Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали новую технологию повышения эффективности активированного угля. Они создали новое связующее из каменноугольной смолы, которое позволило увеличить сорбционную способность угля более чем в два раза, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
© ТАСС
"Гранулированные активированные угли применяются для очистки воды и воздуха благодаря высокой пористости и удельной поверхности до тысяч квадратных метров, что обеспечивает эффективное поглощение токсичных примесей. Их получают формованием пасты из порошкообразного угля и связующего. Раньше для этого использовали лесохимическую смолу, перспективная же замена — каменноугольная смола. Однако ее высокая вязкость мешает получать однородные гранулы: они трескаются и теряют прочность. Ученые Пермского политеха разработали новое связующее на основе каменноугольной смолы с пониженной вязкостью, что позволило увеличить сорбционную способность готового угля в 2,3 раза", — сообщили в ПНИПУ.
Новая технология
Как рассказали ученые, все дело в специальной добавке к каменноугольной смоле — поверхностно-активном веществе (ПАВ), введение которого в состав смолы приводит к снижению вязкости связующего. В результате полученное вещество равномерно пропитывает угольную пыль, формируется однородная пластичная паста. Далее, чтобы получить гранулированный активированный уголь, пыль со связующим сначала формуют в гранулы, а затем подвергают двухступенчатой высокотемпературной обработке: пиролизу в бескислородной атмосфере, где удаляются летучие компоненты и закладывается основа пористой структуры, и активации при высокой температуре в окислительной среде.
"Проблема в том, что при использовании обычной каменноугольной смолы возможно получить гранулированный активированный уголь с низкими показателями прочности и площадью поверхности не более 600 кв. метров на грамм, что является недостаточным для глубокой очистки загрязненных сред. Но потенциал у материала гораздо выше: поры просто не успевают раскрыться, смола блокирует и препятствует их формированию. Добавка позволила поднять площадь до 1 038 кв. метров на грамм, то есть в 2,3 раза больше, чем была раньше", — отметил ассистент кафедры "Химия и биотехнология" ПНИПУ Егор Першин.
Кроме того, по словам кандидата химических наук, доцента кафедры "Химия и биотехнология" ПНИПУ Елены Фарберовой, ученые научились управлять процессом активации угля.
"На лабораторной установке мы меняли два параметра: температуру от 800 до 900 градусов и время обработки от получаса до полутора часов. На обычной смоле без добавки эти настройки почти не влияли на результат — уголь получался примерно одинакового качества. С использованием композиционного связующего все иначе: более высокая температура и продолжительность процесса активации позволили получать ГАУ с более развитой пористой структурой", — рассказала Фарберова.
Так, по данным вуза, разработанная технология позволяет заменить дефицитные лесохимические смолы на доступное сырье, а также получить активированный уголь с большей площадью абсорбируемой поверхности, что важно для территорий и объектов с сильным загрязнением воды и воздуха.
