Получение сорбентов из вторичного сырья

По данным департамента природных ресурсов и экологии в Кемеровской области характерными загрязняющими веществами рек являются нефтепродукты, фенолы летучие, соединения азота, железа, цинка, марганца, меди, взвешенные вещества, органические соединения по показателям ХПК и БПК. Основными загрязнителями водных объектов являются предприятия горнодобывающей, топливно-энергетической, металлургической, коксохимической, химической, деревообрабатывающей промышленности, агропромышленного комплекса и коммунального хозяйства. Известно, что наиболее распространенными методами очистки сточных вод являются сорбционные, однако, значительным недостатком, ограничивающим их применение является высокая стоимость адсорбционных материалов. Для решения данной проблемы, в настоящие время, перспективным направлением является получение углеродных сорбентов (УС) из отходов производства и потребления. Так, только в Кузбассе каждый год образуется 2,7 млрд. тонн отходов производства и потребления. Таким образом, одновременно возможно решить две проблемы: первая – экологическая, переработка отходов; вторая – сырьевая, дешевое сырье для получения углеродных сорбентов.

В данной работе рассмотрены свойства углеродных сорбентов получаемых из отходов производства и потребления.

На сегодняшний день активно ведутся исследования, в том числе и в нашей области, по получению углеродных сорбентов из отходов деревообрабатывающей промышленности (древесные опилки), смолообразующие продукты углепереработки, птицефабрик (биомасса).

Так, например, для очистки вод от нефти и нефтепродуктов получен УС не уступает по характеристикам используемым сегодня углеродным сорбентам (на основе древесины и угля), а по показателю «плавучесть» значительно их превосходит.

Следующую разработку можно рассмотреть на примере карбонизации бинарных композиций опилок сосны с рядом смолообразных продуктов углепереработки показано, что использование в качестве исходных для получения углеродных сорбентов композиций соединений разной природы позволяет изменять механизм термодеструкции, сдвигая температурные интервалы и уменьшая скорости интенсивного разложения. Выход углеродного остатка не аддитивно увеличивается. Такой подход позволяет существенно расширить ассортимент углеродных сорбентов, в том числе за счет материалов, практически не карбонизующихся в индивидуальном виде.

На основе композиций древесных отходов и смолообразных продуктов углепереработки могут быть получены углеродные сорбенты с достаточно высокими выходом и сорбционными характеристиками. При карбонизации таких композиций в результате взаимодействия продуктов термодеструкции индивидуальных составляющих между собой изменяется механизм термических превращений, что проявляется в сдвигах температурных интервалов интенсивного разложения и уменьшения скорости деструкции композиций, при этом выход УО не аддитивно увеличивается, т.е. наблюдается синергический эффект. В результате этого использование композиций позволяет увеличить выход готового продукта и расширить ассортимент углеродных сорбентов, в том числе за счет материалов, практически не карбонизующихся в индивидуальном виде.

Также одним из популярных методов получения углеродных сорбентов является переработка полимерных материалов при утилизации легковых автомобилей.

Сегодня в автомобилестроении все чаще используют полимерные материалы. Так, например, полипропилен идущий на изготовление одного автомобиля увеличилось с 8 кг до 41.84 кг. Это позволяет сделать вывод, что данный метод является очень перспективным методом.

Углеродные сорбенты применяют в различных технологических процессах обезвреживания газовых и сточных выбросов, в медицине, хроматографии.

Углеродные сорбенты применяются в основном в пищевой промышленности, а также для очистки питьевой воды, очистки газов, в медицине и фармацевтике, а также для технологического использования.

Крупномасштабное использование углеродных сорбентов в целях охраны окружающей среды (очистка стоков, газовых выбросов, загрязненных почв) требует расширения производства пористых полимерных материалов из дешевых видов органического сырья: ископаемых твердых топлив, различных природных и техногенных органических отходов. Для получения УС используют такие полимеры, как полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, поликарбонат.

Сравнительная характеристика полученных образцов углеродных сорбентов с известными промышленными марками АУ

Как видно из табл., что по основным техническим и сорбционным характеристикам полученные образцы АУ сравнимы с известными промышленными марками АУ: БАУ-А (ГОСТ 6217) и ОУ-А (порошкообразный осветляющий уголь ГОСТ 4453) и КАУ-1, и могут быть использованы в системах водоочистки. Объем микропор образца АУ, полученного на основе поликарбоната, в 1,3-1,5 раза выше, чем объем микропор ОУ-Аи сравним с высококачественными АУ, изготовленными из скорлупы кокоса (КАУ-1). Особенностью АУ на основе полимерных отходов является их низкая зольность.

Знание технологических свойств позволит: выбрать метод переработки;    выбрать    технологическую    схему;    подобрать перерабатывающие оборудование; установить температурную область переработки и эксплуатации.

Таким образом, анализ литературных данных показал: