Адсорбционные свойства модифицированного активного угля

высокоинтенсивной совместной механохимической обработки угля и резины в условиях ударно-сдвигового разрушения значительно снижается температура термического растворения, что и обеспечивает повышение эффективности данного процесса.

В зависимости от соотношения угля и резины в механо-обработанных смесях изменяется выход и состав жидких продуктов (табл.3). Так, при ожи-

жении смесей в высокотемпературной области процесса выход жидких продуктов увеличивается на 7-9 %, при этом в их составе возрастает доля асфальте-нов (рис.1). Прирост выхода асфальтенов за счет механической активации тем больше, чем выше содержание резины в смеси, что подтверждает наличие процессов рекомбинации активных фрагментов эластомера и угля при их совместной механо-химической обработке.

Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что предварительная совместная механохимиче-ская активация бурого угля и резины в условиях высокоинтенсивного ударно-сдвигового разрушения интенсифицирует процесс их термического растворения. При этом выход и состав жидких продуктов зависит от соотношения угля и резины в смеси.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Банин А. Утиль, стоящий выделки // Риск. 1997. №1. С.45-49

2. Салтанов А.В., Павлович Л.Б., Пьянков Б.Ф., Калинина А.В., Гайниева Г.Р. Переработка отработанных резинотехнических изделий в процессе высокотемпературного пиролиза каменного угля // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. Т.9. №1. С. 79-88

3. Бондаренко Н.В., Малолетнев А.С., Головин Г.С. и др. // Химия твердого топлива. 2001. №1. С.50-

61

4. Ramesh K.Sharma, Jianli Yang, John W.Zondlo, Dady B.Dadyburjor. Effect of process conditions on co-liquefaction kinetics of waste tire and coal // Catalysis Today. 1998. №40, P. 307-329

5. Ana M. Mastral, M. Carmen Mayoral, Ramon Murrilo, Marisol Callen, Tomas Garcia, M. Pilar Tejero, and Nuria Torres. Evaluation of synergy in the tire rubber-coal coprocessing // Ind. Eng. Chem. Res. 1998. №37, P. 3545-3550

6. Андрейков Е.И., Амосова И.С., Чупахин О.Н. Термическое растворение резиновой крошки в органических растворителях // Химия твердого топлива. 2003. №4. С.44-50

7. M. Farcasiu, C.M. Smith. Coprocessing of coal and waste rubber //Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem., Preprints 37. 1997.

8. Хренкова Т.М. Механохимическая активация углей. - М.: Недра, 1983. 176 с.

9. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. - М.: Высш.шк., 1988. 312 с.

10. Русьянова Н.Д., Максимова Н.Е., Жданов В.С. и др. Структура и реакционная способность углей // Химия твердого топлива. 1991. №3. С.3-11

11. Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В.А. Химия эластомеров. - М.: Химия, 1981. 376 с.

Авторы статьи:

Сорокина Ольга Валерьевна

- аспирант Институт угля и углехимии СО РАН

Федорова Наталья Ивановна

- канд.хим.наук, старший .научный сотр. иУу СО РАН

Патраков Юрий Федорович

- канд.хим.наук., зав. лаб. химии и химической технологии угля, ИУУ СО РАН

УДК 662.66:541.183

О.С. Гладкова, Н.Ю. Шишлянникова, Т.В. Астракова

АДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННОГО

АКТИВНОГО УГЛЯ

Активные угли различных марок широко используются во многих отраслях промышленности, в том числе и для очистки сточных вод от различных веществ, нарушающих экологическую чистоту водоемов. Однако высокая стоимость их получе-

ния и регенерации, заставляет искать новые, экономически более выгодные технологии промышленного получения активных углей.

Настоящая работа посвящена исследованию сорбционных характеристик активных углей,

полученных на базе углей Кузнецкого угольного бассейна, модифицированных за счет использования улавливаемого реагента - є-капролактама, одного из веществ, сбрасываемых предприятиями города Кемерово со сточными водами.

Химическая технология

131

Для проведения исследований были отобраны образцы углей различной степени метаморфизма: марок “Б” (Баран-датское месторождение), “Д” (ш. Грамотеинская), “Г” (ш. Заречная), “Ж” (ш. Чертинская), “ОС” - р-з Томусинский), “Т” (р-з Междуреченский). Подготовку образцов угля осуществляли путем дробления исходного каменного угля с последующим отсевом фракции диаметром 1-2,8 мм.

Активные угли получали путем трехстадийной обработки исходного каменного угля. На первой стадии каменный уголь подвергался температурной обработке при 600°С в среде инертного газа (аргон). На втором этапе образец, полученный после пиролиза, карбонизовали до температуры 900°С в среде того же инертного газа со скоростью подъема температуры 57 °С/мин. На заключительной стадии полученный карбонизо-ванный остаток активировали водяным паром в массовом соотношении углеродный остаток/вода 1:2 при 900°С.

