CC BY
29
Библиографический список
1. Datta, R. Technology and economic potential of poly(lactic acid) and lactic acid derivatives / Datta, R., Tsai, S., Bonsignore, P., Moon, S. H., and Frank, J. H.// FEMS Microbiol. Rev.- 1995. - № 16. Р. 221-231
2. Wee, Y. J. Batch and repeated batch production of L(^)-lactic acid by En-terococcus faecalis RKY1 using wood hydrolyzate and corn steep liquor/ Y. J. Wee, J. S. Yun, , D. Kim, , H. W. Ryu, //J. Ind. Microbiol. Biotechnol. - 2006. -№ 33, Р. 431-435
3. R. Datta, Lactic acid: recent advances in products, processes and technologies—a review / Datta R., Henry M. J. Chem. Technol. Biotechnol. - 2006. -№, 81. - Р. 1119-1129
4. Низовкин В. К. Эбулиостатический метод определения редуцирующих сахаров / В. К. Низовкин, И.З. Емельянова // Журнал прикладной химии. 1959. Т. 32. № 11.С. 2516-2521
УДК 661.6.183
Е. В. Зенькова, К. С. Салюк. Руководитель В.Н. Клушин
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА АКТИВНЫХ УГЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗ ФРАГМЕНТОВ УТИЛЬНОЙ МЕБЕЛИ
Исследовано влияние ряда добавок в базовую сырьевую композицию массового состава (пенополиуретан:серная кислота):мука ДСП = (1:1,6):0,73 на технические характеристики и пористую структуру активных углей, получаемых методом парогазовой активации. Выявлен положительный эффект использования KOH.
The influence of a number of supplements to the basic raw material composition of mass composition (Polyurethane:H2SO4):Chipboard = (1:1,6):0,73 on the technical specifications and porous structure of active carbons, received by the method of gas-vapor activation. Identified positive effect of the use of KOH.
Проблеме утилизации отходов полиуретана уделяют большое внимание во всех развитых странах в виду их значительной массы: только в России ежегодно образуется около 750 тыс. т. полимерных отходов, из которых находят использование примерно 10 %. Переработке подвергают, главным образом, отходы производства и лишь некоторые отходы потребления.
Эффективность утилизации отходов полимеров путем их переработки на активные угли подтверждена рядом разработок, выполненных в последние годы в мире и, в частности, в РХТУ им. Д. И. Менделеева [1-3]. В этой связи представляет перспективу вовлечение в такую переработку фрагментов утильной мебели, сжигаемых или захороняемых в настоящее время на свалках и полигонах. Названные фрагменты вышедшей из эксплуатации бытовой и офисной мебели представляют собой в основном кусковые материалы, выполненные из ДСП и пенополиуретана. Согласно имеющимся оценкам [4], такая переработка, ориентированная на использование отходов и в ряде случаев отличающаяся упрощённостью технологии, обещает существенную эколого-экономическую эффективность, обусловленную, в частности, хорошими показателями пористой структуры получаемого методом паровой активации продукта (табл. 1).
Табл. 1. Технические характеристики активатов базового состава
Время активации при 800 0С, мин ZVH2O, см3/г VS, г/см3 Амг, мг/г
СбНб CCI4 H2O
10 мин 0,34-0,62 0,066 0,075-0, 1264 0,08-0,123 1,17
30 мин 0,31-1,12 0,072 0,085 0,340 38,00-48,00
Примечание: Х^то - суммарного объема пор по воде; Vs - объемы сорбирующих пор по бензолу ^зС6Н6), четыреххлористому углероду ^8СС14) и парам воды ^8Н20), Амг - адсорбционной активности по метиле-новому голубому
Данные табл. 1 свидетельствуют, что для образцов со временем активации 10 мин показатель суммарной пористости по воде (ХVH2O) близок таковому активного угля промышленного производства марки АР-3 (0,7
см /г), а для образцов со временем активации 30 мин он существенно пре-
3
вышает его, как для угля АР-3, так и для угля СКТ-3 (0,8 см /г).
