Источник фото — pstu.ru
Гранулированный активированный уголь изготавливается путем высокотемпературного смешивания каменного угля и связующего вещества, которое позволяет сформировать из пасты прочные гранулы той или иной формы. Качество активированного угля зависит от вязкости связующего вещества и содержания в нем коксового остатка, который накапливается при пиролизе твердого топлива. Оптимальным является сочетание сравнительно низкой вязкости и высокого коксового остатка.
В качестве связующего компонента, как правило, используется лесохимическая смола – жидкий продукт переработки древесины, который отличается высокой вязкостью. Однако у лесохимической смолы есть серьезный недостаток – низкое содержание ранее упомянутого коксового остатка. Альтернативой являются коксохимические смолы, образующиеся при высокотемпературной обработке каменного угля и представляющие собой черную маслянистую жидкость. Однако и здесь есть минус: высокое содержание коксового остатка сочетается со сравнительно высокой вязкостью.
Ученые из Пермского политеха попытались решить эту дилемму за счет использования различных добавок к коксохимическим смолам. Авторы исследования создали образцы гранулированного активированного угля из пыли каменного угля и коксохимических смол, в которых на долю коксового остатка приходилось 22,51% и 30,77% массы соответственно. Анализ использованных смол показал, что нагрев связующего компонента до 60 градусов Цельсия снижает вязкость примерно в 5 раз.
«Улучшить характеристики связующего возможно путем введения в его состав добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ). В исследовании мы использовали ПАВ разных видов (неионогенные, анионогенные, катионогенные). А еще, как добавку, пробовали применять дистиллированную воду. И во всех случаях определяли зависимость вязкости связующих от количества введенных добавок», – цитирует Пермский политех одного из авторов исследования, кандидата химических наук Елену Фарберову.
Авторы провели серию экспериментов, в ходе которых добавляли поверхностно-активные (ПАВ) вещества в состав каменноугольной смолы. Выяснилось, что наилучший эффект достигается при использовании ПАВ неионогенного вида с поправкой на разницу температур: при температуре в 40 градусов Цельсия вязкость образцов снижалась на 23-55%, а при температуре в 60 градусов Цельсия – на 11-59%. Вдобавок, использование ПАВ позволило увеличить площадь поверхности гранул активированного угля на 23% и, тем самым, улучшить его сорбционную способность.
