В последние годы многие отрасли промышленности стали уделять особое внимание возобновляемым и экологически чистым ресурсам. Ключевым продуктом в этой области является активированный уголь – материал с большой удельной поверхностью и исключительной адсорбционной способностью, используемый в водной, воздушной, пищевой, фармацевтической и химической промышленности.
Хотя традиционно активированный уголь производился из угля, древесины или кокосовой скорлупы, исследователи сейчас ищут более экологичные альтернативы. Одним из новых источников этого материала является кукуруза и продукты её переработки . В частности, кукурузные початки и солома, часто считающиеся сельскохозяйственными отходами, обладают значительным потенциалом для производства активированного угля.
1. Что такое активированный уголь ?
Активированный уголь — это пористый углерод с высокой способностью адсорбировать химические вещества и загрязняющие вещества благодаря своей решётчатой структуре и большой площади внутренней поверхности (до 1500 квадратных метров на грамм). Эти свойства достигаются благодаря процессу химической или физической активации.
Основные свойства активированного угля
-
очень высокая пористость
-
Высокая абсорбционная способность
-
химическая стабильность
-
В некоторых случаях можно использовать повторно
2. Почему в качестве источника активированного угля выбрана кукуруза?
Кукуруза — одна из самых потребляемых культур в мире, ежегодно производящая миллионы тонн отходов. Стебли и листья кукурузы, особенно початки, производят большое количество лигноцеллюлозного материала, который часто сжигают или выбрасывают. Эти отходы:
-
Он богат углеродом .
-
Имеет волокнистую структуру, позволяющую создавать пористость во время активации.
-
Он считается возобновляемым и дешевым ресурсом .
-
Они помогают уменьшить загрязнение окружающей среды сельскохозяйственными отходами.
Таким образом, производство активированного угля из кукурузы и ее отходов является эффективным промышленным решением и экологически выгодной мерой.
3. Процесс производства активированного угля из кукурузы
Процесс производства активированного угля из кукурузы включает несколько основных этапов:
а) Подготовка сырья
Кукурузные стебли или початки сначала сушат и измельчают, а затем обугливают при высокой температуре (от 300 до 600 °C) в бескислородной среде для получения углеродсодержащего сырья.
б) Активация
Существует два основных способа активации:
-
Физическая активация : нагревание углеродного материала паром или углекислым газом до температуры от 700 до 900 градусов Цельсия. Этот метод открывает поры и увеличивает удельную площадь поверхности.
-
Химическая активация : перед процессом карбонизации используются такие химические вещества, как гидроксид калия (KOH), гидроксид натрия (H₃PO₄) и хлорид цинка (ZnCl₂). Они разрушают волокнистую структуру кукурузы, создавая мельчайшие поры.
в) Очистка и сушка
После активации продукт промывают дистиллированной водой для удаления остаточных химикатов, затем сушат и перерабатывают в порошок или гранулы для немедленного использования.
4. Свойства активированного угля из кукурузы
Активированный уголь, полученный из кукурузных отходов, обладает следующими свойствами:
-
Большая площадь поверхности (иногда до 1200 м²/г и более).
-
Распределение пор соответствующее (мелкие, средние и крупные).
-
Обладает превосходной адсорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам, красителям и органическим соединениям.
-
Стоимость производства низкая по сравнению с ископаемыми ресурсами.
-
Возобновляемый и экологически чистый.
Водопоглощающий материал Jacobi GXB
5. Используйте активированный уголь, изготовленный из кукурузы.
а) Очистка воды
Одним из важнейших применений является поглощение загрязняющих воду веществ:
-
Удаляет тяжелые металлы , такие как свинец и ртуть.
-
Поглощает красители и промышленные химикаты.
-
Уменьшает количество органических соединений и неприятных запахов.
б) Очистка воздуха
Активированный уголь, изготовленный из кукурузы, способен поглощать вредные газы, такие как формальдегид, сероводород и летучие органические соединения.
в) Пищевая промышленность
-
Сахар изменил цвет.
-
Поглощает запахи и примеси в напитках.
г) Фармация и медицина
-
Для использования в фильтрах для гемодиализа.
-
Абсорбция токсинов при неотложной терапии (пероральный активированный уголь).
д) Химическая промышленность
-
Мотиватор или сторонник мотивации.
-
Рекуперация растворителя.
6. Преимущества и недостатки активированного угля из кукурузы
выгода
-
Дешевый и возобновляемый ресурс .
-
Сокращение сельскохозяйственных отходов.
-
Высокая абсорбционная способность.
-
Возможность местного производства в сельскохозяйственных районах.
недостаток
-
Производственный процесс должен строго контролироваться.
-
Качество конечного продукта может отличаться.
-
В некоторых случаях химическая активация может оказаться дорогостоящей.
7. Перспективы на будущее
Учитывая растущий спрос на экологически чистые материалы, производство активированного угля из кукурузных отходов является перспективным вариантом. Новые исследования показывают:
-
Наноуглерод на основе атомов .
-
Сочетание активированного угля с наночастицами для повышения эффективности.
-
Применение в системах накопления энергии (суперконденсаторы и батареи).
Они уже добились значительных успехов, и ожидается, что в ближайшие годы эта сфера станет одной из ведущих.
Часто задаваемые вопросы о гранулированном активированном угле
Окончательно
Активированный уголь на основе кукурузы воплощает в себе разумное использование возобновляемых ресурсов . Этот материал не только обладает адсорбционными свойствами, сопоставимыми или даже превосходящими свойства обычного активированного угля, но и способствует сокращению сельскохозяйственных отходов и загрязнения окружающей среды.
Учитывая его широкое применение в очистке воды и воздуха, а также в пищевой, фармацевтической и энергетической промышленности, эта технология экономически выгодна и полностью соответствует принципам устойчивого развития.