В зависимости от состава катализатора, активный уголь, имеет суммарный объем пор по бензолу 0,62-0,86 см 3 /г, сорбционную емкость по метану 0,11-0,18 г/г, удельную поверхность 895-1446 м 2 /г, ионообменную емкость 1,0-1,7 мг-экв/г. Адсорбент может быть использован для решения экологических задач и повышения пожаро- и взрывобезопасности угольных шахт.
Все более и более, окружающая среда, прежде всего атмосфера, загрязняется результатами деятельности человека: работами электростанции, химических и металлургических заводов, общественного и личного транспорта. Содержание токсичных примесей, особенно летом, в воздухе многих городов зачастую превышает предельно допустимые концентрации. Поэтому проблема очистки выбрасываемых в атмосферу газов, весьма актуальна. Решение этой проблемы возможно путем повсеместного использования сорбентов, активно поглощающих вредные соединения. Использование сорбентов, активно поглощающих метан и смеси метана с воздухом, позволит также решить задачу снижения пожаро- и взрывоопасности угольных шахт.
В связи с этим сорбенты должны быть доступными, дешевыми и эффективными.
Рассмотрим новый способ получения активных углей .
Он включает обработку отходов деревообрабатывающей промышленности (опилок хвойных и лиственных пород) импрегнатом: катализатором дегидратации и углефикации и порообразующими добавками, термообработку в интервале 20-550 ° С и последующую отмывку их до нейтральной среды.
Во время углефикации древесины, в условиях термической обработки, создаются условия формирования пор в получаемом угле. Сорбционные свойства получаемых углей направленно регулируются изменением состава используемого импрегната [1-2].
Типичные экспериментальные изотермы сорбции паров бензола полученными активными сорбентами представлены на рисунке.
Изотермы адсорбции паров бензола на полученных углях (см. таблицу) характеризуются крутым подъемом при p/ps Ј 0,05, что указывает на наличие в структуре адсорбента микропор радиусом r=1,5 мм. Дальнейшее поглощение сорбируемого соединения указывает на заполнение бензолом имеющихся у адсорбента мезопор. Изотермы адсорбции – десорбции бензола имеют петлю гистерезиса в интервале p/ps-0,95, характерную для мезопористых адсорбентов. В таблице приведена характеристика полученных сорбентов.
Таблица 1
Характеристика активных углей
|
Катализатор |
Выход адсорбента при t=550 ° С |
Характеристика угля |
|||
|
Удельная поверхность, м 2 /г |
Суммарный объем пор по бензолу, см 3 /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: катализатор углефикации и порообразования;
** - азотсодержащий импрегнат: катализатор углефикации и порообразования.
Угольные адсорбенты активно поглощают ионы тяжелых металлов таких, как свинца, висмута, молибдена, ртути и др, а также газообразные соединения:
бензол, метан, четыреххлористый углерод, сероводород и др.
Содержание в структуре активных углей большой доли микропор обеспечивает их высокую емкость по метану (130 г/г сорбента), что определяет возможность применения полученных активных углей в угольных шахтах для снижения их пожаро- и взрывобезопасности.
Хотелось бы отметить что, активные угли испытывали в качестве сорбентов для очистки водного конденсата и сточных вод тепловых станций от примеси органических соединений: масла и нефтепродуктов (при их содержании 4,5-10 мг/дм 3 ).
В результате проведенных испытаний установлено, что сорбционная активность полученного угля в 1,5 раза выше, чем специальных активных углей марки ДАУ и БАУ, производимых в России, а ориентировочная стоимость разработанного угля в 3 раза ниже. Анализ полученных данных показывает, что активный уголь является универсальным сорбентом, способным поглощать различные газообразные соединения по молеклярно-ситовому механизму, а также извлекать из водных растворов ионы тяжелых металлов путем кулоновского взаимодействия (ионообменная сорбция).
Преимущества способа:
В Беларусии получение активного угля, в настоящее время, отсутствует. Хотя потребность в использовании, безусловно, имеется. Поэтому, исходя из вышеприведенного, организация производства нового универсального сорбента в Беларуси весьма актуальна.
Применение угля для очистки газообразных выбросов и сточных вод различных предприятий позволит существенно улучшить экологическую безопасность и уменьшить риск крупномасштабных техногенных катастроф промышленных объектов.
ЛИТЕРАТУРА