Получение активированных углей из гидролизного лигнина с использованием отходов стадии карбонизации

Рассмотрена возможность получения активированного угля из отхода 3-го класса опасности – гидролизного лигнина. Показана возможность получения микропористых, механически прочных углеродных сорбентов на основе лигнина с использованием отходов стадии карбонизации. Оценена зависимость параметров пористой и, в том числе, микропористой структуры активированных углей на основе лигнина от технологических характеристик процессов их получения. Продемонстрировано влияние введения в исходное сырье малых количеств неорганических добавок на пористую структуру и адсорбционные свойства полученных активированных углей на примере фосфорной кислоты. Выявлено воздействие прогрессирующей активации на объемы характерных видов пор. Установлена оптимальная степень обгара для активированных углей из данного вида сырья, позволяющая получать сорбент с развитым объемом микропор и механической прочностью, не уступающими промышленно выпускаемым активированным углям.

1. Zevallos Torres L.A., Lorenci Woiciechowski A., de Andrade Tanobe V.O., Karp S.G., Guimarгes Lorenci L.C., Faulds C., Soccol C.R. Lignin as a potential source of high-added value compounds. Journal of Cleaner Production. 2020. N 263. P. 121499. doi:10.1016/j.jclepro.2020.121499.

2. Судакова И.Г., Левданский А. В., Кузнецов Б.Н. Методы химической и термохимической переработки гидролизного лигнина. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. 2021. Т. 14. № 2. С. 263—275. DOI 10.17516/1998-2836-0236.

3. Цветков М.В., Салганский Е.А. Лигнин: направления использования и способы утилизации (обзор). Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91. № 7. С. 988—997. DOI 10.1134/S0044461818070095.

4. Котеленец А.И., Войтович А.М., Наджарян Л.А. Афонин В.Ю., Гомолко Т.Н., Конева И.И. Гигиеническая оценка гидролизного лигнина с использованием альтернативных тест-моделей. Гигиена и санитария. 2007. № 2. С. 70—71.

5. Чистяков А.В., Цодиков М.В. Методы синтеза углеродных сорбентов из лигнина (обзор). Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91. № 7. С. 949—967. DOI 10.1134/S0044461818070058.

6. Коновалова Н.А., Дабижа О.Н., Панков П.П., Руш Е.А. Утилизация гидролизного лигнина в составах цементогрунтов. Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 11. С. 32—37. DOI 10.18412/1816-0395-2019-11-32-37.

7. Феофилова Е.П., Мысякина И.С. Лигнин: химическое строение, биодеградация, практическое использование (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2016. Т. 52. № 6. С. 559—569.

8. Рынок активированного угля в России 2016-2022 гг. Цифры, тенденции, прогноз. [Электронный ресурс]. URL: https://tk-solutions.ru/russia-rynok-aktivirovannogo-uglya (дата обращения 03.05.2022).

9. Дошлов О.И., Казарян А.С., Дошлов И.О. Новые аспекты утилизации технического гидролизного лигнина в качестве сырья для промышленного производства. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 11(94). С. 205—211.

10. Тарасов С.М., Кононов Г.Н. Комплексная химическая переработка древесины. Технология лесохимических и гидролизных производств. Учеб.-метод. пособие для студентов направления подготовки 18.03.01, 18.04.01. М., ФГБОУ ВО МГУЛ, 2016. 122 с.

11. Fan L., Zhang Y., Liu S., Zhou N., Chen P., Cheng Y., Ruan R. Bio-oil from fast pyrolysis of lignin: Effects of process and upgrading parameters. Bioresource Technology. 2017. N. 241. P. 1118—1126. doi:10.1016/j.biortech 2017.05.129.

12. Idriss A., Jean-Louis D., Sylvain S., Marcel L. Pyrolysis of wood impregnated with phosphoric acid for the production of activated carbon: Kinetics and porosity development studies. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2007. N 79. Р. 101—105. DOI:10.1016/j.jaap.2006.12.016

13. Mussatto S., Fernandes M., Rocha G., Уrfгo J., Teixeira J., Roberto I. Production, characterization and application of activated carbon from brewer’s spent grain lignin. Biores. Technol. 2010. N. 7. P. 2450—2457. DOI: 10.1016/j.biortech.2009.11.025.

14. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Часть I. СПб, "Мир и Семья", 2002. 988 с.

15. Мухин В.М., Клушин В.Н. Производство и применение углеродных адсорбентов. Учеб. пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии". М., РХТУ, 2012. 305 с.