10 до 25%.
Таким образом, предлагаемый способ получения гранулированного АУ позволяет получить продукт, обладающий достаточно высокой прочностью на раздавливание и хорошим выходом продукции.
Предлагаемый способ получения гранулированного АУ менее материалоемок и энергоемок, а использование этого угля в качестве сорбционного материала позволяет повысить кратность использования с регенерацией, сохраняя необходимую прочность и сорбционную активность.
Нетрадиционным сырьем, которое еще не нашло применение в промышленности, могут быть косточки, скорлупы различных плодовых деревьев (абрикос, миндаль, грецкий орех, персик, слива и др.), которые в настоящее время выбрасываются как отходы.
Разработаны способы комплексного использования отходов (скорлупа косточек абрикоса, миндаля, грецкого ореха и др.) для получения высококачественных АУ, неиспользуемых в промышленности. Новые АУ по ряду физико-химических характеристик и сорбционной способности находятся на уровне промышленных образцов. Разработана опытно-промышленная установка для получения зерненных и порошкообразных АУ на основе скорлупы косточек абрикоса, миндаля, грецкого ореха, а также щепок древесины.
Опытно-промышленная установка для получения гранулированных и порошкообразных АУ имеет проектную производительность 150 т/г.
АУ марки ДАК на основе растительного сырья предназначается для сорбции из газообразных и жидких сред, а также для других целей. Уголь активный осветляющий порошкообразный марки ОУ-А на основе растительного сырья предназначен для очистки сиропов в сахарорафинадной промышленности, воды и растворов в производстве органических кислот, масел и жиров [4, 5].
Разработан способ получения сульфоугля с высокой механической прочностью при применении сорбционной установки с упрощением процесса и с увеличением выхода целевого продукта.
Получение сульфоугля, в котором с целью, повышения сорбционной емкости и механической прочности, измельченный бурый уголь гранулируют в присутствии водного раствора госсиполовой смолы (ГС), пропитывают окисью серы, сушат, карбонизуют и активируют при температуре 650-700°С в течение 15-30 мин.
ГС заодно используют в качестве связующей добавки для повышения прочности гранул, применяют ее в виде растворенной в 0,1н водном растворе №ОН при температуре 60°С и пропитанной окисью серы. Пылевидная часть (менее 1 мм) Ангренского бурого угля, при соотношении угольная пыль : раствор ГС, которое составляет 71 : 29 мас.% соответственно, методом экструзии в виде пасты пропускается через отверстия прессованием и выходит в виде пластичных струек. Сушку ведут во вращающемся барабане, при температуре 100-150°С, в течение 0,75-1 ч. Карбонизуют во вращающейся печи до температуры 650-700°С в течение 1530 мин.
Анализы данных показывают, что при осуществлении процессов по вышеуказанным параметрам, получается сульфоуголь с высокой механической прочностью и хорошими ионообменными свойствами, удовлетворяющими требованиям современных стандартов.
Сравнение сульфоугля с известными аналогами показал, что механические и ионообменные показатели значительно выше, чем у используемых сульфоуглей в настоящее время в народном хозяйстве.
Предложена технология получения сульфоугля, состоящего в основном из Ангренского бурого угля, ГС и серной кислоты с повышенной обменной емкостью, доходящей до 3-4 мг-экв/г [6].
Ожидаемые результаты от использования сульфоугля:
а) обеспечение лучшей очистки при водоподготовке в котельных теплоцентралей;
б) способствование улучшению чистоты технической воды с доведением до санитарных норм;
в) экономическая эффективность от использования местного сульфоугля в качестве импортозамещения для водоподготовки, которая составит 2 млн. сумов за 1 тонну.
Организация производства сорбционно-ионообменников различных марок в стране на основе Ангренского бурого угля и производственных отходов растительного происхождения позволит получить экономию валютных средств и способствует созданию новых рабочих мест. Производство сульфоугля на основе Ангренского бурого угля, а также углей Босунского и Шаргунского образца в промышленном масштабе позволит отказаться от покупок из-за рубежа дорогостоящих АУ.
Таким образом, использованием местных углей и ГС впервые разрабо-тан способ производства АУ, обладающих повышенной прочностью и сорбционно-ионообменной активностью и сульфоуголь, предназначенных для сорбции вредных веществ из жидкостей. Исследованием подтверждена перспективность модификации углеродных сорбентов различными органическими соединениями с целью формирования новых физико-химических, механических, сорбционных свойств и способных заменить импортные аналоги сульфоугля.
Список литературы
1. Поконова Ю.В. Высокоэффективные углеродные сорбенты из нефтяных остатков. Сер. «Нефтепереработка и сланцехимия». М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986. 56 с.
2. Колышкин Д.А., Михайлова К.К. Активированные угли. Л.: Химия, 1972. 57 с.
3. Кудратов А.М. Разработка технологии получения новых видов сорбентов на основе бурого угля Ангренского месторождения // Горный вестник Узбекистана, 2006. № 2. С. 35-40.
4. Кудратов А.М. Технология получения осветляющего адсорбента активированного угля марки ААУО-1 // Каталог I Республиканской ярмарки инновационных идей, технологий и проектов. Т., 2008. С. 65-66.
5. Кудратов А.М. Активированный уголь марки ААУ-2 // Каталог I Республиканской ярмарки инновационных идей, технологий и проектов. Т., 2008. С. 65.
6. Кудратов А.М., Салимов З.С. Технология получения сульфоугля для очистки воды // Каталог III Республиканской ярмарки инновационных идей, технологий и проектов. Т., 2010. С. 51.
