Сорбционно-структурные характеристики биоуглей на основе опилок тополя
Аннотация
Изучена сорбция красителя метиленового синего на биоугле, полученном на основе опилок тополя. Уголь получен карбонизацией при 500°С в течение 3 часов со скоростью нагрева до данной температуры 10°С/мин, выход продукта составил 39%. Установлено, что поверхностные характеристики биоугля сильно зависят от типа сырья и вида обработки. При модификации 2 М раствором КОН возрастает плотность в результате уменьшения размера частиц биоугля, снижается отношение О/С от 0.167 до 0.150. Модификация щелочью способствует возрастанию удельной поверхности в 6 раз, объема мезопор в 4 раза, диаметр пор практически не меняется. Обработка биоугля 2 М раствором KOH привела к ряду изменений в его ИК-спектре, которые отражают структурные и химические модификации, ключевые для адсорбционных свойств. Установлено, что на поверхности модифицированного угля отмечается рост количества гидроксильных групп (-OH), возрастает ароматическая составляющая. Обработка KOH активирует уголь, создавая микропоры за счет реакций с образованием и последующим вымыванием промежуточных соединений. Адсорбция метиленового синего на исследуемом биоугле представляет собой сложный процесс и включает в себя физическое и химическое взаимодействия. Оценена применимость адсорбционных моделей Ленгмюра и Фрейндлиха для аппроксимации экспериментальных изотерм адсорбции красителя. Установлено, что адсорбция метиленового синего биоуглями адекватно описывается уравнением Ленгмюра (R2=0.99). Форма полученных изотерм позволяет предположить, что сорбция красителя ограничивается образованием монослоя, адсорбция протекает на активных центрах углеродной поверхности как кислотного, так и основного характера в большей степени на поверхности модифицированного биоугля.
Скачивания
Литература
Selmi, T.; Sanchez-Sanchez, A.; Gadonneix, P.; Jagiello, J.; Seen, M.; Sam-mouda, H.; Celzard, A.; Fierro, V. Industrial Crops and Products. 2018; 115: 146-157.
Silvia A Torrellas, Araceli R Rodriguez, Gabriel O Escudero, José María G Martín, Juan G Rodriguez. Journal of environmental science and health. Part A, Toxic/hazardous substances & environmental engineering. 2015; 50(12): 1241-8. https://doi.org/10.1080/10934529.2015.1055149
Chen B, Chen Z. Chemosphere. 2009; 76(1): 127-133.
Biochar for environmental management: science and technology. Routledge, 2015, 976 p.
Lehmann J., Rillig M.C., Thies J., Soil Biology and Biochemistry. 2011; 43(9): 1812-1836.
Chan K.Y., Van Zwieten L., Meszaros I. Soil Research. 2008; 45(8): 629-634.
Armashova-Telnik G.S. GRisk: Re-sources, Information, Supply, Competition. 2022; 3: 31-40.
Chen B, Chen Z, Lv S. Bioresource Technology. 2011; 102(2): 716-723.
Fang C., Zhang, Li P. International Jour-nal of Environmental Research and Public Health. 2014; 11(9): 9217-9237.
Kaetzl K., Lübken M., Nettmann E., Krimmler S., Wichern M. Scientific Reports. 2020; 10: 1229.
Joyce S.C., Suzanne B., Ted M.K., Jo-seph M., Cli T.J., Brad J. Chemosphere 2017; 170: 216-224.
Yang W.; Wang Z.; Song S.; Han J.; Chen H.; Wang X.; Sun R.; Cheng J. The Ma-rine Pollution Bulletin. 2019; 149: 110586.
Park, J.-H.; Wang, J.J.; Meng, Y.; Wei, Z.; DeLaune, R.D.; Seo, D.-C. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2019; 572: 274-282.
Mu Y, Du H, He W, Ma H. Diamond and Related Materials. 2022; 121: 108795. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108795
Zhang Z, Xu L, Liu Y, Feng R, Zou T. Microporous and Mesoporous Materials. 2021; 315: 110904. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.110904
Salman J.M., Njoku V.O., Hameed B.H. Chemical Engineering Journal. 2011; 174(1): 41-48. https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.08.026
Tomina E.V., Khodosova N.A., Nguyen A.T., Manukovskaya V.E., Nguyen H.H. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy. 2024; 24(1): 44-55 https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2024.24/12020
Bovsun М.А., Nesterova О.V., Semal V.А. In book: Soils and the Noosphere. 2019; 154-163. https://doi.org/10.24866/7444-4707-6/154-163
Downie A. Biochar production and use: environmental risks and rewards. The Universi-ty of New South Wales, 2011; 308 p.
Tomina E.V., Khodosova N.A., Manu-kovskaya V.E., Lukin А.N., Korchagina А.Yu. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy. 2023; 23(3): 384-394. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/11318
Khodosova N., Tominа Е., Manu-kovskaya V., Baranova P. BIO Web of Confer-ences. 2024; 145: 03004.
GOST 4453-74 Active charcoal bright-ening wood powder. Moscow. 1993. http://gost.gtsever.ru/Data/414/41448.pdf (In Russ.)
Romanchenko S.B., Trubicin A.A, Ku-brin S.S. BULLETIN of the Scientific Center for Work Safety in the Coal Industry. 2020; 1: 6-14.
Enaime G.; Ennaciri K.; Ounas A.; Ba-çaoui A.; Seen M.; Selmi T.; Yaacoubi A. Journal of Materials and Environmental Sci-ence. 2017; 8: 4125-4137.
Cazetta, A.L.; Vargas, A.M.M.; Nogami, E.M.; Kunita, M.H.; Guilherme, M.R.; Martins, A.C.; Silva, T.L.;Moraes, J.C.G.; Almeida, V.C. Chemical Engineering Journal. 2011; 174: 117-125.
Shen Y.; Zhang N. Bioresource Tech-nology. 2019; 282: 294-300.
Kucherenko V.А., Shendrik T.G., Kha-barova Т.V., Tamarkina Yu.V. Journal of Si-berian Federal University. Chemistry. 2009; 3(2): 223-231.
Qin X. Arabian Journal of Chemistry. 2023; 16: 104913
Di Vincenzo A.A. Molecules. 2025; 30(5): 1048.
Kelm M.A.P. Environmental Science and Pollution Research. 2019; 26: 28558-28573.
Mao Y. Biochar. 2023; 5(1): 70.
Zhao Y., Qi K., Pan J. Desalination and Water Treatment. 2023; 303; 236-244.
Tezcan Un U., Ates F. International Journal of Environmental Science and Tech-nology. 2019; 16: 899-908.
Akpomie K. G., Conradie J. Biomass Conversion and Biorefinery. 2024; 14(1): 539-551.
Gupta V. International Journal of Re-cent Technology and Engineering. 2020; 8: 24-33.
Zhang P., Zhang X., Liu F. Chinese Journal of Pesticide Science. 2025; 27(2): 233-247.
Hameed, B.H., Ahmad, A.L., Latiff, K.N.A. Dyes Pigments. 2007; 75(1): 143-149.
