RU2809093C1 - Способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом - Google Patents
Способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809093C1 RU2809093C1 RU2022119192A RU2022119192A RU2809093C1 RU 2809093 C1 RU2809093 C1 RU 2809093C1 RU 2022119192 A RU2022119192 A RU 2022119192A RU 2022119192 A RU2022119192 A RU 2022119192A RU 2809093 C1 RU2809093 C1 RU 2809093C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biochar
- rice husk
- nanomaterial
- electromagnetic
- sorption
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000010903 husk Substances 0.000 claims abstract description 25
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims abstract description 18
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000008239 natural water Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 7
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000007353 oxidative pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области сорбционной химии. Предложен способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом, включающий получение исходного биоугля из рисовой шелухи путем карбонизации исходной рисовой шелухи в муфельной печи при температуре 600°С в течение 30 минут с предварительной промывкой, обработку полученного исходного биоугля из рисовой шелухи в аппарате активации процессов для обработки материалов, согласно которой навеска полученного исходного биоугля из рисовой шелухи размешивалась в дистиллированной воде и подвергалась воздействию во вращающемся электромагнитном поле с ферромагнитными частицами m=200 г в течение 30 секунд в аппарате активации процессов для обработки материалов, после чего просушивалась в сушильном шкафу в течение 4 часов при t=105°С. Технический результат - получение эффективного сорбента способом подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом с его последующим применением для очистки природных и сточных вод на объектах коммунального и промышленного назначения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
Известен способ производства сорбента на биоугольной основе и тепловой энергии из лузги подсолнечника и установка для его реализации (RU 2 763 291, МПК: B01J 20/20, публикация патента 28.12.2021), который заключается в термической переработке лузги подсолнечника, причем тепловую переработку лузги подсолнечника осуществляют вихревым окислительным пиролизом, при этом сушка лузги подсолнечника начинается до поступления в реактор, в смесителе; лузга подсолнечника из приемного бункера посредством безосевого шнекового транспортера поступает в подающий бункер, затем шнековым питателем - в смеситель, куда одновременно поступают горячие парогазовые продукты пиролиза, отбираемые за воздухоохлаждаемым циклоном, затем смесь лузги подсолнечника и парогазовых продуктов пиролиза проходит через вентилятор рециркуляции и подается через прямоточную горелку с рассекателем в вихревой циклонный реактор, в котором начинается окислительный пиролиз при температурах 300-400°С; одновременно с вводом лузги подсолнечника в эту же зону вихревого циклонного реактора тангенциально подается горячий воздух вторичного дутья, подогретый в кожухе охлаждения воздухоохлаждаемого циклона, а заканчивается окислительный пиролиз в воздухоохлаждаемом циклоне при температурах 330-420°С, при этом в нем происходит одновременное отделение от парогазовых продуктов пиролиза твердых частиц, которые падают в теплоизолированный бункер сбора и представляют собой сорбент на биоугольной основе, а парогазовые продукты окислительного пиролиза выходят из воздухоохлаждаемого циклона и покидают установку.
Недостатком известного способа является ограниченный интервал температуры, не позволяющий выбрать режим тепловой обработки при более высокой температуре.
Известен также способ встречно-вихревой обработки сырья и аппарат встречно-вихревого слоя для обработки сырья (пат. РФ № 2771497, опубл. 05.05.2022), использующий для обработки различного вида сырья энергию вращающегося постоянного магнитного поля, воздействующего на ферромагнитные элементы, которые непосредственно взаимодействуют с обрабатываемым сырьем. Аппарат встречно-вихревого слоя для обработки сырья, содержащий состыкованную с нижней частью корпуса аппарата съемную рабочую камеру с ферромагнитными элементами, вращающуюся магнитную головку, размещенную в верхней части рабочей камеры, входной и выходной патрубки, при этом в верхней части рабочей камеры размещена дополнительная встречно-вращающаяся магнитная головка, установленная со смещением в горизонтальной плоскости относительно первой магнитной головки, под рабочей камерой установлена выходная камера, отделенная от рабочей камеры узлом отсева ферромагнитных элементов, при этом на дне выходной камеры установлена пробка с магнитом, входной патрубок расположен в верхней части рабочей камеры напротив магнитных головок, а выходной патрубок расположен в выходной камере.
