CC BY
83
УДК 543.57
Co Вин Мьинт, Си Тху Аунг, В.Н. Клушин*
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., 9 * e-mail: [email protected]
К ОЦЕНКЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЕРЕРАБОТКИ НА УГЛЕРОДНЫЕ АДСОРБЕНТЫ ШЕЛУХИ РИСА И СКОРЛУПЫ КОКОСОВЫХ ОРЕХОВ РЕСПУБЛИКИ МЬЯНМА
Охарактеризованы результаты лабораторных исследований процессов термической переработки отходов урожая риса и кокосов республики Мьянма на углеродные адсорбенты методом парогазовой активации.
Ключевые слова: отходы, рисовая шелуха, скорлупа кокосовых орехов, переработка на углеродные адсорбенты
Возделывание кокосов и риса - одно из ведущих направлений в сельскохозяйственной отрасли республики Мьянма, где только плантации кокосовых пальм составляют около 83 тысяч акров (в среднем 70 пальм на акр). Переработка урожая этих культур в различных штатах и округах страны приводит к образованию весьма крупнотоннажных отходов в виде, в частности, рисовой шелухи и скорлупы кокосовых орехов. Последние используют в основном в качестве топлива. Единственное в стране предприятие по производству активных углей (ежегодная выработка 20-30 т) функционирует по японской технологии, используя в качестве сырья в основном бамбук. Наряду с этим имеется ряд территориально разобщенных производств, связанных с примитивным выжиганием угля из скорлупы кокосовых орехов. Их деятельность осложнена трудностями транспортирования продукции и отсутствием квалифицированных в этой области специалистов. Эти обстоятельства указывают на насущную для республики необходимость систематического подхода к изучению условий и эффективности переработки
названных местных отходов на углеродные адсорбенты, о перспективности которого свидетельствует имеющийся опыт мировой практики.
В ранее выполненных нами исследованиях [1] установлены целесообразные области температурного воздействия на названные отходы с целью их пиролитической переработки. Ниже охарактеризованы результаты их карбонизации и активирования полученных карбонизатов водяным паром.
Выполненными с использованием
лабораторной пиролитической установки исследованиями установлена целесообразность карбонизации рисовой шелухи в условиях ее нагрева с интенсивностью 15 оС/мин до 700 оС. Определенное в работе влияние выдержки испытуемого образца при этой температуре на выход и поглотительные свойства целевого продукта [в виде объемов Vs сорбирующих пор по парам воды, четыреххлористого углерода и бензола, а также величин поглощения йода (Б) и красителя метиленового голубого (МГ) из их водных растворов] отражают данные табл. 1.
Таблица 1
Зависимость выхода и поглотительных свойств карбонизата рисовой шелухи _от длительности ее пиролиза при 700 оС
Показатель и его размерность Значение показателя при длительности выдержки, час:
0,5 1 2 3
Vs Н2О, см3/г 0,10 0,09 0,15 0,10
Vs CC14, см3/г 0 0 0,056 0,006
Vs C6H6, см3/г 0,11 0,07 0,113 0,10
F, % 27,94 29,27 64,77 44,45
МГ, м2/г 4,2 4,9 13,8 6,0
Выход, % 63,94 63,75 63,65 61,80
Данные табл. 1 свидетельствуют о указанной температуре в течение двух часов. целесообразности термообработки сырья при Остывший до комнатной температуры карбонизат
рисовой шелухи, полученный в этих условиях пиролиза, подвергли активированию водяным паром с удельным расходом около 7 г на 1 г получаемого активного угля, нагревая зауглероженный материал с той же
*
нализ данных табл. 2 указывает на рациональность активирования карбонизата водяным паром в указанных условиях нагревания и подачи пара в реактор с обеспечением температуры 650 оС и длительности выдержки при этой температуре 30 мин.
Ансамблем предварительно выполненных поисковых экспериментов выявлена
Анализ данных табл. 3 позволяет сделать вывод о рациональности длительности выдержки сырья при конечной температуре пиролиза в течение трех часов.
Экспериментальные данные об активации водяным паром карбонизата, полученного из скорлупы кокосовых орехов в
охарактеризованных рациональных условиях, представлены в табл. 4. Расход водяного пара в выполненных экспериментах был близок 7 г на 1 г получаемого активного угля. Подачу пара в реактор производили при достижении в нем температуры 300 оС. Конечная температура процесса, установленная в предварительно
интенсивностью до 550 и 650 оС и выдерживая при конечной температуре в течение 30 и 60 мин. Подачу пара в реактор обеспечивали при достижении в нем температуры =300 оС. Результаты этих исследований сведены в табл. 2.