Сорбционные свойства оценивали при использовании экспресс-методики определения сорбционной емкости по бензолу [1] и по йоду [2]. Было показано [3], что наилучшие показатели сорбционной активности и выходу конечного продукта дает активный уголь, полученный из угля марки “Д”, имеющего следующие характеристики: показатель отражения вит-ринита (Ио)-0,56%;

содержание элемента на сухое беззольное состояние: С1а* -78,6%; Н13* - 5,6%; (О+М+Я)" -15,8%;

влага аналитической пробы ^а) - 6,2%;

зольность на сухое состояние (А1) - 2,4%;

выход летучих веществ на сухое беззольное состояние (У13*) - 40,8%.

В работе [4] показано, что процесс регенерации промышленного активного угля, содер-

жащего сорбированный капролактам, может быть совмещен с процессом его модификации.

Капролактам сорбировали активным углем из 1%-ного водного раствора капролактама в соотношении активный уголь/раствор капролактама 1:100 в течение 24 часов, периодически встряхивая. Затем уголь отфильтровывали, полученный образец прогревали на воздухе при температуре 250°С в течение 3 часов, карбонизова-

г 6001

8

I 400'

М —

х 1“

0) 1

§ 200'

и

ли и активировали по методике, указанной выше. После каждой стадии подготовки определяли сорбционную активность полученных образцов.

Полученный модифицированный активный уголь показал достаточно высокие сорбционные характеристики, превышающие требования к промышленным активным углям. Так сорбция по бензолу у опытного образца составила 275 мг/г, против 150 мг/г у КАД-йодного, 180 мг/г у АГ-ОВ и 160 у БАУ [5]. В связи с этим целесообраз-

но было исследовать влияние аналогичных повторных модификаций угля.

Результаты сорбции бензола на этих углеродных образцах приведены на рисунке 1.

Приведенные на рисунке 1 данные свидетельствуют о том, что неоднократная модификация угля увеличивает сорбционную активность полученных образцов. Сорбция по бензолу каждого из полученных образцов модифицированного актив-

Iі 1 I 1 1 I

ного угля значительно превышает значения промышленно выпускаемых и широко применяемых марок угля, что дает дополнительные возможности применения получаемых модифицированных активных углей.

Наряду с определением сорбции по бензолу была определена сорбция по йоду. Результаты приведены на рис.2.

Способность к сорбции йода углями, полученными нами, оказалась на уровне и выше, чем у промышленно-получаемых активных углей

КУ АУ АУ-м АУ2м АУ-Зм оЕращ

Рис.1 Сорбция бензола образцами: КУ - исходный каменный уголь, АУ- активированный уголь, АУ-м - активированный модифицированный уголь, АУ-2м - дважды модифицированный уголь, АУ-3м - трижды модифицированный уголь

120 т

5 80-

;= I

^ '

К

ё 40-

о .

о

0 т——I———I———I———I———I

КУ АУ АУ-м АУ-2м АУ-Змобразец Рис. 2. Сорбция йода образцами: КУ - исходный каменный уголь, АУ - активированный уголь, АУ-м - активированный модифицированный уголь, АУ-2м - дважды модифицированный уголь, АУ-3м -трижды модифицированный уголь

АГ-ЗВ (не менее 55%), УАФ (не менее 70%), КАД-молотый (не менее 80%) [6], и так же повышается при повторных модификациях угля. Увеличение сорбционной активности по йоду на каждой последующей стадии составляет 10-20 %. Прирост по

сорбции бензола на тех же образцах - 80-100 мг/г.

Таким образом, исследования показали, что совмещение процесса регенерации активного угля с его модифицикацией позволяет наряду с улучшением технологического процесса по-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

лучить углеродные сорбенты, имеющие сорбционную активность, как по бензолу, так и по йоду на уровне и даже выше промышленно выпускаемых и широко применяемых марок АГ-ОВ, КАД-йодный, БАУ, АГ-ЗВ, УАФ, КАД-молотый.

1. Глузман Л.Д., Эдельман И.И. Лабораторный контроль коксохимического производства. Харьков: Гос. ун-т изд-во литер. по черной и цветной металлургии, 1957. 636 с.

2. ГОСТ 6217-74 Уголь активный древесный дробленый.

3. Гладкова О.С. // Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции «Научное творчество молодежи». Ч. 1 - Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2004. - С. 26-27.

4. Астракова Т.В., Юстратов В.П., Кряжев Ю.Г., Шишлянникова Н.Ю. // ХТТ. 2003. №5. С. 32-38.

5. Мухин. В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. М.: Металлургия, 2000. 352 с.

6. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч.1 - С.-Пб.: АНО НПО «Мир и семья», АНО НПО «Профессионал», 2002. - 988 с.

Авторы статьи:

Гладкова Шишлянникова

Ольга Сергеевна Нина Юрьевна

- аспирант Института угля и углехи- - канд. хим. наук., ст. науч. сотр. лаб.

мии СО РАН химии и химической технологии

угля ИУУ СО РАН

Астракова Татьяна Валентиновна канд. хим. наук., доцент каф. общ. и неорг. химии КемТИПП