РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОД-КРЕМНЕЗЕМНЫХ КОМПОЗИТОВ И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ТЕКСТУРНЫХ И ДИСПЕРСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Аннотация
Предложен метод утилизации рисовой шелухи (РШ), трудноперерабатываемого отхода производства рисасырца, заключающийся в карбонизации РШ в реакторе с кипящим слоем катализатора. Зольный остаток, образующийся после карбонизации при 465–600 °С представляет собой углерод-кремнеземный нанокомпозитный материал (C/SiO2) с содержанием SiO2 58,7– 81,8 вес.%, удельной поверхностью SБЭТ = 152–232 м2/г. При выщелачивании SiO2 фтористоводородной кислотой получены пористые углеродные материалы с удельной поверхностью 165–494 м2/г и содержанием SiO2 менее 1 %. Данные материалы исследованы методами МУРР, ПЭМ и рентгеновской дифракции. Впервые получена информация о размерах частиц SiO2 в углеродкремнеземных нанокомпозитах. Установлено, что повышение температуры карбонизации от 465 до 600 °С приводит к увеличению средних размеров частиц кремнезема от 5,5 до 8,1 нм. Показана перспективность развития методики определения размеров частиц кремнезема в углеродной матрице методом МУРР для целенаправленного дизайна пористых углеродных материалов с заранее заданными свойствами. Метод карбонизации РШ в кипящем слое катализатора является одним из наиболее перспективных в плане переработки РШ в C/SiO2 нанокомпозиты и пористые углеродные материалы с применением подходов темплатного синтеза.
Ключевые слова
Об авторах
Ю. В. Ларичев
Институт катализа СО РАН, г. Новосибирск
Россия
Россия
канд. хим. наук, науч. сотрудник Института катализа СО РАН. Тел.: (383) 326-94-00
П. М. Елецкий
Институт катализа СО РАН, г. Новосибирск
Россия
Россия
канд. хим. наук, науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-58.
Ф. В. Тузиков
Институт катализа СО РАН, г. Новосибирск
Россия
Россия
д-р биологических наук, ведущий науч. сотрудник, руководитель группы наноструктурного анализа того же института. Тел.: (383) 326-94-00
В. А. Яковлев
Институт катализа СО РАН, г. Новосибирск
Россия
Россия
канд. хим. наук, зав. лабораторией каталитических процессов переработки возобновляемого сырья того же института. Тел.: (383) 330-62-54
Список литературы
1. Liu Y., Guo Yu., Gao W.i, Wang Zh., Ma Yu., Wang Z. // J. of Cleaner Prod. 2012. Vol. 32. P.204.
2. Li Y., Ding X., Guo Yu., Rong Ch., Wang L., Qu Yu., Ma X., Wang Z. // J. of Hazard. Mat. 2011. Vol. 186. P.2151.
3. Isahak W.N.R.W., Hisham M.W.M., Yarmo M.A., Hin T.Y. // Ren. and Sust. En. Reviews. 2012. Vol. 16. P. 5910.
4. Xiujuan G., Shurong W., Qi W., Zuogang G., Zhongyang L. // Chinese J. of Chem. Eng. 2011. Vol. 19(1). P. 116.
5. Dagnino E.P., Chamorro E.R., Romano S.D., Felissia F.E., Area M.C. // Ind. Crops and Prod. 2013. Vol. 42. P. 363.
6. Rosa S.M.L., Rehman N., de Miranda M.I.G., Nachtigall S.M.B., Bica C.I.D. // Carbohydrate Polymers. 2012.
7. Vol. 87. P. 1131.
8. Zhang H., Zhao X., Ding X., Lei H., Chen X., An D., Li Y., Wang Z. // Biores. Tech. 2010. Vol. 101. P. 1263.
9. Suxia R., Haiyan X., Jinling Z., Shunqing L., Xiaofeng H., Tingzhou L. // Carbohydrate Res. 2012. Vol. 359. P. 1.
10. Bansal N., Tewari R., Soni R., Soni S.K. // Waste Manag. 2012. Vol. 32. P. 1341.
11. Adam F., Appaturi J.N., Iqbal A. // Catal. Tod. 2012. Vol. 190. P. 2.
12. Ma X., Zhou B., Gao W., Qu Y., Wang L., Wang Z., Zhu Y. // Powd. Tech. 2012. Vol. 217. P. 497.
13. Chandrasekhar S., Pramada P.N., Raghavan P., Satyanarayana K.G., Gupta T.N. // J. of Mat. Sci. Let. 2002. Vol. 21. P. 1245.
14. Martinez V., Valencia M.F., Cruz J., Mejia J.M., Chejne F. // Ceramics Int. 2006. Vol. 32. P. 891.
15. Wua H., Gao M., Zhu D., Zhang S., Pan Y., Pan H., Liu Y., Oliveira F.J., Vieira J.M. // Ceramics Int. 2012. Vol. 38. P. 3519.
