НЕКОТОРЫЕ НОВЫЕ СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Получение активированных углей из отходов льнопроизводства

Отходами льнопроизводства являются костра и остатки не прядомо- го ультракороткого льноволокна, которое относят к волокнам пуховой группы (длина волокна менее 10 мм). Причем по массе эти отходы составляют до 70% от всей массы льносоломы, выращиваемой в хозяйствах. В настоящее время эти отходы сжигаются на льнозаводах первичной переработки, хотя в литературе имеются сообщения о попытках использования их для производства костроплит [5] и даже запуске ряда предприятий для их производства. Использование такого сырья в качестве наполнителя для резиновых смесей [6] и ряд других применений в основном представлены в виде патентов и авторских свидетельств, либо отчетов по НИР.

Проблема заключается в том, что эти отходы крайне неэкономично перевозить с места их производства из-за очень низкой плотности такого сырья. Плотность костры составляет менее 150 кг/м3. Поэтому их необходимо перерабатывать именно там, где они образуются. В настоящее время основная масса таких отходов образуется на заводах первичной переработки, где их просто сжигают в топках котельных, то есть используют в качестве топлива. В то же время эти отходы на 60% состоят из чистой целлюлозы, потребности в которой увеличиваются год от года, из-за чего ежегодно растут вырубки лесов. Кроме того, если следовать идеологии настоящей работы, где предполагается получать волокно (луб) непосредственно в льносеющих хозяйствах, где количество этих отходов может оказаться несравнимо меньше, чем на льнозаводе, то использование их в качестве топлива просто нецелесообразно. Желательно найти им такое применение, чтобы они приносили дополнительную прибыль хозяйству. И чем шире сфера применения такого сырья либо в качестве конечного продукта, либо в качестве полуфабриката, тем выгоднее это сырье может быть продано или использовано [7]. Поэтому просто сжигать такого рода отходы крайне неэффективно экономически.

Гораздо эффективнее использовать костру для получения активированных углей, тем более что для этого разработаны дешевые и простые методы [8].Промышленное применение активированных углей рассмотрено в монографии [9]. В настоящее время сырьем для получения активированных углей БАУ (уголь активированный древесный дробленый, ГОСТ 6217-74) служит древесный уголь марки А, получаемый из твердых пород древесины, преимущественно из березы.

В России основной объем древесного угля производят из смеси лиственных пород древесины, причем твердые породы (бук, дуб, вяз) в сырье практически отсутствуют. В этой связи существует проблема как с сырьем в производстве древесного угля, который необходим для производства активных углей, так и с увеличением выпуска древесного и активированного угля [10]. Эта проблема может быть решена только путем расширения сырьевой базы за счет переработки растительного сырья различного вида. В том числе и отходов производства лубоволок- нистого сырья.

Для проверки возможности получения активированного угля из льняной костры нами была проведено исследование процесса карбонизации костры на промышленной установке ПШК, предназначенной для получения углена на основе гидратцеллюлозных волокон. Костра загружалась в специальный контейнер и помещалась в печь карбонизации. Подъем температуры в печи проводился соответственно режиму, температура термоокисления которого составляла 900°С. После осуществления цикла карбонизации печь охлаждалась в токе азота до 160°С, и контейнер с карбонизованным материалом выгружался. Выход углеродного материала составлял 30-37% от массы исходной костры [11].

Для придания сорбционно-активных свойств углеродный материал, полученный из костры, был подвергнут активации. В качестве активирующего агента использовался водяной пар. Степень активации регулировалась продолжительностью подачи пара. После активации углеродный материал, находящийся в реакторе, охлаждали в токе азота и извлекали из реактора.

У полученного адсорбционно-активного углеродного материала были определены сорбционные свойства, приведенные в таблице 1, в сравнении с аналогичными сорбционными свойствами активированных углей, получаемых из другого сырья.

Насыпная плотность полученного нами активированного углеродного материала из костры составила 0,150 г/см3, что выше насыпной шихты из углеродного волокна углен (0,08 г/см3), но ниже, чем у активных зерненных углей ГОСТ 8703-74 (0,55-0,60 г/см3).

Полученный активированный углеродный материал по сорбционной емкости близок к углям активным порошкообразным марки ОУ-В

(ГОСТ 4453-74, активность по метиленовому голубому 0,22 кг/кг) и не намного уступает углену. На рисунке 1 представлены спектры ЯМР1ЗС

Таблица 1

Сравнительные сорбпионные свойства активированных углей, полученных из различных видов сырья

Показатели сорбци- онных свойств

Вид материала

Карбонизованный

Активированный

Костра

Нетканый

материал

Углен

Костра

Нетканый

материал

Углен

Влажность, %

1,6

3,2

3,0

4,9

Зольность, %

5,7

6,3

3,0

Уд. эл. сопр. [ом м]

3,1

0,000062

Насыпная плотн.

г/см3

0,144

0,150

0,163

0,08

Предельный объем сорбционного пространства, м3 /кг:

-по парам бензола

0,00048

0,000603

0,00045

-по спирту этилов

0,00040

0,000756

0,00055

-по воде

0,00041

0,000787

0,00050

-по СС

0,00022

0,000758

0,00031

Сорбционная емкость, кг/кг:

-по метиленовому голубому

0,18

0,348

0,30

-по нейтральному красному

0,01

0,0096

0,009

-по конго красному

0,08

0,09

0,09

Спектры ЯМР 13С активированного угля, полученного 1) из отходов льнопроизводства и 2) из отходов хлопчатобумажного производства

Рис. 1. Спектры ЯМР 13С активированного угля, полученного 1) из отходов льнопроизводства и 2) из отходов хлопчатобумажного производства

высокого разрешения в твердом теле активированного угля, полученного из отходов льнопроизводства и из отходов хлопка. Интерпретация спектров ЯМР 13С делалась на основании целой серии работ по изуче-

9

нию угольных остатков различных полимеров после пиролиза в различных средах [12-16]. Сравнение спектров, активированных угольных материалов, полученных из отходов льна и хлопка, показывает, что они практически идентичны. Спектры отличаются только уровнем шума, что объясняется наличием в активированных угольных материалах из льна большего, по сравнению с угольным материалом из отходов хлопка, количества включений из инородных материалов, обладающих проводимостью.

Сравнение спектров активированных угольных материалов, полученных из отходов льна и хлопка, показывает, что они практически идентичны.

Таким образом, этот материал может быть использован в качестве адсорбента широкого профиля: для очистки и осветления растворов в пищевой промышленности, для улавливания паров растворителей органических веществ, для сорбции пролитых нефтепродуктов и т.п. С учетом высокой стоимости подобного материала на рынке, его производство может оказаться гораздо выгоднее, чем использование костры в качестве топлива или простого сжигания.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >