Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УГОЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ НЕЛИКВИДНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Петров В.С. Епифанцева Н.С. Мазурова Е.В.
В мире все больше ощущается потребность в углеродных материалах. В настоящее время мировое производство твердых пористых углеродных материалов приближается к миллиону тонн в год и продолжает нарастать. Основной потребитель - системы адсорбционной очистки газовых и жидких сред, разделения, рекуперации компонентов, малоотходные и безотходные технологии. Углеродные материалы, изготовленные на основе древесины, обладают многими уникальными свойствами

На территории Сибири и Дальнего Востока имеются большие массивы леса, погибшего от сибирского шелкопряда. Эти неживые леса представляют большую пожарную и экологическую опасность, поэтому утилизация древесины пораженной сибирским шелкопрядом - актуальная проблема, в том числе для производства углеродных материалов.

 В Красноярском государственном технологическом университете разработаны технологии и устройства по выработке из древесных отходов древесных и активных углей. Наша технология отличается быстротой и высокой экологической чистотой процесса. По этой технологии были выработаны и исследованы угли и из древесины пораженной сибирским шелкопрядом. Очаги сибирского шелкопряда формируются в лиственничниках и темнохвойных насаждениях. Наименьшей устойчивостью к повреждению гусеницами шелкопряда характеризуется пихта Abies sibirica Ledeb. Взрослая пихта усыхает после однократной потери 90-50% хвои. Пихтово и пихтово-кедровые насаждения, хвоя в которых полностью уничтожена гусеницами сибирского шелкопряда, погибают через год после объедания. В частично объеденных насаждениях формируются очаги черного пихтового усача и пальцеходного лубоеда. Распад таких древостоев происходит в среднем через 5 лет после повреждения шелкопрядом. На пихте сибирской тонкая кора быстро и почти полностью обваливается и ее древесина хорошо просыхает. Ее быстрое высыхание является выгодным фактором при углежжении.

Была исследована структура и химический состав древесины пихты пораженной сибирским шелкопрядом. Деформация и разрыхление структуры указывают на то, что уголь, вырабатываемый из древесины возрастом поражения 6 лет, будет обладать слабой механической прочностью.

 Получен древесный уголь, при температуре 5000С, с высокими техническими характеристиками: массовая доля нелетучего углерода-92%, массовая доля золы-2,2%, массовая доля воды-2%.

Активные угли из древесины пихты, пораженной сибирским шелкопрядом, выработанные путем парогазовой активации при температуре 8500С, в сравнении с активным углем из здоровой, обладают повышенной адсорбционной активностью по метиленовому голубому и йоду.

Таблица 1. Основные технические характеристики активных углей из здоровой и пораженной древесины пихты

Возраст древесины пихты, лет

Давность поражения, лет

Активность по йоду, %

Активность по метиленовому голубому, мг/г

Суммарный объем пор по воде, см3

100

100

100

100

Для БАУ по ГОСТ

6217-74,4453-74

 

-

1

4

6

 

 

90

97

97

97

60

350

370

370

370

225

2.3

2.5

2.5

2.5

1.8

За счет применения процесса озонолиза получены активные угли с ионообменными свойствами. Озонолиз углей с принудительной подачей озоно-воздушной смеси проводили на специально изготовленной экспериментальной установке, главными элементами которой являются греющая камера с электрообогревом, стеклянная камера (кювета), осушительная колонка, озонатор. Установлены условия, при которых получены активные угли-ионообменники. Так СОЕ ионообменников со значением 4,0мг∙экв/г были получены при температуре 1200С, расходе воздуха подаваемого в озонатор 0,5 л/мин, продолжительности обработки 4 ч.

 Для улучшения прочностных характеристик угля был использован такой отвердитель, как битум. В составе битума содержатся металлы, в частности ванадий известный как сильный окислитель, которые могут непосредственно участвовать как катализаторы, а смолы битума, подвергаясь крекингу при высоких температурах, образуют на поверхности угольных частиц тонкую микро - и супермикроугольную пленку, которая наряду с упрочнением тоже может усиливать ионообменные качества всего угольного материала. Проведены исследования способности битума каталитически участвовать в упрочнении угля и формировании ионообменных свойств. Применение битума в качестве катализатора привело к изменению структуры, свойств угля, адсорбционных характеристик исходного активного угля с невысокими характеристиками.

Таблица 2. Сравнительная характеристика активных углей

Продукт

Активность по йоду, %

Активность по метиленовому голубому, мг/г

Суммарный объем пор по воде, см3

СОЕ по NaOH, мг∙экв/г

исходный активный уголь

40

162

2.8

0.08

активный уголь с битумом

48

230

2.0

0.12

Разработанная технология позволяет вырабатывать качественную продукцию из дешевого неликвидного сырья - древесины пораженной сибирским шелкопрядом.


Библиографическая ссылка

Петров В.С., Епифанцева Н.С., Мазурова Е.В. СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УГОЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ НЕЛИКВИДНОЙ ДРЕВЕСИНЫ // Современные наукоемкие технологии. – 2004. – № 4. – С. 91-92;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=21923 (дата обращения: 06.06.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074