ПНИПУ: разработано новое связующее для производства активированного угля
Исследователи Пермского Политеха разработали новое связующее для производства гранулированного активированного угля, которое позволило увеличить его сорбционную способность в 2,3 раза. Технология может сделать более эффективной очистку воды, воздуха и промышленных газов. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Активированный уголь остается одним из самых распространенных материалов для удаления загрязняющих веществ. Его эффективность обеспечивается развитой системой пор: площадь внутренней поверхности всего одного грамма такого материала может достигать сотен и даже тысяч квадратных метров. Именно на этой поверхности оседают токсичные примеси из воды и воздуха.
Гранулированный активированный уголь получают из смеси угольного порошка и специального связующего вещества. В течение многих лет в промышленности для этого использовали лесохимическую смолу — побочный продукт переработки древесины. Однако ее производство в последние годы значительно сократилось, поэтому производителям пришлось искать альтернативу.
Одним из наиболее доступных заменителей считается каменноугольная смола, образующаяся при коксовании угля. Но у нее есть серьезный недостаток — высокая вязкость. Из-за этого смесь получается неоднородной, а сформированные гранулы нередко покрываются трещинами и теряют прочность при дальнейшей обработке.
Чтобы решить проблему, ученые ПНИПУ создали композиционное связующее на основе каменноугольной смолы и поверхностно-активного вещества. Добавка снижает вязкость смолы и помогает ей равномернее распределяться по угольной пыли.
После формования гранулы проходят две стадии высокотемпературной обработки. Сначала их нагревают без доступа кислорода, чтобы удалить летучие компоненты и сформировать основу будущей пористой структуры. Затем материал активируют в окислительной среде, создавая систему микропор, отвечающую за поглощение загрязнений.
По словам ассистента кафедры "Химия и биотехнология" ПНИПУ Егора Першина, обычная каменноугольная смола часто препятствует полноценному формированию пор. В результате площадь поверхности активированного угля не превышает примерно 600 квадратных метров на грамм. Новая технология позволила увеличить этот показатель до 1038 квадратных метров на грамм. Рост площади поверхности означает увеличение количества активных центров, способных связывать загрязняющие вещества, а следовательно — повышение эффективности очистки.
По мнению авторов работы, технология позволит не только заменить дефицитное сырье более доступными материалами, но и создавать активированные угли нового поколения для систем водоочистки, очистки воздуха и промышленных фильтров.