16. Zawrah M.F., Zayed M.A., M.R.K. // J. of Hazard. Mat. 2012. Vol. 227—228. P. 250.
17. Chiew Y.L., Cheong K.Y. // Mat. Sci. and Eng. B. 2011. Vol. 176. P. 951.
18. Padhi B.K., Patnaik C. // Ceramics Int. 1995. V. 21. P. 213.
19. Umeda J., Kondoh K., Kawakami M., Imai H. // Powder Tech. 2009. Vol. 189. P. 399.
20. Panpa W., Jinawath S. // Applied Cat. B: Envir. 2009. Vol. 90. P. 389.
21. Prasetyoko D., Ramli Z., Endud S., Hamdan H., Sulikowski B. // Waste Manag. 2006. Vol. 26. P. 1173.
22. Guo Y., Rockstraw D.A. // Micropor. and Mesopor. Mat. 2007. Vol. 100. P. 12.
23. Елецкий П.М., Яковлев В.А., Каичев В.В., Языков Н.А., Пармон В.Н. // Кинетика и катализ. 2008. Т. 49. С. 321.
24. Guo Y., Yang S., Yu K., Zhao J., Wang Z., Xu H. // Mater. Chem. and Phys. 2002. Vol. 74. P. 320.
25. Guo Y., Yang S., Fu W., Qi J., Li R., Wang Z., Xu H. // Dyes and Pigments. 2003. Vol. 56. P. 219.
26. Елецкий П.М., Яковлев В.А., Фенелонов В.Б., Пармон В.Н. // Кинетика и катализ. 2008. Т. 49. С. 741.
27. Yeletsky P.M., Yakovlev V.A., Mel’gunov M.S., Parmon V.N. // Micropor. and Mesopor. Mat. 2009. Vol. 121. P. 34.
28. Никонов Г.К., Бурковская Л.Ф., Артамонова Н.А., Челохсаева Г.Л. // Гидрол. и лесохим. пром. 1990. Т. 7. С. 18.
29. Устинов Е.А., Фенелонов В.Б., Яковлев В.А., Елецкий П.М. // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. С. 629.
30. Chang Ch.-F., Chang Ch.-Y., Tsai W.-T. // Journal of Colloid and Interface Science. 2000. Vol. 232. P. 45.
31. Yoshizawa N., Maruyama K., Yamada Y., Zielinska-Blajet M. // Fuel. — 2000. Vol. 79. P. 1461.
32. Петров В.С., Симкин Ю.Я., Крылова О.К. // Химия в интересах устойчивого развития. 1996. Т. 4. С. 389.
33. Плаксин Г.В., Бакланова О.Н., Дроздов В.А., Дуплякин В.К., Кузнецов Б.Н., Рудковский А.В., Щипко М.Л. // Химия в интересах устойчивого развития. 2000. № 8. C. 715.
34. Ahmad M.A., Wan Daud W.M.A., Aroua M.K. // Colloids and Surfaces A: Phys.Chem. Eng. Aspects. 2008. Vol. 312. P. 131.
35. Ip A.W.M., Barford J.P., McKay G. // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 8909.
36. Zhang F., Ma H., Chen J., Li G.-D., Zhang Y., Chen J.-S. // Bioresource Tech. 2008. Vol. 99. P. 4803.
37. Sevilla M., Alvarez S., Centeno T.A., Fuertes A.B., Stoeckli F. // Electrochimica Acta. 2007. Vol. 52. P.3207.
38. Pak Ch., Chang H., Kim J. // Pat. US 7220697, 2007.
39. Колесников М.П. Формы кремния в растениях // Успехи биологической химии. 2001. Т. 41. С. 301.
40. Захаров А.М., Беляков А.В., Цвигунов А.Н. // Стекло и керамика. 1993. № 9—10. С. 37.
41. Vassilev S.V., Baxter D., Andersen L.K., Vassileva C.G., Morgan T.J. // Fuel. 2012. Vol. 94. P. 1.
42. Larichev Y.V., Prosvirin I.P., Shlyapin D.A., Shitova N.B., Tsyrul’nikov P.G., Bukhtiyarov V.I. // Kinet. Catal. 2005. Vol. 46. P. 597.
43. Larichev Y.V., Shlyapin D.A., Tsyrul’nikov P.G., Bukhtiyarov V.I. // Catalysis Letters. 2008. Vol. 120. P. 204.
44. Козьмина Е.П. Рис и его качество. М.: Колос, 1976. 400 с.
45. Svergun D.I. // J. Appl. Crystallogr. 1992. Vol. 25.P. 495.
46. Konarev P.V., Petoukhov M.V., Volkov V.V., Svergun D.I. // J. Appl. Cryst. 2006. Vol. 39. P. 277.
47. Фенелонов В.Б. Пористый углерод. Новосибирск: Ин-т катализа СО РАН, 1995. 518 с.
48. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. М.: Наука, 1986. 279 с.
Для цитирования:
Ларичев Ю.В., Елецкий П.М., Тузиков Ф.В., Яковлев В.А. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОД-КРЕМНЕЗЕМНЫХ КОМПОЗИТОВ И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ТЕКСТУРНЫХ И ДИСПЕРСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК. Катализ в промышленности. 2013;(2):72-79.
For citation:
Larichev Yu.V., Yeletsky P.M., Tuzikov F.V., Yakovlev V.A. Development of technology for production of porous carbon-silica composites and carbon materials from rice husks and study their texture and dispersion characteristics. Kataliz v promyshlennosti. 2013;(2):72-79. (In Russ.)
Просмотров: 339
Послать статью по эл. почте 