Везенцев А.И.

Доктор технических наук, профессор, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Адсорбция метиленового голубого активированными продуктами пиролиза лузги семян подсолнечника и бытовых отходов

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-3-1
Аннотация
В условиях глобального экологического кризиса, вызванного стремительным ростом объёмов промышленных и бытовых отходов, поиск эффективных методов их переработки становится ключевой задачей устойчивого развития. Традиционные способы утилизации, такие как захоронение или сжигание, не только требуют значительных ресурсов, но и приводят к загрязнению атмосферы отрицательно биологически активными газами. В этом контексте пиролиз углеродсодержащих отходов представляет собой перспективную альтернативу, сочетающую экологическую безопасность и экономическую целесо-образность. В отличие от сжигания, пиролиз протекает в среде с ограниченным содержанием кислорода, что минимизирует выбросы CO и CO2, а также позволяет получать ценные вторичные продукты – пиро-лизные газы, жидкие и твёрдые углеродные материалы. Последние пригодны для использования в качестве адсорбентов. Для увеличения адсорбционной способности используют активацию продуктов пиролиза хи-мическими реагентами (щелочами, кислотами или водяным паром), что значительно повышает их пори-стость и адсорбционную ёмкость. В данной работе определены адсорбционные свойства активированных водным 2М раствором гидроксидом калия продуктов пиролиза лузги подсолнечника (КЛ-21(А)), продуктов пиролиза лузги подсолнечника совмещённых с бентонитовой глиной (КЛГ-21(А)) и продуктов пиролиза из-мельчённых изношенных автомобильных покрышек (КР-21(А)). Спектрофотометрическим методом изу-чена их эффективность в отношении адсорбции метиленового голубого (МГ) – модельного катионного красителя, широко применяемого в оценке поглотительной способности адсорбентов. Установлены ки-нетические зависимости адсорбции, определены предельные адсорбционные способности характеристики экспериментальных материалов в зависимости от концентрации МГ. Результаты экспериментальных исследований позволяют заключить, что активация продуктов пиролиза растениеводческих и коммун-тальных отходов гидроксидом калия улучшает адсорбционные характеристики разработанного матери-ала.
Цели: выявить адсорбционные свойства активированных водным 2М раствором гидроксида калия продуктов пиролиза лузги семян подсолнечника КЛ-21(А), продуктов пиролиза лузги семян подсолнечника совмещённых с бентонитовой глиной КЛГ-21(А) и продуктов пиролиза изношённых автомобильных покрышек КР-21(А).
Методы. Для исследования адсорбционных свойств спектрофотометрическим методом использовался спектрофотометр Nabi MicroDigital (Южная Корея), приборы и реактивы лабораторного назначения.
Результаты. Выявлены графические зависимости величины поглощающей способности от продолжи-тельности и скорости адсорбции, построены, и проанализированы изотермы адсорбции.
Выводы. Получен адсорбционно-активный материал на основе продуктов пиролиза лузги семян подсол-нечника и продуктов пиролиза изношенных автомобильных покрышек. Выявлена адсорбционная ёмкость образцов КЛ-21(А) – 474 мг/г, КЛГ-21(А) – 131 мг/г, КР-21(А) – 351 мг/г. Полученные изотермы детерми-нируются моделью Ленгмюра.
Установлено, что адсорбционное равновесие наступает через 6 часов у КЛ-21(А) и через сутки у КЛГ-21(А) и КР-21(А).
Выявлено, что наибольшая скорость адсорбции характерна для образца КЛ-21(А) и составила 0,00094 ммоль/мин или 0,300 мг/мин в первые 15 минут экспозиции.
PDF

Бентонит Нальчикского месторождения и возможности его использования как катионного адсорбента

