Получение активированного угля из скорлупы ореха анакардиума для очистки воды

Предложено применение сельскохозяйственных отходов скорлупы ореха анакардиума (СОА) из Республики Кот-д’Ивуар (Западная Африка) для производства активированного угля, используемого в процессе очистки воды, методом парогазовой активации. Отмытая и измельченная СОА подвергалась карбонизации при температуре 800 °С. Полученный измельченный карбонизат СОА был активирован парогазовым методом в интервале температур от 400 до 700 °С. Проведены исследования удельной поверхности и пористой структуры полученных образцов активированного угля методами низкотемпературной адсорбции азота и рентгеноструктурного (рентгенофазового) анализа. Результаты показали, что увеличение температуры активации при фиксированном времени ведет к повышению удельной поверхности материала, развитию микропористой структуры и увеличению суммарного объема мезои микропор полученного активированного угля. По данным рентгенофазового анализа установлено, что степень графитизации, межплоскостное расстояние и размеры кристаллитов изменяются незначительно. Доказана возможность использования СОА для получения активированного угля, который по своим сорбционным свойствам не уступает аналогам, применяемым в настоящий момент для очистки воды.

1. Богаев А.Н., Горелова О.М., Курочкин Э.С. Изучение закономерностей процесса пиролиза скорлупы кедрового ореха и получение на ее основе активированного угля с заданными свойствами. Ползуновский вестник. 2014. No. 3. С. 217—220.

2. Пустовая Л.Е., Тюрина Т.А., Талпа Б.В., Баян Е.М. Адсорбционная способность опоки «талпус—ро» и «талпус-кк». Вестн. ДГТУ. 2012. Т. 12. No. 2-1 (63). С. 151—152.

3. Передерий Ю.И., Кураков И.Н., Маликов М.В. Адсорбенты на основе углеродсодержащих материалов. М.: Металлургиздат, 2014.

4. Белецкая М.Г. Синтез углеродных адсорбентов методом термохимической активации гидролизного лигнина с использованием гидроксида натрия: Дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, 2014.

5. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. Л.: Химия, 1984.

6. Кишибаев К.К., Кабулов А.Т., Токпаев Р.Р., Атчабарова А.А., Ефремов С.А., Нечипуренко С.В., Наурызбаев М.К., Мухин В.М. ИК-спектроскопия активированных углей на основе сополимеров Фурфурола. Вестн. КазНТУ. Химико-металлургические науки. 2014. No. 4. С. 344—348.

7. Бутырин Г.М. Высокопористые углеродные материалы. М.: Химия, 1976.

8. Grah Patrick Atheba. Traitement des eaux par action combinée de la photocatalyse solaire et de l’adsorption sur charbon actif: conception et réalisation du procédé: Thèse de Doctorat. Metz, France: Université Paul Verlaine, 2009.

9. Павленко В.В. Синтез и использование многофункиональных углеродных наноструктурированных материалов на основе растительной клетчатки: Дис. ... канд. техн. наук. Алматы: КазНУ, 2014.

10. Баширов И.И. Получение формованного углеродного адсорбента из нефтяного сырья методами паровой и щелочной активации: Дис. … канд. техн. наук. Уфа : УГНТУ, 2016.

11. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия, 1982.

12. Мухин В.М., Клушин В.Н. Производство и применение углеродных адсорбентов: Учеб. пос. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2011. Mukhin V.M., Кlushin V.N. Production and application of carbon adsorbents. Moscow: Rossiiskii khimiko-tekhnologicheskii universitet, 2011 (In Russ.).

13. Колышкин Д.А., Михайлова К.К. Активные угли. Л.: Химия, 1972.

14. Emmanuelle Lautié, Manuel Dorniera, M. de Souza Filhoc, Max Reynesa. Les produits de l’anacardier: Caractéristiques, voies de valorisation et marchés. Fruits. 2001. Vol. 56 (4). P. 235—248. DOI: https://doi.org/10.1051/fruits:200112

15. Soro Doudjo. Couplage de procédés membranaires pour la clarification et la concentration du jus de pomme de cajou: performances et impacts sur la qualité des produits: Thèse de Doctorat de Montpellier SupAgro, Institut des Régions Chaudes (France), 2012.

