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-инженерный институт МЧС Республики Беларусь2 Институт общей и неорганической химии

НАН Беларуси Дешевый активный уголь для поглощения вредных веществУстановлено, что активный уголь взависимости от состава катализатораимеет 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. Адсорбент может быть использован длярешения экологических задач и повышения пожаро- и взрывобезопасности угольныхшахт.Известно, что окружающая среда, прежде всего атмосфера,все более и более загрязняется результатами

деятельности человека работыэлектростанции, химических и металлургических заводов, общественного и личноготранспорта. Содержание токсичных примесей, особенно летом, в воздухе многихгородов зачастую превышает предельно допустимые концентрации. Поэтому проблемаочистки 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 сниженияпожаро- и взрывоопасности угольных шахт. 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 катализатором дегидратации и углефикации ипорообразующими добавками, термообработку

в интервале 20-550 С ипоследующую отмывку их до нейтральной среды. В условиях термической обработкидревесины во время ее углефикации создаются условия формирования пор вполучаемом угле. Сорбционные свойства получаемых углей направленно регулируютсяизменением состава используемого импрегната 1-2 .Типичные экспериментальные изотермы сорбции паровбензола полученными активными сорбентами представлены на рисунке. Рис. Изотермы адсорбции паровбензола активным углем номеркривой 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 адсорбентамикропор радиусом r 1,5 мм. Дальнейшее поглощение сорбируемого соединенияуказывает на заполнение бензолом имеющихся у адсорбента мезопор. Изотермыадсорбции десорбции бензола имеют петлю гистерезиса в интервале p ps-0,95,характерную

для мезопористых адсорбентов. В таблице приведена характеристикаполученных сорбентов. ТаблицаХарактеристика активных углей Катализатор Выход адсорбента при 550 С Характеристика угля 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 катализаторуглефикации и порообразования - азотсодержащийимпрегнат катализатор

углефикации и порообразования.Следует отметить, что угольные адсорбенты активнопоглощают 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 микропоробеспечивает их высокую емкость по метану 130 г г сорбента , что определяетвозможность применения полученных активных углей в угольных шахтах для сниженияих пожаро- и взрывобезопасности.

Кроме того, активные угли испытывали в качестве сорбентовдля очистки водного конденсата и сточных вод тепловых станций от примесиорганических соединений масла и нефтепродуктов при их содержании 4,5-10 мг дм3 .В результате проведенных испытаний установлено, что сорбционная активностьполученного угля в 1,5 раза выше, чем специальных активных углей марки ДАУ иБАУ, производимых в России, а ориентировочная стоимость разработанного угля в 3раза ниже.

Анализ полученных данных показывает, что активный угольявляется универсальным сорбентом, способным поглощать различные газообразныесоединения по молеклярно-ситовому механизму, а также извлекать из водныхрастворов ионы тяжелых металлов путем кулоновского взаимодействия ионообменнаясорбция .Разработанный способ в отличие от известных 3 прост, менее энергоемок, экологически безопасен, быстр 25 30 минут . Внастоящее время получение активного угля в

Беларуси отсутствует. Между тем,потребность в использовании, безусловно, имеется. Поэтому, исходя извышеприведенного, организация производства нового универсального сорбента вБеларуси весьма актуальна. Применение угля для очистки газообразных выбросов источных вод различных предприятий позволит существенно улучшить экологическуюбезопасность и уменьшить риск крупномасштабных техногенных катастрофпромышленных объектов. ЛИТЕРАТУРА1. LunevaN.

K Safonova A. M Rekachova N. I. etc. Abstracts of III InternationalSchool-seminar Modern problems of combustion and its applications. Minsk,Belarus. 1999. P. 74-2. Сафонова А. М Лунева Н. К Виноградов Л. И. и др.Новые сорбенты для мониторинга водотоков на основе модифицированных угольныхматериалов. 2-ая Международная конференция Экология и развитие

Северо-ЗападаРоссии . С-П Кронштадт 1997. Тезисы докладов. С. 168-169.3. Кинле Х Барерх Х. Активные угли и их практическоеприменение. Л. Химия, 1984. 214 с.