Недостатком известного способа является установка вращающихся магнитных головок, усложняющих технологический процесс обработки материала.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения порошка активированного угля (RU 2 769 520, МПК: C01B 32/312, публикация патента 01.04.2022), путем воздействия ферромагнитных элементов во вращающемся электромагнитном поле вихревого электромагнитного аппарата, включающий загрузку, измельчение, активацию водяным паром при высокой температуре и выгрузку. Подача воды осуществляется непосредственно в активную зону аппарата, где происходит измельчение и активация при соударении ферромагнитных активирующих элементов с каменноугольным сырьем – антрацитовой крошкой и водяным паром при температуре более 250°С, образующимся за счет превращения кинетической энергии движущихся элементов в тепловую, а выгрузка готового продукта осуществляется регулируемым потоком воздуха, выносящим фракции требуемого гранулометрического состава из активной зоны.
Недостатком известного способа является необходимость подачи сжатого воздуха, требующей установки дополнительного оборудования, усложняющем в свою очередь технологическую схему получения порошка, что в целом увеличивает затраты на производство сорбента. Кроме того фракционный состав угля после обработки на аппарате вихревого слоя в данном случае составил 0,07-0,10 мкм, что превышает размеры сорбента, полученного заявляемым способом.
Целью настоящего изобретения является получение эффективного сорбента способом подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом с целью его последующего применения для очистки природных и сточных вод на объектах коммунального и промышленного назначения.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом измельчается, структурируется обрабатываемы материал, также оптимизируется его химический состав.
Исходный биоуголь из рисовой шелухи (соломы) получен путем карбонизации исходной рисовой шелухи (соломы) в муфельной печи при температуре 600°С в течение 30 минут с предварительной промывкой. Биоуголь рисовой шелухи (соломы) далее подвергался обработке в аппарате активации процессов для обработки материалов (RU 2170707, МПК: C02F 1/48, публикация патента 20.07.2001). Навеска биоугля рисовой шелухи (соломы), размешивалась в дистиллированной воде, помещалась в немагнитный цилиндр с ферромагнитными частицами m=200 г, далее подвергалась воздействию во вращающемся электромагнитным полем в течение 30 секунд в аппарате активации процессов для обработки материалов, после чего просушивалась в сушильном шкафу в течение 4 часов при t=105°С. Вращающиеся в электромагнитном поле ферромагнитные частицы обуславливают магнитостриционный эффект, приводящий к восстановлению оксидов на поверхности частиц обрабатываемого материала. Способ позволяет повысить содержание углерода в сорбенте с 43,3 до 78,5% по сравнению с исходным биоуглем (фиг. 1, табл. 1), снизить содержание примесей в сорбенте, а также измельчить сорбент до наноразмеров 1-50 нм с образованием пор диаметром до 1 нм (фиг. 2,3), тем самым повысив однородность состава. 5 Данный способ позволил осуществить подготовку углеродного сорбента, подтвердившего свою эффективность при обработке сточных вод в лабораторных условиях.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 Химический состав биоугля рисовой шелухи, обработанного электромагнитным способом.
Фиг. 2 Микрофотография поверхности частицы биоугля рисовой шелухи, обработанного электромагнитным способом, М 1:2 нм.
Фиг. 3 Микрофотография поверхности частицы биоугля рисовой шелухи, обработанного электромагнитным способом, М 1:10 нм.
