УДК 661.66.3:661.183.2? 630.86

В. К. Воробйов, к.х.н., професор, начальник киї МНС РБ 1
   Н. К. Луньова, к.х.н., пров.н.с., зав. лаб.2, І. А. Людчік, м.н.с.2,
Л. І. Петровська, с.н.с.2, Т.І. Езовітова, м.н.с.2,

1 Командно-інженерний інститут МНС Республіки Білорусь
2 Інститут загальної та неорганічної хімії НАН Білорусі

Дешевий активний вугілля для поглинання
шкідливих речовин

Встановлено, що активний вугілля в залежності від складу каталізатора має сумарний об'єм пор по бензолу 0,62 - 0,86 см3/г, сорбційну ємність по метану 0,11-0,18 г/г, питому поверхню 895-1446 м2/г , іонообмінну ємність 1,0-1,7 мг-екв/м. Адсорбент може бути використаний для вирішення екологічних завдань і підвищення пожежо-і вибухобезпеки вугільних шахт.

Відомо, що навколишнє середовище, перш за все атмосфера, все більше і більше забруднюється результатами діяльності людини: роботи електростанції, хімічних і металургійних заводів, громадського та особистого транспорту. Вміст токсичних домішок, особливо влітку, в повітрі багатьох міст найчастіше перевищує гранично допустимі концентрації. Тому проблема очищення викидаються в атмосферу газів, що забруднюють атмосферу, вельми актуальна. Вирішення цієї проблеми можливе шляхом повсюдного використання сорбентів, активно поглинають шкідливі сполуки. Крім того, використання сорбентів, активно поглинають метан і суміші метану з повітрям, дозволить вирішити завдання зниження пожежо-та вибухонебезпечності вугільних шахт.
Для вирішення екологічних проблем сорбенти повинні бути ефективними, доступними і дешевими.
Нами розроблено нові активні вугілля і способи їх отримання. Спосіб одержання включає оброблення відходів деревообробної промисловості (тирси хвойних та листяних порід) імпрегнатом: каталізатором дегідратації та углефікаціі і пороутворюючими добавками, термообробку в інтервалі 20-550 ° С та подальшу відмивання їх до нейтрального середовища. В умовах термічної обробки деревини під час її углефікаціі створюються умови формування пір в вихідному вугіллі. Сорбційні властивості одержуваних вугілля направлено регулюються зміною складу використовуваного імпрегната [1-2].
Типові експериментальні ізотерми сорбції парів бензолу отриманими активними сорбентами представлені на малюнку.
Рис. Ізотерми адсорбції парів бензолу активним вугіллям
(номер кривої відповідає номеру каталізатора таблиці;
Vs-сумарний обсяг адсорбційних пор; p/ps - відносний тиск)

Ізотерми адсорбції парів бензолу на отриманих вугіллі (див. таблицю) характеризуються крутим підйомом при p/ps? 0,05, що вказує на наявність в структурі адсорбенту мікропор радіусом r = 1,5 мм. Подальше поглинання сорбіруемого з'єднання вказує на заповнення бензолом наявних у адсорбенту мезопор. Ізотерми адсорбції - десорбції бензолу мають петлю гистерезиса в інтервалі p/ps-0, 95, характерну для мезопорістих адсорбентів. У таблиці наведено характеристику отриманих сорбентів.

Таблиця
Характеристика активних вугіль
Каталізатор
Вихід адсорбенту при
550? З
Характеристика вугілля


Питома поверхня, м2/г
Сумарний об'єм пор по бензолу, см3/г
Ионо-обмінна ємність, мг-екв/г
Сорбційна ємність по метану, р/р
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
* - Фосфорвмісних імпрегнат: каталізатор углефікаціі і порообразованія;
** - Азотвмісних імпрегнат: каталізатор углефікаціі і порообразованія.
Слід зазначити, що вугільні адсорбенти активно поглинають бензол, метан, чотирихлористий вуглець, сірководень та ін газоподібні сполуки, а також іони важких металів: свинцю, вісмуту, молібдену, ртуті та ін
Наявність в структурі активних вугіль великої частки мікропор забезпечує їх високу ємність по метану (130 г/г сорбенту), що визначає можливість застосування отриманих активних вугіль у вугільних шахтах для зниження їх пожежо-та вибухобезпеки.
Крім того, активні вугілля випробовували в якості сорбентів для очищення водного конденсату і стічних вод теплових станцій від домішок органічних сполук: олії та нафтопродуктів (при їх утриманні 4,5-10 мг/дм3). У результаті проведених випробувань встановлено, що сорбційна активність отриманого вугілля в 1,5 рази вище, ніж спеціальних активних вугілля марки ДАУ та БАУ, що виробляються в Росії, а орієнтовна вартість розробленого вугілля в 3 рази нижче.
Аналіз отриманих даних показує, що активний вугілля є універсальним сорбентом, здатним поглинати різні газоподібні з'єднання по молеклярно-ситового механізмом, а також отримувати з водних розчинів іони важких металів шляхом кулонівського взаємодії (іонообмінна сорбція).
Розроблений спосіб на відміну від відомих? 3? простий, менш енергоемок, екологічно безпечний, швидкий (25-30 хвилин). В даний час одержання активного вугілля в Білорусі відсутній. Між тим, потреба у використанні, безумовно, є. Тому, виходячи з вищенаведеного, організація виробництва нового універсального сорбенту в Білорусі дуже актуальна. Застосування вугілля для очищення газоподібних викидів і стічних вод різних підприємств дозволить істотно поліпшити екологічну безпеку та зменшити ризик великомасштабних техногенних катастроф промислових об'єктів.

ЛІТЕРАТУРА
1. Luneva N. K., Safonova A. M., Rekachova N. I. etc. "Abstracts of III International School-seminar" Modern problems of combustion and its applications.-Minsk, Belarus.-1999 .- P. 74-77.
2. Сафонова О. М., Луньова Н. К., Виноградів Л. І. та ін Нові сорбенти для моніторингу водотоків на основі модифікованих вугільних матеріалів. 2-а Міжнародна конференція "Екологія та розвиток Північно-Заходу Росії". З-П-Кронштадт.-1997.-Тези доповідей .- С. 168-169.
3. Кінлі Х., Барерх Х. Активні вугілля та їх практичне застосування. Л.: Хімія, 1984. 214 с.