One-step method for obtaining bifunctional charcoal and study of its properties

N K Luneva,T I Ezovitova,A A Ratko,V V Shevchuk

doi:10.29235/1561-8331-2019-55-4-472-482

Abstract

Single-stage process of obtaining active carbon by thermal processing of plant raw materials (mixture of different types of wood sawdust) impregnated with the mixture of phosphoric acid, urea and nitric acid salts has been developed. Active influence of impregnates on the process of carbonization and formation of carbon residue has been demonstrated. It is established that carbon residue obtained in the interval of heating 20–700 °С possesses high sorption activity to the vapors of organic compounds and has ion-exchange capacity. It has been shown that the value of carbon residue depending on the impregnate used in the wood increases by 3,1 times at 600 °С and by 4,2 times – at 700 °С as compared to the yield of non-treated initial raw materials.

Highlights

Single-stage process of obtaining active carbon by thermal processing of plant raw materials impregnated with the mixture of phosphoric acid, urea and nitric acid salts has been developed
It is established that carbon residue obtained in the interval
It has been shown that the value of carbon residue depending on the impregnate used in the wood increases

Summary

Состав импрегната

Первая стадия деградации опилок относится к потере кристаллизационной воды соли LiNO3 · 3H2O (максимальная скорость 0,8 мг · град–1) и наблюдается при температуре 140 °С, потеря массы на этой стадии достигает 6 %. Процесс формирования активных углей можно схематично описать следующим образом: низкотемпературная углефикация импрегнированного древесного сырья; неравномерная усадка материала, связанная с химической и структурной неоднородностью импрегнированной древесины, приводящая к формированию пористой структуры угля; термические преобразования импрегнатов с образованием термостойких неорганических соединений, препятствующих закрытию пор угля в процессе его структурной перестройки. В результате выполненной работы предложены импрегнаты древесных опилок (фосфорная кислота и соли азотной кислоты K, Li, NH4) и разработан одностадийный, экологически чистый, ускоренный способ получения бифункциональных микропористых дешевых активных углей с высокой адсорбционной активностью и ионообменной емкостью путем термолиза импрегнированной древесины при нагревании в интервале 500–700 °С (выход угля при 600–700 °С составляет 42,5–54,7 %). Полученные угли характеризуются высокой сорбционной емкостью по отношению к парам бензола (до 0,61 г · г–1), активностью по йоду (до 37,82 мас.%), а также обладают катионообменной емкостью (до 1,3 мг-экв · г–1)

Список использованных источников

Information about the authors