Переработка древесины пихты, пораженной сибирским шелкопрядом, на угольные материалы

• Автор: Мазурова, Елена Валентиновна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 114 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Древесные угли и их получение
1.2 Активные угли. Особенности их строения. Способы получения
1.3 Ионообменные свойства окисленных углей и их особенности
1.4 Избирательный ионный обмен на поверхности окисленных углей
1.5 Способы получения окисленных углей
2 МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА 3
2.1. Объекты исследования
2.2. Экспериментальные установки для получения древесно-угольных сорбентов
2.3 Экспериментальные установки для придания
ионообменных свойств активных углям
2.4 Методы испытания углей
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Структура и химический состав древесины пихты,
пораженной сибирским шелкопрядом
3.2 Характеристики угольных материалов из древесины
пихты, пораженной сибирским шелкопрядом
3.3 Модификация угольных материалов
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
4.1 Описание технологической схемы
4.2 Тепловые и материальные расчеты получения сорбента из древесины пихты пораженной сибирским шелкопрядом
4.3 Основные технико-экономические показатели производства активных углей из древесины пораженной сибирским
шелкопрядом
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ

Твердые пористые углеродные материалы человечество использовало с древнейших времен. В настоящее время их мировое производство приближается к миллиону тонн в год и продолжает нарастать. Основной потребитель - системы адсорбционной очистки газовых и жидких сред, разделения, рекуперации компонентов. Обозначился рост в их применении в связи с общей тенденцией перехода к малоотходным и безотходным технологиям, где роль углеродных адсорбентов особенно важна. Этому способствует необычно широкий ассортимент видов сырья, из которых могут быть получены пористые углеродные материалы - от древесины, каменных и бурых углей, косточек плодов и скорлупы орехов - до различных жидких и газообразных углеродсодержащих продуктов, которые путем соответствующей переработки могут быть превращены из источников загрязнения окружающей среды в высокоэффективные средства её защиты [1].
Для химической переработки можно применять низкокачественное древесное сырье, в том числе, отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки. Это позволяет более полно использовать сырьевые ресурсы. Одним из видов такого сырья может быть признана древесина подвергшаяся нападению на лес хвое- и листогрызущих вредителей. Так например, в малонаселенных районах Сибири и Дальнего Востока насчитываются миллионы гектаров леса, усохшего в прошлом в результате периодических вспышек массового размножения энтомовредителей (сибирский шелкопряд, большой и черный усачи), стихийных лесных пожаров, изменения гидрологического режима рек и т.д.
В Красноярском крае в большинстве усохли насаждения со значительной примесью пихты и ели. Лесозаготовительные организации неохотно приступают к заготовкам древесины в усохших насаждениях. Большие массивы усохших насаждений обычно расположены в малонаселенных районах вдали от основных транспортных путей. Кроме того, этот древо-

угля, уменьшается константа скорости обмена, увеличивается доля прочной сорбции в общей величине поглощения ионов.
Применение углей-ионообменников при очистке растворов и различных растворителей весьма эффективно, особенно когда требуется высокая степень очистки веществ.
1.5. Способы получения углей-ионообменников
Угли с катионообменными свойствами можно получить при действии на углеродные материалы различных окислителей в газовой или жидкой фазе [41,103].
Получить в процессе окисления угли с преобладанием одних каких-то функциональных групп не удается, потому что отдельные типы групп обладают неодинаковой термической устойчивостью.
Кузин с сотрудниками [120-122] изучал свойства углей, окисленных азотной кислотой. Эти угли содержат на своей поверхности разнообразные кислотные группы и обладают высокой селективностью при поглощении многозарядных ионов [86]. Данный метод прост, но требует большого расхода окислителя. С целью сокращения расхода азотной кислоты предложено вести процесс при температуре выше 100°С, предварительно замачивая уголь в азотной кислоте и выдерживая при температуре от 100 до 140°С в течение 2-3 часов [118].
Окисление азотной кислотой приводит к значительному изменению пористой структуры. В процессе окисления наблюдается перераспределение макро- и мезопор. В области макропор - уменьшение, мезопор - увеличение в объеме [121]. Эти авторы утверждают, что при окислении азотной кислотой получается мелкопористый сорбент, относительно неустойчивый в щелочных растворах. Кроме того, в раствор переходят окрашенные вещества, являющиеся продуктами окисления (класс гуминовых кислот).