целесообразность пиролиза скорлупы кокосовых орехов, как и шелухи риса, в условиях ее нагрева с интенсивностью 15 оС/мин до 700 оС. Аналогичную предыдущей информацию по условиям карбонизации скорлупы орехов кокоса представляют данные табл. 3.
Таблица 3
ли поглотительных свойств карбонизатов, полученных
выполненных поисковых исследованиях, составляла 850 оС, а его длительность - 30 и 60 мин.
Из сопоставления величин показателей, представленных в табл. 4, очевидна целесообразность использования длительности обработки карбонизата в названных условиях в течение 60 мин.
Сравнение данных табл. 1 - 4 указывает, что и карбонизат и активный уголь, полученные из скорлупы кокосовых орехов, существенно превосходят аналогичные продукты
охарактеризованной переработки рисовой шелухи.
Таблица 2
Показатели выхода и поглотительных свойств активных углей, полученных из рисовой шелухи
Показатель и его размерность Температура и время выдержки образца
550 оС 650 оС
30 мин 60 мин 30 мин 60 мин
Vs Н2О, см3/г 0,02 0,05 0,06 0,03
Vs тен, см3/г 0,02 0,02 0,06 0,06
Vs C6H6, см3/г 0,05 0,07 0,09 0,03
VI, см3/г * 0,05 0,07 1,44 1,16
F, % 19,05 16,51 55,88 45,72
MГ, м2/г 98,79 52,70 60,47 47,90
Выход, % 72,33 79,00 81,33 83,33
- суммарный объем пор, определенный кипячением образцов в воде
пиролизом скорлупы кокосовых орехов при 700 оС в течение различного времени
Время выдержки, мин
Показатель, его значение и размерность
Vs (са4),
см3/г
Vs ^Ш),
см3/г
Vs
см3/г
§уд ,
м2/г
%
30
0,036
0,11
0,080
3,6
21,59
60
0,030
0,17
0,150
4,2
39,37
120
0,038
0,205
0,204
5,3
33,00
180
0,031
0,25
0,500
5,3
40,00
300
0,038
0,26
0,137
5,3
31,37
Таблица 4
Показатели обгара и поглотительных свойств активных углей, полученных из скорлупы кокосовых орехов __при различной длительности обработки целевого продукта при 850 оС
Время выдержки, мин Показатель, его значение и размерность
Vs (CCl4), см3/г Vs (C6H6), см3/г Vs (H2O), см3/г Sуд , м2/г F, % Vs, см3/г Величина обгара, %
30 0,063 0,265 0,240 31,134 60,96 0,625 38,81
60 0,238 0,270 0,165 82,03 70,35 0,856 50,50
Наряду с этим активные угли промышленного производства, полученные из скорлупы кокосовых орехов, характеризуют показатели поглощения йода и метиленовой сини, существенно превосходящие таковые углеродных адсорбентов, приготовленных нами из названных отходов республики Мьянма. Это обстоятельство
свидетельствует о необходимости выполнения более детальных исследований в областях величин технологических параметров, близких
установленным выше, с целью выявления условий, обеспечивающих необходимый уровень названных показателей.
Вин Мьинт Со, аспирант кафедры промышленной экологии РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Тху Аунг Си, аспирант кафедры промышленной экологии РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Клушин Виталий Николаевич, профессор кафедры промышленной экологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Co Вин Мьинт, Си Тху Аунг, В.Н. Клушин. Термографическое исследование отходов возделывания кокоса и риса в республике Мьянма. Сборник научных трудов «Успехи в химии и химической технологии», М: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2013, том XXVII, № 9, C. 26-30.
VinM'int Saw, Thu Aung Si, Klushin Vitalyi Nikolaevitch*
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
125047, Moscow, Miusskaya sq., 9
* e-mail: [email protected]
TO THE ASSESSMENT OF RATIONAL PROCESSING CONDITIONS OF RICE HUSK AND COCONUT SHELLS OF THE REPUBLIC OF MYANMAR INTO CARBON ADSORBENTS
The results of laboratory researches of thermal processing of rice and coconut harvest wastes of the republic of Myanmar into carbon adsorbents by method of steam-gaseous activation are characterized.
Keywords: wastes, rice husk, coconut shells, processing into carbon adsorbents.