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-2-2
Аннотация
Установлены химические, минералогические, гранулометрические и структурно-морфологические характеристики бентонитовых глин Нальчикского месторождения. Элементный состав содержит В (следовые количества), Al, Si, K, Ca, Ti, Fe. Выявлено, что минералогический состав исследуемой глины сложен монтмориллонитом, клиноптилолитом и низкотемпературным тригональным кварцем. Содержание монтмориллонита 53.0 ± 1.1 масс.%. Максимальный размер частиц составляет 198.7-210.1 мкм, доля таких частиц – 0.69 масс.%. Минимальный размер частиц 0.6-0.9 мкм, доля таких частиц – 1.22 масс.%. По результатам дифференциально-термического анализа зафиксированы 4 эндоэффекта, суммарная потеря массы при прокаливании образца – 16.5 %, с учётом потери свободной воды – 9.5 масс.%. Исследованы адсорбционные характеристики анализируемого бентонита с помощью «модельных» загрязнителей – катионов никеля (II) и красителя метиленового голубого. Установлено, что изотерма адсорбции ионов никеля (II) относится к классу L типу 3, а изотерма адсорбции метиленового голубого относится к классу L типу 2 по классификации Гильса. По результатам исследования показано, что бентонитовая глина Нальчикского месторождения способна отчистить сточные воды до предельно допустимой концентрации катионных загрязнителей.
Цели: исследовать вещественный состав и адсорбционные свойства бентонитовой глины Нальчикско-го месторождения.
Методы. Для определения элементного, фазового и гранулометрического состава, применялось следу-ющее оборудование: просвечивающий электронный микроскоп JEM-2100 (Jeol, Япония), дифрактометр Ultima IV (Rigaku, Япония), совмещенный анализатор ТГ/ДТГ/ДТА SDT Q600 (TA Instruments, Inc., США), анализатор размера частиц Microtrac S3500 (США), а также приборы и реактивы лабораторного назна-чения.
Результаты. Установлен минералогический состав образца глины Нальчикского месторождения; определено массовое содержание монтмориллонита. Изучен гранулометрический состав. Исследованы адсорбционные процессы образца глины по отношению к органическому красителю метиленовому голубо-му и ионам никеля (II).
Выводы. Установлен минералогический состав образца глины Нальчикского месторождения: монтмо-риллонит, клиноптилолит и низкотемпературный тригональный кварц. Содержание монтмориллонита составляет 53.0 ± 1.1 масс.%. Максимальный размер частиц фракции в исследуемом образце глины – 198.7˗210.1 мкм, доля таких частиц – 0,69 масс.%. Минимальный размер частиц фракции 0.6-0.9 мкм, доля частиц – 1.22 масс.%. Исследованы адсорбционные процессы образца глины по отношению к органическому красителю метиленовому голубому и ионам никеля (II). Показано, что глина Нальчикского месторождения способна отчистить сточные воды от указанных катионных загрязнителей до нормативных требований.
PDF

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГЛИН МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ПОЛЯНА» КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ СОРБЦИОННО АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ НЕОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Аннотация
В настоящей работе приведены результаты исследования фазового (минералогического) состава глины месторождения Поляна Шебекинского района Белгородской области. Для изучения морфологических и структурных особенностей минеральных компонентов, составляющих указанную глину, применен комплекс методов растровой и просвечивающей электронной микроскопии, который включал метод получения изображения на просвет, микродифракцию электронов и энергодисперсионный анализ. Элек-тронномикроскопическое исследование Полянской глины, показало, что она сложена из таких минералов, как: кальциевый и магний-железистый монтмориллонит, мусковит, низкотемпературный тригональный кварц, иллит и рутил. Чаще других, в препаратах наблюдаются частицы, идентифицируемые как монт-мориллонит, отличающиеся структурой без оформленных краев и имеющие слоистую структуру (толщи-на слоя порядка 1 нм). Частицы данного минерала проявляют высокую склонность к агрегации, но при этом достаточно легко расщепляются по плоскости спайности при диспергировании, в связи с чем имеют развитую удельную поверхность, что обуславливает хорошие сорбционные характеристики.
PDF