Почтовый адрес: 163000, ОПС Архангельск, бокс 249, САФУ, Редакция "Лесной журнал".

Адрес местонахождения: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 17, САФУ, Редакция "Лесной журнал", ауд. 1425.

Тел.: 8(8182) 21-61-18
Сайт: http://lesnoizhurnal.ru/ 
e-mail: forest@narfu.ru

RussianEnglish



архив

Адсорбция паров ароматических летучих соединений модифицированным активированным углем БАУ-А. C. 167–179

 Версия для печати

Ткабо Тевельде Сахле, А.Г. Чередниченко, Е.Б. Маркова, А.П. Глинушкин

Рубрика: Технология химической переработки древесины и производство древесно-полимерных композитов

Скачать статью (pdf, 0.9MB )

УДК

544.723.212

Аннотация

Приведены результаты модифицирования промышленного березового активированного угля марки БАУ-А российского производства и его использования для адсорбции паров бензола, толуола и ксилола. Модифицированный образец адсорбента был получен путем химической обработки исходного активированного угля 0,5 М водным раствором лимонной кислоты с последующей сушкой и активацией при температуре 300 °С. Определение удельной сорбционной емкости исходного активированного угля БАУ-А и его модифицированного аналога mБАУ-А, а также кинетические закономерности процесса адсорбции паров бензола, толуола и изомерами ксилола проводили гравиметрическим методом при 25 °С и атмосферном давлении. Полученные кинетические данные были проанализированы с использованием моделей псевдопервого, псевдовторого порядка, Еловича и Морриса–Вебера. Результаты показали, что модификация лимонной кислотой заметно увеличивает удельную адсорбционную емкость сорбента (7,4–14,0 %). При этом наибольшее улучшение было отмечено для паров о-ксилола. Закономерности адсорбции паров бензола и толуола для исходного и модифицированного угольного адсорбента хорошо описывались кинетическими уравнениями псевдовторого порядка, что указывает на лимитирующий характер процесса хемосорбции молекул адсорбата. Для адсорбции паров о-ксилола и п-ксилола кинетические данные лучше соответствовали уравнению псевдопервого порядка, что предполагает лимитирующий характер стадии физической адсорбции. Наблюдаемый при использовании модели Морриса–Вебера результат также хорошо согласовывался с экспериментальными данными, что свидетельствует о возможном вкладе диффузионных процессов в рассматриваемое поглощение паров ароматических соединений. Наблюдаемый эффект улучшения технических характеристик у модифицированного активированного угля по сравнению с исходным адсорбентом обусловлен появлением кислотных функциональных групп на его поверхности, которые облегчают связывание молекул адсорбата и увеличивают показатели удельной адсорбционной емкости. Полученные результаты демонстрируют, что модификация лимонной кислотой повышает адсорбционные характеристики промышленного активированного угля БАУ-А, увеличивая его конкурентные преимущества по отношению к другим маркам угольных адсорбентов, в т. ч. импортных.

Сведения об авторах

Ткабо Тевельде Сахле*, аспирант; ResearcherID: NOF-8374-2025, ORCID: https://orcid.org/0009-0007-8200-9445
А.Г. Чередниченко, д-р хим. наук, чл.-кор. РИА; ResearcherID: C-1311-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4709-5313
Е.Б. Маркова, канд. хим. наук, доц.; ResearcherID: G-1868-2016,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2735-2893
А.П. Глинушкин, д-р с.-х. наук, проф., акад. РАН; ResearcherID: E-7331-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1757-0347
Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Москва, Россия; tkabotewelde@gmail.com*, cherednichenko-ag@rudn.ru, markova-eb@rudn.ru, glinushkin-ap@rudn.ru

Ключевые слова

березовый активированный уголь, адсорбция паров ароматических соединений, модификация активированных углей, очистка воздуха, экологическая безопасность

Для цитирования

Сахле Т.Т., Чередниченко А.Г., Маркова Е.Б., Глинушкин А.П. Адсорбция паров ароматических летучих соединений модифицированным активированным углем БАУ-А // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 5. С. 167–179. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-5-167-179

Литература

  1. Activated Carbon in Russia, the EAEU and the World: Production, Market and Forecast. INFOMINE Research Group S.L., 2026. 192 p.

