CC BY
72
УДК 633.85; 661.183.2=00 ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗОСТАТКОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Светлой памяти проф. Рубана
И.Н.посвящается
UDC 633.85; 661.183.2=00 THE INNOVATIVE TECHNOLOGY OF AGRICULTURAL RESIDUES
PROCESSING TO OBTAIN ACTIVATED CARBONS FOR VARIOUS PURPOSES Konovalova E.I. Mukhin V.M., Dr. Tech. Sci Voropaeva N.L., Dr. Chem. Sci. Belonozhkina T.G., Cand. Agr. Sci. Karpachev V.V., Dr. Agr. Sci. State Research Institution Rapeseed Research Institute Academy of Agriculture (ARRI)
All-Russian of Russian
of renewable agricultural residues to obtain new functional materials for various purposes is currently one of the main priorities of the global economy. We have developed a technology to obtain activated carbons and new functional materials based on these carbons from the agricultural crop residues of amaranth, widely used in the food industry to produce flour, butter, and as a vegetable crop.
A.И. Коновалова, В.М.Мухин, доктор технических наук; Н.Л.Воропаева, доктор химических наук; Т.Г.Белоножкина, кандидат с.-х. наук;
B.В.Карпачев, доктор с.-х. наук ГНУ ВНИИ рапса Россельхозакадемии
bionanotex l@mail.ru
Использование возобновляемых Application источников сельхозостатков для получения новых функциональных материалов различного назначения является в настоящее время одним из основных приоритетов развития мировой экономики. Нами разработана технология получения активных углей и новых функциональных материалов на их основе из сельскохозяйственных растительных отходов амаранта, широко используемого в пищевой промышленности для получения муки, масла и в качестве овощной культуры. Ключевые слова: активные угли, новые функциональные материалы, растительные сельскохозяйственные отходы амаранта, технология переработки
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, активный уголь является высокопористым адсорбционноемким углеродным веществом с большим числом так называемых «активных центров», обладающих способностью поглощать (адсорбировать) газы, пары, жидкости, растворённые вещества, а также токсиканты различной природы из многообразных сред за счет развитой поверхности и гидрофобности, что и определяет их применение практически во всех сферах деятельности человека.
Для применения в агропромышленном комплексе активные угли характеризуют такие преимущества, как универсальность сорбционных свойств, высокая поглотительная способность, удобная препаративная форма (зерно, порошок), гидрофобность. В то же время они имеют невысокую стоимость благодаря возможности их получения из различного углеродсодержащего сырья, в том числе из
Keywords: activated carbons, new functional materials, the agricultural crop residues of amaranth, technology of processing
ежегодно возобновляемых растительных сельхозостатков, что является крайне важным при решении многих экологических задач [1].
Целью проводимых нами исследований является разработка технологии получения активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов амаранта, являющегося в настоящее время одной из перспективнейших культур в сельскохозяйственном производстве, учитывая комплекс его полезных свойств (пищевую, кормовую ценность, биологическую активность) и различные области применения, что предопределяет расширение площадей возделывания и, соответственно, увеличение количества его сельхозостатков [2].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
При проведении исследований использованы растительные отходы амаранта. Они были измельчены, загружены в стальную реторту, которая закрывалась крышкой с отводами и помещалась в электропечь, при этом в реторту подается азот для создания инертной атмосферы. Далее проводился процесс получения активных углей по соответствующей методике [3]. Для определения характеристик полученного активного угля при выполнении исследований использованы общепринятые ГОСТы и методики, а также прибор для анализа площади поверхности и пористости твёрдых материалов ASAP 2020.0ценка полученного активного угля из растительных отходов амаранта (РАУа) осуществлена по адсорбционной способности поглощения из водного раствора фенолов (резоцин (м-диоксибензол) и гидрохинон (п-диоксибензол)). Эти вещества выбраны в качестве тест-систем оценки сорбционной способности полученного РАУа.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Известно, что порошковые активные угли, как правило, получают путем измельчения активных зерненных углей, поэтому логично получать такие АУ из различных растительных сельскохозяйственных отходов, таких, например, как солома, чтобы исключить дополнительные энергозатраты на размол АУ.
Нами разработан способ получения активного угля из растительных отходов амаранта. Выход готового продукта составляет 12,5 % от веса карбонизата, что предполагает хорошую рентабельность промышленного выпуска активных углей РАУа.
Полученный порошковый активный уголь амаранта проанализирован в соответствии с принятыми ГОСТами и стандартами и имел следующие характеристики: Л = 136 г/дм3; V = 2,45 см3/г; WS = 0,17 см3/г; адсорбционная способность по йоду и метиленовому голубому составила 35 и 46 мг/г. РАУа обладает достаточно высокой адсорбционной способностью по полифенолам, что позволяет его рекомендовать для различных природоохранных технологий - ремидиации почв от остаточных количеств пестицидов, детоксикации комбикормов - от опасных ксенобиотиков, а также в
качестве матриц-носителей разнообразных физиологически активных веществ при предпосевной обработке семян и для решения других задач сельскохозяйственного производства.
Исследование пористой структуры полученных углей путём измерения изотермы адсорбции азота при температуре -196°С (77 К), позволило рассчитать параметры его микропористой структуры: объем микропор (Уми) - 0,0458 см3/г, размер микропор (полная ширина щели) - 1,57 нм, общая удельная поверхность пор (Буд) - 129 м2/г, энергия адсорбции Еа - 21,0 кДж/моль. Определенные по изотерме адсорбции параметры пористой структуры РАУа полностью соответствуют аналогичным показателям отечественных промышленных активных углей. Это означает, что они достаточно эффективно могут использоваться также в различных углеадсорбционных промышленных технологиях, где применяются порошковые активные угли.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, нами получен и исследован активный уголь из растительных отходов амаранта (РАУа) с определенными физико-химическими характеристиками и параметрами пористой структуры. Достаточно развитая суммарная пористость и достаточно высокий объём сорбционного пространства позволяют использовать полученный РАУа в тех адсорбционных технологиях, где используются порошковые активные угли.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Зеленков, В.Н. Амарант. Агробиологический портрет / В.Н. Зеленков, В.А. Гульшина, Л.Б. Терешкина. - М.: РАЕН, 2008. - 101 с.
2. Мухин, В.М. Производство и применение углеродных адсорбентов / В.М. Мухин, В. Н. Клушин // - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012. - 308 с.
3. Мухин, В.М. Рапсовая солома как сырье для получения активных углей / В.М. Мухин, В.В. Карпачев, Н.Л. Воропаева // Кормопроизводство, 2014, N 1, С. 41-44.
