Получение активированного угля пиролизом рисовой шелухи Вьетнама

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью утилизации большого количества шелухи, образующейся в результате переработки риса. Цель работы: определение элементного состава и пористой структуры твердых углеродных материалов, полученных при термической обработке шелухи риса, выращенного в дельте Красной реки (республика Вьетнам). Методы исследования: метод термической дифференциально-сканирующей калориметрии с помощью синхронного термоанализатора STA 449F3 Jupiter, совмещенного с масс-спектрометром QMS 403C Aёolоs (Netzsch, Германия); электронная микроскопия (JEOL USA JCM-6000); элементный состав определяли с помощью количественного рентгеноспектрального анализа методом трех поправок (ZAF) и CHNS-O с помощью анализатора элементного состава Euro EA-3000; характеристики пористой структуры (удельная площадь поверхности - Sуд, суммарный объем пор - V[сигма], диаметр пор - dпор) определялись по изотерме тепловой десорбции азота с помощью прибора NOVA Station A в соответствии с методом БЭТ и по ГОСТ 6217-74. Результаты. Обжиг исходного материала при температуре 600 С приводит к существенному снижению содержания кислорода с 42, 82 до 26,17 % мас., увеличению содержания кремния с 7,00 до 25,00 % мас.; закономерно возрастает отношение С/Н до 30. Изучен элементный состав и параметры пористой структуры рисовой шелухи, карбонизата, материала после отделения SiO2 и активированного угля. Активация полученного материала при температуре 900 ?С с использованием карбоната калия с содержанием 10 % мас. в смеси позволяет получить активированный уголь с площадью удельной поверхности 1329 м2/г, адсорбционным объемом 0,811 см3/г. Показано, что в результате проведенных операций вклад поверхности микропор в значения площади удельной поверхности увеличивается до 60 %. Рассчитанное отношение С/Н достигает 84.

Relevance of the work is caused by the need to utilize a large amount of husk formed at rice processing. The aim of the research is to determine the composition and structural characteristics of the solid carbon materials obtained by heat treatment of husk of rice grown in the Red River Delta (Republic of Vietnam). Methods: method of heat differential scanning calorimetry using a simultaneous thermal analyzer STA 449F3 Jupiter (Netzsch, Germany) combined with mass spectrometer QMS 403C Aёolos (Netzsch, Germany); electron microscopy (JEOL USA JCM-6000); ZAF method standardless quantitative analysis to determine the elemental composition; isotherm of hermal nitrogen desorption by using NOVA Station A device in accordance with the BET method and according to GOST 6217-74 to determine the porous structure characteristics (specific surface area - S, total pore volume - V[sigma], pore diameter - d). Results. Calcination of raw material at the temperature of 600 C results in significant decrease in oxygen content from 42,82 to 26,17 wt.%, increase in silicon content from 7,00 to 25,00 wt. %; the C/H ratio increases to 30 expectedly. Elemental composition and parameters of porous structure of rice husk, carbonizate, material after separation of SiO2 and activated carbon were investigated. Activation of the resulting material containing 10 wt. % of potassium carbonate at 900 C let obtain the activated carbon with specific surface area of 1329 m2/g and adsorption capacity of 0.811 cm3/g. Contribution of micropore surface to the specific surface area increases up to 60 % as a result of the carried out operations. The calculated C/H ratio reaches 84.