  2. Anjum H., Johari K., Appusamy A., Gnanasundaram N., Thanabalan M. Surface Modification and Characterization of Carbonaceous Adsorbents for the Efficient Removal of Oil Pollutants. Journal of Hazardous Materials, 2019, vol. 379, art. 120673. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.05.066

  3. Awad A.M., Shaikh S.M.R., Jalab R., Gulied M.H., Nasser M.S., Benamor A., et al. Adsorption of Organic Pollutants by Natural and Modified Clays: A Comprehensive Review. Separation and Purification Technology, 2019, vol. 228, art. 115719. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115719

  4. Azhagapillai P., Shoaibi A.A., Chandrasekar S. Surface Functionalization Methodologies on Activated Carbons and Their Benzene Adsorption. Carbon Letters, 2021, vol. 31, pp. 419–426. https://doi.org/10.1007/s42823-020-00170-w

  5. Bordun I., Vasylinych T., Malovanyy M., Sakalova H., Liubchak L., Luchyt L. Study of Adsorption of Differently Charged Dyes by Carbon Adsorbents. Desalination and Water Treatment, 2023, vol. 288, pp. 151–158. https://doi.org/10.5004/DWT.2023.29332

  6. Cherednichenko A.G., Markova E.B., Sheshko T.F., Morozova E.A. Thermal-Catalytic Destruction of Polyolephin Polymers in Presence of LnVO3 and LnVO4. Catalysis Today, 2021, vol. 379, pp. 80–86. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2021.03.012

  7. Chin W.-S., Huang C.-C., Chen Y.-C., Hsu J.-F., Wu C.-D., Lin P., et al. BTEX Exposure and Metabolite Levels in Taiwan Schoolchildren near Petrochemical Areas. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 2025, vol. 266, art. 114545. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2025.114545

  8. Demiral I., Samdan C., Demiral H. Enrichment of the Surface Functional Groups of Activated Carbon by Modification Method. Surfaces and Interfaces, 2021, vol. 22, art. 100873. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2020.100873

  9. Dipheko T.D., Maximov V.V., Osman M.E., Eliseev O.L., Cherednichenko A.G., Sheshko T.F. et al. Synthesis of Oxygenated Hydrocarbons from Ethanol over Sulfided KCoMo-Based Catalysts: Influence of Novel Fiber- and Powder-Activated Carbon Supports. Catalysts, 2022, vol. 12, iss. 12, art. 1497. https://doi.org/10.3390/catal12121497

  10. Guo X., Wang J. A General Kinetic Model for Adsorption: Theoretical Analysis and Modeling. Journal of Molecular Liquids, 2019, vol. 288, art. 111100. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111100

  11. Isinkaralar K. A Study on the Gaseous Benzene Removal Based on Adsorption onto the Cost-Effective and Environmentally Friendly Adsorbent. Molecules, 2023, vol. 28(8), art. 3453. https://doi.org/10.3390/molecules28083453

  12. Isinkaralar K. Improving the Adsorption Performance of Non-Polar Benzene Vapor by Using Lignin-Based Activated Carbon. Environmental Science and Pollution Research, 2023, vol. 30, pp. 108706–108719. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30046-1

  13. Kasatkin E.M., Akhmedova L.S., Markova E.B., Boldyrev V.S., Averina Yu.M., Cherednichenko A.G. Investigation of Benzene Vapors Adsorption by Activated Carbons AR-A, AR-B and Baojun Activated Carbon’s Coals. Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences, 2022, no. 4(103), pp. 110–124. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-4-110-124