Состав исходного сырья. Показатели качества исходного биоугля рисовой шелухи (соломы) и биоугля рисовой шелухи (соломы) с электромагнитной обработкой приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Химический состав полученных образцов биоугля рисовой рисовой шелухи с и без электромагнитной обработкой
| Тип сорбента | С, % | O, % | Si, % | K, % | Ca, % | Mg, % | Na, % | Cl, % | Fe, % | Al, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Биоуголь рисовой шелухи с электромагнитной обработкой | 78,5 | 18,5 | 2,1 | 0,5 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | - | 0,1 | - |
| Биоуголь рисовой шелухи | 43,3 | 42,5 | 8,2 | 1,0 | 1,1 | 0,9 | 0,4 | 0,1 | - | 2,7 |
Claims (4)
1. Способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом, включающий получение исходного биоугля из рисовой шелухи путем карбонизации исходной рисовой шелухи в муфельной печи при температуре 600°С в течение 30 минут с предварительной промывкой, обработку полученного исходного биоугля из рисовой шелухи в аппарате активации процессов для обработки материалов, согласно которой навеска полученного исходного биоугля из рисовой шелухи размешивалась в дистиллированной воде и подвергалась воздействию во вращающемся электромагнитном поле с ферромагнитными частицами m=200 г в течение 30 секунд в аппарате активации процессов для обработки материалов, после чего просушивалась в сушильном шкафу в течение 4 часов при t=105°С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом позволяет повысить содержание углерода в сорбенте с 43,3 до 78,5% по сравнению с исходным биоуглем, снизить содержание примесей в сорбенте.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом обеспечивает достижение наноразмеров получаемого материала.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом позволяет получить пористость в наночастицах размером до 1 нм.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809093C1 true RU2809093C1 (ru) | 2023-12-06 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2170707C1 (ru) * | 2000-07-13 | 2001-07-20 | Вершинин Николай Петрович | Аппарат активации процессов для обработки материалов |
| WO2007068778A1 (es) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Universidad De Granada | Proceso de producción de carbón activo a partir de residuos de pet |
| RU2763291C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью Акционерная фирма "Перспектива" Опытно-механический Завод | Способ производства сорбента на биоугольной основе и тепловой энергии из лузги подсолнечника и установка для его реализации |
| RU2769520C1 (ru) * | 2021-02-25 | 2022-04-01 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Интор" | Способ получения порошка активированного угля |
| RU2771497C2 (ru) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Эволюция Биогазовых Систем" | Способ встречно-вихревой обработки сырья и аппарат встречно-вихревого слоя для обработки сырья |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2170707C1 (ru) * | 2000-07-13 | 2001-07-20 | Вершинин Николай Петрович | Аппарат активации процессов для обработки материалов |
| WO2007068778A1 (es) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Universidad De Granada | Proceso de producción de carbón activo a partir de residuos de pet |
| RU2771497C2 (ru) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Эволюция Биогазовых Систем" | Способ встречно-вихревой обработки сырья и аппарат встречно-вихревого слоя для обработки сырья |
| RU2769520C1 (ru) * | 2021-02-25 | 2022-04-01 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Интор" | Способ получения порошка активированного угля |
| RU2763291C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью Акционерная фирма "Перспектива" Опытно-механический Завод | Способ производства сорбента на биоугольной основе и тепловой энергии из лузги подсолнечника и установка для его реализации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Markovska et al. | A study on the thermal destruction of rice husk in air and nitrogen atmosphere | |
| US4226585A (en) | Apparatus for the production of cement clinkers from moist agglomerated raw material | |
| CA1236265A (en) | .alpha. ALUMINA PRODUCTION IN A STEAM-FLUIDIZED REACTOR | |
| RU2494128C2 (ru) | Устройство для получения сажи из резиновых отходов | |
| JPH07178344A (ja) | 材料を加熱及び粉砕するための方法及び装置 | |
| RU2809093C1 (ru) | Способ подготовки углеродного сорбционного наноматериала из биоугля электромагнитным методом | |
| RU140672U1 (ru) | Установка для переработки органического сырья в топливо | |
| RU1836124C (ru) | Установка дл регенерации и получени фильтровальных вспомогательных веществ | |
| RU2085570C1 (ru) | Способ термической переработки твердого углеродсодержащего сырья | |
| KR0125705B1 (ko) | 알루미나의 카아보질화에 의한 질화 알루미늄의 연속식 제조방법 | |
| RU2111923C1 (ru) | Способ получения активного угля из косточек плодов и скорлупы орехов | |
| RU2359006C1 (ru) | Способ переработки угля | |
| RU2668043C1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
| CN111908469A (zh) | 一种特殊吸附活性炭制备方法 | |
| RU2036011C1 (ru) | Способ измельчения материала при термохимической обработке и устройство для его осуществления | |
| US6907994B2 (en) | Process for converting wet fly ash into dry useful industrial products | |
| RU2233795C1 (ru) | Способ получения диоксида кремния из отходов производства риса и устройство для его осуществления | |
| US5145492A (en) | Apparatus for the treatment of filter sludge consisting predominantly of diatomite and method of operating same | |
| KR101320715B1 (ko) | 코크스 침전지 처리방법 | |
| RU2771646C1 (ru) | Установка для переработки лигноцеллюлозных отходов в угольные брикеты | |
| SU787448A1 (ru) | Способ термической подготовки угл дл коксовани | |
| RU2815780C1 (ru) | Способ изготовления пиролизного наполнителя | |
| RU2846563C1 (ru) | Способ получения аморфного диоксида кремния высокой чистоты из кремнегеля техногенного происхождения | |
| RU2780782C1 (ru) | Способ переработки твёрдых бытовых отходов | |
| RU2112781C1 (ru) | Способ сушки продуктов обогащения углей |