АДСОРБЕНТЫ, АКТИВИРУЕМЫЕ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ, ПОЛУЧЕННЫХ В ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ

АННОТАЦИЯ

Согласно полученным результатам, было определено содержание влаги в угольных адсорбентах, полученных при различных однородных температурах на основе древесного ствола, находилось в пределах 1,7-2,9%. Следовательно, древесные угли не поглощают молекулы воды в больших количествах, это связано с тем, что количество органических функциональных (-OH, -NH₂, -COOH и т.д.) групп, обладающих гидрофильной пластичностью, в адсорбентах из древесных углей, полученных при высоких температурах, уменьшается из-за того, что они очень низкие.

ABSTRACT

According to the results obtained, the moisture content in coal adsorbents obtained at various homogeneous temperatures based on a tree trunk was determined to be in the range of 1.7-2.9%. Consequently, charcoal does not absorb water molecules in large quantities, this is due to the fact that the number of organic functional (-OH, -NH₂, -COOH, etc.) groups with hydrophilic plasticity in adsorbents from charcoal obtained at high temperatures decreases due to the fact that they are very low.

Ключевые слова: растительное сырье, активированный уголь, окислительные газы, биополимеры целлюлозы, синтез, неорганические соединения, биомасса, пиролиз, биохимические свойства, токсичные газы, фотодеградация.

Keywords: vegetable raw materials, activated carbon, oxidizing gases, cellulose biopolymers, synthesis, inorganic compounds, biomass, pyrolysis, biochemical properties, toxic gases, photodegradation.

Сложно представить нашу жизнь без добычи и использования нефти. При различных работах, связанных с производством, транспортировкой либо эксплуатацией разнообразных жидкостей, таких как топливо или кислоты, могут возникать неконтролируемые утечки. Неоценимую помощь в этом случае оказывают наборы сорбентов. На промышленных предприятиях, где высок риск утечки вредных веществ, применяют универсальные профессиональные сорбенты для масел, нефти, воды и химикатов.

Текущая экологическая ситуация и состояние природоохранной деятельности в Республике Узбекистан способствуют не только ускоренной разработке и принятию рационального природопользования и эффективных мер по охране окружающей среды, но и решению актуальных научных проблем, в частности, гидролиза и гидролиза путем выращивания водорослей, водных и болотных растений. это также требует решения соответствующих биотехнологий очистки воды других производств. В настоящее время большое значение приобрела проблема биологической очистки сточных вод, т. е. использования биоценоза очистных сооружений в качестве источников питания для устранения органических и неорганических загрязнителей. Однако используются биологические водоемы, где качество и характер сточных вод влияют на рост и развитие, а также на состав гидробионтов и, в конечном итоге, на интенсивность очистки сточных вод.

При добыче сточные воды, в основном на нефтяных месторождениях, заслуживают первичной обработки, на которую в основном сильно влияют состав и окружающая среда из крови. Потому что вода, движущаяся в слое, насыщается различными минералами и выходит на поверхность Земли. Без их обработки невозможно поддерживать какой-либо процесс. Они зависят от содержащихся в них ионов, солей и остаточных веществ, которые делают водную среду агрессивной. Это приводит к различным проблемам при разработке, включая отказ технологической системы, поломку оборудования. Поэтому в статье хочу показать, что в промышленности по вопросу очистки воды активированные адсорбенты на основе растительных отходов берут экспериментально и применяют в производстве.  

Адсорбенты с активированным углем, которые в настоящее время используются в промышленных масштабах, производятся на основе бурого угля и каменного угля, а также из ствола дерева, поскольку процесс активации с использованием карбонизации и окислительных газов приводит к образованию пористой структуры. Коммерческие активированные угли относительно дороги, поэтому проводятся исследования, основанные на использовании нового сырья и биомассы, благодаря высокому годовому приросту производства целлюлозных биополимеров и других полимеров сырьем для производства активированного угля служат различные отходы. Они дешевые, экогичные, возобновляемы и являются источником сырья. Для эффективного производства активированного угля используются различные отходы. В исследованиях они были получены путем химической активации материалов с активированным углем с помощью KOH и K₂CO₃ и использовались для извлечения ионов меди из водного раствора [1]. В свою очередь, Ghorba ни и др. они использовали активированный уголь из сахарной свеклы для адсорбции ионов хрома (VI) [2]. Другая группа исследователей получила порошкообразные углеродные адсорбенты из биомассы Leucaena leucocephala для разделения ионов кадмия [3]. В другом исследовании для адсорбции эозинового желтого красителя использовался активированный уголь из чайных отходов [4]. Другие исследователи [5,6] изучали обесцвечивание водных растворов метиленового синего и Конго-красного в активированном угле из рисовой соломы и кофейных отходов соответственно. В другой научной работе активированный уголь был получен из переработанных древесных композитов и пропитан 4-хлор-2-метилфеноксиуксусной кислотой из водных растворов [7]. Некоторые исследователи работали над созданием гибридных материалов на основе активированного угля и других компонентов в зависимости от области применения. В частности, он выполнил синтез активированного угля из кукурузного молока, а затем обогатил продукт SnO₂ и использовал его для фотодеградации метиленового синего под воздействием солнечного света [8].