16. Tagutchou Jean-Philippe, Naquin Pascale. Caractérisation et traitement thermochimique des coques d’anacarde en vue de leur valorisation énergétique dans les procédés de transformation artisanale de noix de cajou. Colloque Eau, Déchets et Développement Durable (21—24 mars 2012). Agadir, Maroc, P. 28—35. DOI: https://doi.org/10.4267/dechets-sciences-techniques.2722.

17. Fiche Sectorielle Filière Anacarde. Chambre de commerce et d’industrie de cote d’ivoire; la filiere de l’anacarde en bref. Disponible sur: <http://www.cci.ci/3.0/component/content/article/133telechargements/683-fichessectorielles> (Consulté le 01.10.2018).

18. Jeune Afrique. Côte d’Ivoire: forte poussée de la récolte de noix de cajou en 2015. Disponible sur: https://www. jeuneafrique.com/251243/economie/cote-divoire-fortepousseede-la-recolte-de-noix-de-cajou-en-2015/ (Consulté le 01.10.2018).

19. Financial Afrik, La Côte d’Ivoire attend une production de 725 000 tonnes de noix de cajou en 2016, soit 24 % de l’offre mondiale. Disponible sur: https://www.financialafrik.com/2016/02/15/la-cote-divoire-attend-uneproductionde-725-000-tonnes-de-noix-de-cajouen2016-soit-24-de-loffre-mondiale/ (Consulté le 01.10.2018).

20. Ouattara Gniré Mariam. Analyse de la dynamique de l’offre de noix brutes de cajou en Côte d’Ivoire: une application par l’approche autorégressif à retards échelonnés (ARDL). Eur. Sci. J. 2018. Vol.14. No. 34. Р. 292—306. DOI: https://doi.org/10.19044/esj.2018.v14n34p292

21. Thierry Godjo, Jean-Philippe Tagutchou, Pascale Naquin, Rémy Gourdon; Valorisation des coques d’anacarde par pyrolyse au Bénin. Déchets Sciences et Techniques. 2015. No. 70. P. 11—18. DOI: https://doi.org/10.4267/dechetssciencestechniques.3282.

22. Setianto W.B, Yoshikawa S, Smith Jr.R.L, Inomata H, Florusse L.J, Peters C.J. Pressure profile separation of phenol c liquid compounds from cashew (Anacardium occidentale) shell with supercritical carbon dioxide and aspects of its phase equilibria. J. Supercritical Fluids. 2009. Vol. 48. P. 203—210. DOI: dx.doi.org/10.1016/j.supflu.2008.11.018.

23. Smith Jr. R.L., Malaluan R.M., Setianto W.B., Inomata H., Arai K. Separation of cashew (Anacardium Occidentale L.) nut shell liquid with supercritical carbon dioxide. Bioresour Technol. 2003. No. 88(1). P. 1—7. DOI: https://doi.org/10.1016/s0960-8524(02)00271-7

24. Gedam P.H., Sampathkumaran P.S. Cashew nut shell liquid: extraction, chemistry and applications. Prog. Org. Coat. 1986. No. 14. P. 115—157. DOI: https://doi.org/10.1016/0033-0655(86)80009-7

25. Горина В.А., Чеблакова Е.Г. Влияние режимов активации на удельную поверхность и развитие микропористой структуры углеродных волокон на основе вискозы. Изв. вузов Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2015. No. 4. С. 34—39. DOI: dx. doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-34-39.

26. Грэг С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984.

27. Одинцова М.В. Физико-химические характеристики бифункционального сорбента из скорлупы кедровых орехов: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Тюмень: ТГУ, 2010.

28. Ульянова В.В. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов сорбентами на основе модифицированных отходов керамического производства и сельхозпереработки: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Саратов: ЭТУ (филиал), СГТУ, 2015.

29. Hashemian S., Salari K., Yazdi Z.A. Preparation of activated carbon from agricultural wastes (almond shell and orange peel) for adsorption of 2-pic from aqueous solution. J. Indust. Eng. Chem. 2014. No. 20. P. 1892—1900. DOI: dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2013.09.009.

30. Rajeshwari Sivaraj, Venckatesh Rajendran, G. Sangeetha Gunalan. Preparation and characterization of activated carbons from parthenium biomass by physical and chemical activation techniques. Coden ecjhao. E-Journal of Chemistry. 2010. No. 7(4). P. 1314—1319. DOI: https://doi.org/10.1155/2010/948015