Практикуют в основном два метода получения активного угля -физическая и химическая активация. Физическая активация включает 2 этапа термообработки сырья - его карбонизацию и последующую активацию карбонизата обычно диоксидом углерода и/или водяным паром. При химической активации оба этапа осуществляют одновременно. Физическую активацию практикуют чаще, однако в ряде работ [5, 6] при получении продуктов с высокоразвитой удельной поверхностью использована химическая активация.
Для достижения этой цели нами в качестве активирующих агентов использован ряд перечисленных ниже добавок, водными растворами которых пропитывали (или смешивали с их сухими порошками) карбонизаты (700 оС с 30-минутной выдержкой при этой температуре) сырьевой композиции базового состава, которые после сушки при температуре 110 оС подвергали активации в охарактеризованных выше условиях. Полученные результаты приведены в табл. 2.
Табл. 2. Сравнительная характеристика активных углей с добавками
Образец с добавкой Условия активации оС/ т - время выдержки, мин Степень обгара, % ZVH2O, см3/г VS, г/см3 Амг, мг/г
C6H6 CCI4 H2O
1 2 3 4 5 6 7 8
1. KOH (сухой) 800 0С/ 0 мин 27,55 0,641 0,146 0,247 0,248 100,133
2. HCl (раствор) 800 0С/ 0 мин 50,8 0,261 0,086 0,090 0,085 23,349
1 2 3 4 5 6 7 8
3. NaOH (раствор) 800 0С/ 0 мин 21,1 0,476 0,083 0,198 0,195 28,884
4. K2CO3 (раствор) 800 0С/ 0 мин 61,2 0,376 0,046 0,024 0,306 93,233
5. K2CO3 (сухой) 800 0С/ 0 мин 62,2 0,163 0,039 0,015 0,109 6,590
6. NaCl (раствор) 800 0С/ 0 мин 27,6 0,188 0,053 0,017 0,118 10,109
7. H3PO4 (раствор) 700 °С/ 30 мин 49,44 0,209 0,054 0,022 0,133 0,299
8. H3PO4 (раствор) 800 0С/ 20 мин 50,77 0,200 0,054 0,079 0,067 0,599
Как следует из табл. 2, по всем исследованным показателям образец 1, полученный с добавкой КОН, значительно превосходит остальные об-
разцы. Кроме того, показатель суммарного объема пор по воде этого образца превосходит таковой производимого в Бельгии активного угля коммерческой марки F400 (XVH2O = 0,52 см /г), получаемого активацией водяным паром битуминозного каменного угля и широко используемого в Европе и США для очистки воды.
Таким образом, использование мелкокристаллического KOH в производстве активных углей из мебельных отходов пенополиуретана и ДСП является эффективным средством развития пористой структуры и удельной поверхности целевых продуктов.
Библиографический список
1. Хомутов А.Н., Клушин В.Н., Мухин В.М. Патент РФ № 2346889. Способ получения активного угля. // Бюллетень № 5. Опубликован 20.02.2009 г. Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент).
2. Kartel M.T., Sych N.V., Tsyba M.M. et al. Preparation of porous carbons by chemical activation of polyethyleneterephthalate. Carbon. 2006. V. 44, p. 1019-1022.
3. Hayashi J., Yamamoto N., Horikawa T. et al. Preparation and characterization of high-specific-surface-area activated carbons from K2CO3-treated waste polyurethane. Journal of Colloid and Interface Science. 2005. V. 281, p. 437-443.
4. Зенькова Е.В., Рыжкова О.Д., Клушин В.Н. Влияние длительности пиролиза на технические характеристики карбонизатов сырьевой композиции на базе порошка ДСП и продукта растворения пенополиуретана в серной кислоте. Труды междунар. конф. «Успехи в химии и химической технологии». М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012, том XXVI, № 10 (139), с. 119-121.
5. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Martinez-Alonso A. Synthetic carbons activated with phosphoric acid II. Porous structure // Carbon. - 2002. - Vol. 40. P. 1507-1519.
6. Lian F., Xing В., Zhu L. Comparative study on composition, structure, and adsorption behavior of activated carbons derived from different synthetic waste polymers // Journal of colloid and interface science. - 2011. - Vol. 360. P. 725-730.