Исходя из методов исследования обнаружено около 99% от общей массы ствола дерева состоит в основном из органических веществ. Химический элементный состав древесной части разных стволов деревьев будет практически одинаковым. Сухая древесная часть деревьев состоит в среднем из элементов углерода 49%, кислорода 44%, водорода 6%, азота 0,1-0,3%. Эти элементы в основном образуют органические соединения, такие как целлюлоза, лигнин и гемицеллюлоза. Помимо этих органических веществ, в стволе дерева также содержатся летучие дубильные вещества, смолы, пектин, масла и другие органические соединения, которые в небольших количествах растворимы в воде, спирте или эфире. При сжигании древесины образуется неорганическое вещество в виде золы. Зола содержит в основном соединения кальция, калия, натрия, магния и других элементов [12]. Высокое содержание органических соединений в стволе дерева (99%) позволяет получать из них адсорбенты с низкой зольностью, высокой прочностью, очень высокой адсорбционной активностью с гидрофобными свойствами. Поэтому получение термических и парогазовых адсорбентов с активированным углем на основе отходов местных пней позволит сэкономить валютные средства нашей страны, а применение этих адсорбентов в различных отраслях промышленности позволит решить экологические проблемы.

Кроме того, тутовое дерево часто встречается по краям сельскохозяйственных угодий. Лист этого растения является основным кормом шелкопряда тутового шелкопряда. Во время кормления тутового шелкопряда срезается большое количество новых стеблей тутового дерева. В этом процессе новый стебель образуется как отходы, а вторичное сырье этого растения также используется в качестве топлива.

Можно сказать что результате исследование структура и свойства активированного угля биохимический состав зависит от природы предшественника, который определяет динамику процесса пиролиза, производительность, трение и зольность [9,10]. Для производства активированного угля предпочтительнее сырье с достаточно высоким содержанием углерода и низким процентом неорганических соединений. Использование сельскохозяйственного сырья и биомассы способствует устойчивости производства активированного угля. Он также снижает выбросы различных токсичных газов из-за более низкого содержания серы и азота по сравнению с добываемым углем [11].

Исходя из вышеизложенного, в качестве объекта исследования были выбраны растительные отходы, встречающиеся на территории нашей республики. На основе этого углеродсодержащего вторичного сырья с помощью метода физической активации были получены угольные адсорбенты.

В процессе пиролиза высушенный образец в количестве около 100 г подвергали термической обработке в лабораторном аппарате (рис.1).

Рисунок 1. Лабораторное устройство пиролиза растительного сырья:

1) аргоновая трубка; 2) трубка для подачи смеси аргона и водяного пара; 3) парогенератор; 4) электрический нагреватель; 5) реактор; 6) арматурное кольцо; 7) реакционная чашка с перфорированным дном; 8) сырье; 9) газоразрядная трубка; 10) термопара; 11) КС–2 прибора; 12) манометр; 13) газоанализатор; 14, 15, 16) вентиляторы; 17) расходомер.

Для этого образец с определенной массой помещают в стакан (7) в пиролизной камере. Затем с помощью вентилей (14, 15, 16) камера очищается аргоном для поддержания инертной среды. Температура в камере контролируется термодатчиком (10), а давление-манометром (12). Камера нагревается электрическим нагревателем (11). Он оснащен трубкой подачи водяного пара в камеру (3). В этой камере происходит термическая активация сгоревшего угольного материала водяным паром.

Исходя из итогов исследование можно сказать в заключение использование насыщенных и ненасыщенных углеводородов (СН₄, С₂Н₆, С₂Н₄, С₂Н₂ и т. д.) В составе газов, образующихся при пиролизе, для большинства других органических синтезов или в качестве топлива для процесса пиролиза может гарантировать отсутствие образования отходов. Вещества, разлагающиеся в жидком виде (в основном СН₃ОН), могут использоваться для синтеза органических соединений. Порошкообразный уголь, образующийся после дробления, когда уголь разделяется на фракции, доводя адсорбенты до определенного размера через сита, можно использовать для получения угольных адсорбентов в виде гранул или экологически чистых угольных брикетов.

Список литературы:

1. Özsin G., Kılıç M., Apaydın-Varol E., Pütün A.E. Chemically activated carbon production from agricultural waste of chickpea and its application for heavy metal adsorption: Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies. Appl. Water Sci. 2019;9:56. doi:10.1007/s13201-019-0942-8.
2. Ghorbani F., Kamari S., Zamani S., Akbari S., Salehi M. Optimization and modeling of aqueous Cr(VI) adsorption onto activated carbon prepared from sugar beet bagasse agricultural waste by application of response surface methodology. Surf. Interfaces. 2020;18:100444. doi:10.1016/j.surfin.2020.100444
3. Бокиева, Ш. К., Адизов, Б. З. (2023). РАЗРАБОТКА СОРБЕНТОВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. Universum: технические науки, (11-5 (116)), 17-19.
4. Бокиева, Ш. К., Адизов, Б. З. (2024). АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА В СТОЧНЫХ ВОДАХ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. Universum: технические науки, 6(2 (119)), 18-20.
5. Бокиева, Ш. К., Тошев, Ш. Ш., Дустов, Х. Б. (2021). Исследования химических методов очистки нефтепромысловых сточных вод. Scientific progress, 1(6), 904-908.
6. Bokiyeva, S. K., Do’Stov, H. B., Sattorov, M. O. (2021). Neftni tayyorlash qurilmalari oqova suvlarini neft va mexanik zarrachalardan tozalash usullari. Science and Education, 2(4), 150-156.