Активные угли из водорослевого остатка альгинатного производства, содержащего измельченную древесину. С. 169–179

УДК

661.183.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-5-169-179

Аннотация

Активные угли, получаемые из различных углеродсодержащих материалов, являются высокопористыми углеродными адсорбентами с развитой внутренней поверхностью. Особое внимание следует уделить многотоннажным отходам лесохимической промышленности и сельского хозяйства, переработки древесины. К таким отходам относятся древесный уголь, лигнин, опилки и щепа, куски коры, солома и шелуха от переработки готовой продукции, скорлупа орехов, косточки фруктов, листья плодовых деревьев. Пористое вещество, получаемое из древесного сырья, обладает высокой адсорбционной способностью, а также большой площадью удельной поверхности. В ходе глубокой переработки бурых водорослей на Архангельском водорослевом комбинате образуется большое количество органических отходов. Целью работы стало получение активных углей из альгинатного отхода, состоящего на 70 % из древесной муки. Для этого был использован метод термохимической активации с гидроксидом натрия в качестве активирующего агента. Исходное сырье имело влажность 76 % и разнообразный состав по минеральным и органическим веществам. Исследование проводили как планированный эксперимент. В качестве плана выбран центральный композиционный ротатабельный план 2-го порядка для 3 факторов. Независимыми переменными выступали дозировка гидроксида натрия, температура пиролиза и его продолжительность. По итогам исследования определены оптимальные значения этих факторов для получения активных углей из водорослевого отхода, а также оптимальные параметры, влияющие на сорбционную способность и пористую структуру активных углей. Работа имеет практическое значение, т. к. активированный уголь в порошкообразной и гранулированной формах широко используется в различных областях промышленности, включая фармацевтическую, пищевую, ликеро-водочную, очистку газовых сред, водоподготовку, очистку сточных вод, биомедицину, а также может применяться в сельском хозяйстве в качестве агросорбов и компонентов для улучшения почвы. По результатам исследования можно заключить, что использование в качестве сырьевого материала органического отхода для синтеза активного угля методом термохимической активации с гидроксидом натрия представляет большой интерес.

Сведения об авторах

Д.С. Плахина¹, вед. технолог; ResearcherID: KIG-7569-2024,
ORCID: https://orcid.org/0009-0003-0737-2907
Н.И. Богданович² , д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: A-4662-2013,
¹Архангельский водорослевый комбинат, просп. Ленинградский, д. 328, г. Архангельск, Россия, 163030; plahina.d.s@ab1918.ru
²Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002

Ключевые слова

альгинатное производство, вторичный ресурс альгинатного производства, древесная мука, активные угли, пиролиз, осветляющая способность, сорбция по гексану и водяному пару, планированный эксперимент

Для цитирования

Плахина Д.С., Богданович Н.И. Активные угли из водорослевого остатка альгинатного производства, содержащего измельченную древесину // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 5. С. 169–179. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-5-169-179

Литература

1. Анциферова (Плахина) Д.С. Термокаталитический пиролиз отходов переработки сельскохозяйственных культур: выпускная квалификац. работа. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2018. 111 с. Режим доступа: https://library.narfu.ru/components/com_irbis/pdf_view/?316956 (дата обращения: 15.06.24).
2. Анциферова (Плахина) Д.С., Смирнова А.И. Пиролиз отходов сельскохозяйственных культур // Ломоносовские научные чтения студентов, аспирантов и молодых ученых–2017: сб. ст. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2017. С. 115–118.
3. Баширов И.И. Получение формованного углеродного адсорбента из нефтяного сырья методами паровой и щелочной активации: дис. ... канд. техн. наук. Уфа, 2016. 121 с.
4. Белецкая М.Г., Богданович Н.И., Макаревич Н.А. Технология углеродных адсорбентов. Физико-химический анализ активных углей. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2015. 96 с.
5. Богданович Н.И., Кузнецова Л.Н., Третьяков С.И., Жабин В.И. Планирование эксперимента в примерах и расчетах. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2010. 127 с.
6. Евдокимова Е.В. Получение активного угля на основе осиновой древесины: дис. ... канд. техн. наук. Екатеринбург, 2020. 111 с.
7. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. 592 с.
8. Когановский A.M., Клименко Н.А., Левченко Т.М., Марутовский Р.М., Рода И.Г. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. 288 с.
9. Кормовые добавки из морских водорослей и продуктов их переработки / под ред. А.В. Подкорытовой. М.: ВНИРО, 2017. 70 с.
10. Макаревич Н.А. Межфазная граница «газ–жидкость–твердое тело». Архангельск: САФУ, 2018. 411 с.
11. Манина Т.С. Получение и исследование высокопористых углеродных сорбентов на основе естественно окисленных углей Кузбасса: дис. ... канд. хим. наук. Кемерово, 2013. 132 с.
12. Мухин В.М., Курилкин А.А., Клушин В.Н. Применение активного угля, модифицированного гидроксидом калия, в очистке сточной воды на действующем предприятии // Сорбцион. и хроматографич. процессы. 2013. Т. 13, вып. 2. С. 188–191.
13. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России / под ред. А.В. Тарасова. М.: Металлургия, 2000. 352 с.
14. Романенко (Хвиюзова) К.А., Богданович Н.И., Канарский А.В. Получение активных углей пиролизом гидролизного лигнина // Изв. вузов. Лесн. журн. 2017. No 4. С. 162–171.
15. Славянский А.К., Шарков В.И., Ливеровский А.А. Химическая технология древесины. Гослесбумиздат, 1962. С. 16–18.
16. Энтеросорбция / под ред. Н.А. Белякова. Л.: Центр сорбционных технологий, 1991. 336 с.
17. Bansal R.C., Goyal M. Activated Carbon Adsorption. USA, New York, CRC Press, 2005. 520 p. https://doi.org/10.1201/9781420028812
18. Celis de J., Amadeo N.E., Cukierman A.L. In situ Modification of Activated Carbons Developed from a Native Invasive Wood on Removal of Trace Toxic Metals from Wastewater. Journal of Hazardous Materials, 2009, vol. 161, iss. 1, pp. 217–223. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.03.075
19. Hayashi J., Kazehaya A., Muroyama K., Watkinson A.P. Preparation of Activated Carbon from Lignin by Chemical Activation. Carbon, 2000, vol. 38, iss. 13, pp. 1873–1878. https://doi.org/10.1016/S0008-6223 (00)00027-0
20. Nanda S., Dalai A.K., Berruti F., Kozinski J.A. Biochar as an Exceptional Bioresource for Energy, Agronomy, Carbon Sequestration, Activated Carbon and Specialty Materials. Waste and Biomass Valorization, 2016, vol. 7, pp. 201–235. https://doi.org/10.1007/s12649-015-9459-z
21. Mustranta A. Novel Applications of Lipases. Espoo, University of Turku, VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 83 p.
22. Ramanujan R.V., Purushotham S., Chia M.H. Processing and Characterization of Activated Carbon Coated Magnetic Particles for Biomedical Applications. Materials Science and Engineering: C, 2007, vol. 27, iss. 4, pp. 659–664. https://doi.org/10.1016/j.msec.2006.06.007
23. Rivera-Utrilla J., Sanchez-Polo M., Gómez-Serrano V., Álvarez P.M., Alvim-Ferraz M.C.M., Dias J.M. Activated Carbon Modifications to Enhance its Water Treatment Applications. An Overview. Journal of Hazardous Materials, 2011, vol. 187, iss. 1–3, pp. 1–23. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.01.033