Науковці виявили, що найбільш окислене термічно оброблене активоване вугілля підвищує ефективність адсорбції у 38 разів порівняно зі звичайним активованим вугіллям
Корейська дослідницька група розробила нову технологію видалення з повітря шкідливих газів (азотовмісних сполук), пише видання EurekAlert.
Як зазначає видання, шкідливі азотовмісні гази з неприємним запахом сильно подразнюють очі, ніс і дихальні шляхи. Вони присутні всюди: в каналізаційних системах, у очисних спорудах на фермах та заводах. Ці гази негативно впливають на організм людини, а також навколишнє середовище. У типових способах їх усунення та видалення запаху використовують активоване вугілля як адсорбент. Однак активоване вугілля погано піддається подальшій переробці, що ускладнює його повторне використання для видалення газів.
Дослідницька група під керівництвом доктора Чівон Лі та Янгтака О з Дослідницького центру навколишнього середовища Корейського інституту науки і технологій (KIST) оголосила, що вони розробили технологію виробництва активованого вугілля, яка значно покращує адсорбційну дію активованого вугілля та процес видалення чотирьох азотовмісних сполук (NOCs) з повітря: аміак, етиламін, диметиламін і триметиламін. Група розробників не лише покращила ефективність очищення активованим вугіллям, але і винайшла певний механізм адсорбції між адсорбентами та газами. Це дозволить розробити різноманітні адсорбенти для складних речовин.
Адсорбція – вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища поверхневим шаром твердого тіла (адсорбенту).
Дослідники змогли точно контролювати ступінь окислення поверхні адсорбенту для того, щоб підвищити ефективність адсорбції NOC, за допомогою процесу термічного відпалювання після окислення активованого вугілля азотною кислотою.
Відпалювання – це вид термообробки, який полягає у нагріванні матеріалу до температури вище критичної, тривалій витримці за цієї температури і подальшому повільному охолодженні з метою наближення структури до урівноваженого стану.
Науковці виявили, що найбільш окислене термічно оброблене активоване вугілля може підвищити ефективність видалення запахів у 38 разів порівняно зі звичайним активованим вугіллям. У процесі дослідження вони вперше з’ясували, що атоми кисню на поверхні окисленого таким чином активованого вугілля утворюють міцні водневі зв’язки з амінами з азотовмісних молекул газу. Висновок відображає принцип оптимізації адсорбційного ефекту шляхом збільшення ступеня окислення – щоб більше водневих зв’язків могло утворюватися з амінами на поверхні активованого вугілля.
Також повідомляється, що таким чином термічно висушене активоване вугілля підвищує селективність адсорбції щодо триметиламіну більш ніж у 13 разів. Це суттєвий результат, оскільки триметиламін має найнижчу ефективність адсорбції серед інших сполук NOC. Речовина Триметиламін – є типовим джерелом запахів у сільському господарстві, на сміттєзвалищах, у каналізаційних і очисних спорудах. Термічно оброблене дослідниками активоване вугілля має середню здатність до вторинної переробки 93,8% для триметиламіну. Що забезпечує високу високу економічну ефективність даної технології, у порівнянні з 63% здатністю до вторинної переробки звичайного активованого вугілля.
«Визначивши механізм адсорбції газів із запахом, ми можемо розробити матеріали, які спеціалізуються на видаленні певних газів, а висушене нагріванням активоване вугілля, яке проходить процес окислення, є відносно простим у виробництві та може використовуватися повторно. Таким чином, його також можна використовувати як матеріал для очисних пристроїв, таких як фільтри та маски», – заявили в KIST.