  14. Khoshakhlagh A.H., Yazdanirad S., Ducatman A. Climatic Conditions and Concentrations of BTEX Compounds in Atmospheric Media. Environmental Research, 2024, vol. 251, part 1, art. 118553. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118553

  15. Kim M., Myung E., Kim H., Choi N., Cho K. Aqueous Benzene, Toluene, Ethylbenzene and Xylene (BTEX) Removal Using Core-Shell Structure Activated Carbon Ball as a Permeable Reactive Barrier Material. Results in Engineering, 2024, vol. 23, art. 102797. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102797

  16. Lashaki M.J., Kamravaei S., Hashisho Z., Phillips J.H., Crompton D., Anderson J.E. et al. Adsorption and Desorption of a Mixture of Volatile Organic Compounds: Impact of Activated Carbon Porosity. Separation and Purification Technology, 2023, vol. 314, art. 123530. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123530

  17. Li L., Zhang D., Hu W., Yang Y., Zhang S., Yuan R., et al. Improving VOC Control Strategies in Industrial Parks Based on Emission Behavior, Environmental Effects, and Health Risks: A Case Study through Atmospheric Measurement and Emission Inventory. Science of the Total Environment, 2023, vol. 865, art. 161235. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161235

  18. Liu X., Zhu H., Wu W., Lin D., Yang K. Role of Molecular Size of Volatile Organic Compounds on Their Adsorption by KOH-Activated Micro-Mesoporous Carbon. Journal of Hazardous Materials, 2022, vol. 424, part B, art. 127355. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127355

  19. Malyshkina E. Classification of the Sorbents Capable of Removing the Petroleum Products from Wastewater. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 962, art. 042063. https://doi.org/10.1088/1757-899X/962/4/042063

  20. Memetova A.E., Burakova I.V., Burakov A.E., Memetov N.R., Tkachev A.G. Effective Adsorption of Toluene and Benzene on Coconut Activated Carbon Modified with Carbon Nanotubes: Kinetics, Isotherms and Thermodynamics. Adsorption, 2023, vol. 29, pp. 335–349. https://doi.org/10.1007/s10450-023-00405-y

  21. Muliani S., Zakir M., Fauziah S. Surface Modification of Activated Carbon Derived from Candlenut Shell (Aleurites moluccana) by HNO3 and Its Application as an Adsorbent of Methyl Orange Dyes. Egyptian Journal of Chemistry, 2023, vol. 66, no. 9, pp. 27–36. https://doi.org/10.21608/ejchem.2022.149651.6476

  22. Osman M.E., Dipheko T.D., Maximov V.V., Sheshko T.F., Markova E.B., Trusova E.A., et al. Higher Alcohols Synthesis from Syngas and Ethanol over KCoMoS2 – Catalysts Supported on Graphene Nanosheets. Chemical Engineering Communications, 2023, vol. 210, iss. 9, pp. 1508–1527. https://doi.org/10.1080/00986445.2022.2116323

  23. Pandey P., Yadav R. A Review on Volatile Organic Compounds (VOCs) as Environmental Pollutants: Fate and Distribution. International Journal of Plant and Environment, 2018, vol. 4, no. 02, pp. 14–26. https://doi.org/10.18811/ijpen.v4i02.2

  24. Rehman A., Park M., Park S.J. Current Progress on the Surface Chemical Modification of Carbonaceous Materials. Coatings, 2019, vol. 9, iss. 2, art. 103. https://doi.org/10.3390/coatings9020103

  25. Vialkova E., Korshikova E., Fugaeva A. Phytosorbents in Wastewater Treatment Technologies: Review. Water, 2024, vol. 16, no. 18, art. 2626. https://doi.org/10.3390/w16182626

  26. Wanjala P.M., Opoku B.K., Ibisime E., Wafula E.N. Assessment of the Impact of Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylene (BTEX) on Soil Microbial Population in Selected Areas of Port Harcourt City, Nigeria. Scientific African, 2025, vol. 27, art. e02525. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2024.e02525