Ежегодная Международная конференция "Сотрудничество для решения проблемы отходов"


Главная страница
Сведения об авторах

 

Свойства углеродного сорбента — продукта утилизации отработанных автошин

Турбанова С. Е., Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации ре­зинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение. Низкотемпературный пиролиз при температурах до 450 °С позволяет получить из этих отходов продукты в трех агрегатных состояниях. Твердый материал представляет собой относительно хрупкое вещество черного цвета, жирное на ощупь, внешне напоминающее некоторые виды активных углей.

Одна из важнейших характеристик углеродных сорбентов — показатель удельной поверхности, от которого во многом зависит их сорбционная емкость. Твердый продукт прямого пиролиза автошин представляет собой зерна неправильной формы с достаточно низкими показателями пористости и удельной поверхности.

Цель настоящей работы — оценка структуры поверхности и адсорбционных свойств твердого продукта пиролиза автошин и изучение способов регулирования его удельной поверхности.

В качестве сырья использовали изношенные автошины различной степени дробления — от крошки до фрагментов 50 ? 100 мм. Пиролиз проводили в слабоокислительной среде на лабораторной установке общим объемом 9 дм3 с внешним газовым нагревом в температурном диапазоне 300—450 °С при избыточном давлении 0,02—0,03 МПа, которое устанавливали путем регулирования объема и скорости отвода отходящих газов. Процесс протекал в периодическом режиме с разовой загрузкой 1,2—1,5 кг сырья и выдержкой при конечной температуре прогрева в течение 30 мин. Общее время пиролиза определялось условиями теплоотвода от установки и конечной температурой нагрева. Готовый продукт охлаждали в реакторе без доступа воздуха.

Свойства поверхности материала оценивали по определяемым согласно стандартным методикам показателям: удельной поверхности; содержанию кислотных и карбонильных групп; восстанавливающей способности; рН водной вытяжки. Статическим методом при различных равновесных концентрациях сорбатов и нормальных условиях изучали сорбционную емкость продукта, используя стандартные вещества: метиленовый голубой, метиленовый красный, йод, бензол, фенол. Проводили не менее трех параллельных определений. Остаточные концентрации адсорбируемых веществ находили по калибровочным графикам методами фотометрии, УФ-спектрометрии и рефрактометрии.

Показатели твердого продукта пиролиза сравнивали с характеристиками активных углей различных марок (АГ-2, ОУ-А, КАД, БАУ, ДАК, сульфоуголь). Установлено, что полученный материал не уступает промышленным активным углям, а по некоторым исследованным показателям превосходит их.

На основании полученных результатов построены изотермы адсорбции, которые позволили рассчитать ряд физико-химических параметров процесса и определить оптимальные условия его проведения.

Вид изотерм свидетельствует о наличии на поверхности изучаемых сорбентов микро- и макропор. Сорбенты получены при разных условиях. Исследования некоторых из них позволили обнаружить достаточно сильное межмолекулярное взаимодействие с адсорбируемым веществом, что свидетельствует о возможности регулировать адсорбционные свойства на стадии производства сорбентов, т. е. производить материалы, обладающие определенной активностью к заданным адсорбируемым веществам (селективные сорбенты).

Размеры кристаллита получаемого сорбента зависят от конечной температуры термообработки и среды, в которой она проводилась, а также от скорости нагрева. Общая пористость образца и распределение пор по размерам зависят от скорости нагрева образца, среды термообработки и способа предварительной подготовки сырья. Максимальный выход твердого продукта наблюдается при определенных значениях температуры термообработки и скорости нагрева, в связи с чем эти параметры приходится фиксировать. Основные способы регулирования величин удельной поверхности и пористости сорбента — изменение среды термообработки и подготовка сырья.

В настоящей работе рассматривали влияние неокислительных добавок, взаимодействующих с изношенной резиной, в качестве которых служили следующие материалы и их смеси:

— некоторые органические растворители (гексан, толуол, хлористый метилен, четыреххлористый углерод, хлороформ);

— жидкое топливо (бензин, дизельное топливо);

 

— жидкие нефтесодержащие отходы (отработанное машинное масло, жидкие отходы нефтепереработки).

Предварительный контакт сырья и добавки: длительный (в течение 36 ч) и кратковременный (в течение 1 ч).

Пиролизу подвергали сырье с добавкой или только твердый компонент с остатками добавки после удаления ее основной массы.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

  после длительного контакта сырья и добавки ее удаление перед термообработкой не влияет на качество получаемого сорбента;

  сорбент наихудшего качества получен при кратковременном контакте сырья и добавки, которую удаляли перед термообработкой;

 

  наибольшей удельной поверхностью обладают образцы, длительно контактировавшие с гексаном или хлористым метиленом: по свойствам и характеристикам получаемый продукт напоминает сажу, служившую наполнителем при производстве резины;

 

  применение в качестве добавок толуола, четыреххлористого углерода и хлороформа нецелесообразно, поскольку не повышает удельную поверхность (в некоторых случаях снижает);

  использование отработанного машинного масла и жидких отходов нефтепереработки позволило увеличить показатель удельной поверхности на 15––20 %;

  еще более эффективны комбинированные добавки (90 % масла + 10 % бензина или 85 % масла + 15 % дизельного топлива);

  топливные углеводороды можно с успехом заменить отходами нефтепереработки; получаемые сорбенты имеют высокие показатели удельной поверхности и адсорбционной емкости.

 

Properties of Carbon Sorbent (Spent Tire Recycling Product)

Turbanova S. E., South Ural State University, Chelyabinsk, Russia

The surface structure and adsorption properties of solid material produced by spent tire pyrolysis are assessed and methods for adjusting its effective surface are examined in this paper.


 

Главная страница

Сведения об авторах

Турбанова Светлана Евгеньевна, аспирантка, Южно-Уральский государственный университет, пр-т Ленина, 76, Челябинск, 454080, Россия. Моб. (904) 301-84-51. E-mail

 

 

  Rambler's Top100


© Независимое агентство экологической информации
Последние изменения внесены 21.09.10