Турбанова С. Е.

ГОУ ВПО «Южно – Уральский государственный

университет», 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76,

ХАРАКТЕРИСТИКА СВОЙСТВ УГЛЕРОДНОГО СОРБЕНТА,

ПОЛУЧАЕМОГО ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ АВТОШИН

В связи со значительным ростом объема автопарка происходит постоянное накопление изношенных автомобильных шин. Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Кроме того, невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.

Одним из направлений утилизации отработанных автошин является проведение низкотемпературного пиролиза при температурах до 450 °С, позволяющего получить продукты трех агрегатных состояний. Получаемые твердые продукты пиролиза представляют собой относительно хрупкое вещество черного цвета, жирное на ощупь, внешне напоминающее некоторые виды активных углей.

Целью настоящей работы являлось произвести оценку структуры поверхности и адсорбционных свойств получаемого при пиролизе твердого продукта.

В качестве сырья использовались изношенные автошины различной степени измельчения – от крошки до фрагментов размером 50×100 мм. Пиролиз проводился в слабоокислительной среде на лабораторной установке общим объемом 9 дм³ с внешним газовым нагревом в температурном диапазоне 300–450 °С, избыточном давлении 0,02–0,03 МПа, которое устанавливалось за счет регулирования объема и скорости отвода отходящих газов. Процесс проводился в периодическом режиме с разовой загрузкой сырья около 1,2–1,5 кг и выдержкой при конечной температуре прогрева в течение 30 мин. Общее время протекания процесса пиролиза определялось условиями протекания теплоотвода от установки и конечной температурой нагрева. Охлаждение готового продукта проводилось в совместно с охлаждением реактора без доступа дополнительного воздуха в реактор.

Для оценки свойств поверхности получаемого продукта использовались следующие показатели, определяемые по стандартным методикам: удельная поверхность, содержание групп кислотного характера, содержание карбонильных групп, восстанавливающая способность, рН водной вытяжки. Для характеристики адсорбционных свойств данного продукта производилось определение сорбционной емкости с использованием ряда стандартных веществ — метиленового голубого, метиленового красного, йода, бензола и фенола. Сорбционная емкость определялась статическим методом при различных равновесных концентрациях сорбатов и нормальных условиях. В каждом случае проводилось не менее трех параллельных определений. Остаточные концентрации адсорбируемых веществ находились по калибровочным графикам методами фотометрии, УФ-спектометрии и рефрактометрии.

По всем определяемым параметрам производилось сравнение экспериментально определенных величин с аналогичными показателями ряда промышленно производимых и широко используемых активных углей различных марок (АГ-2, ОУ-А, КАД, БАУ, ДАК, сульфоуголь). Многие экспериментально определенные показатели, особенно в пересчете на единичный фрагмент поверхности, оказались не хуже, а иногда и превосходящими, аналогичные показатели для известных марок промышленных активных углей.

На основании обработки результатов, полученных при определении адсорбционных емкостей по каждому из используемых веществ, были построены изотермы адсорбции, которые позволили рассчитать ряд физико-химических параметров процесса адсорбции и определить наиболее оптимальные условия проведения адсорбции.

В соответствии с теорией Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ) вид полученных изотерм свидетельствует о наличии на поверхности изучаемых сорбентов как микро-, так и макропор, кроме того, для ряда сорбентов, отличающихся по способу их получения, отмечается достаточно сильное межмолекулярное взаимодействие между адсорбируемым веществом и адсорбентом, что свидетельствует о возможности регулирования адсорбционных свойств сорбентов на стадии получения, т.е. производить сорбенты, обладающие определенной активностью к заданным адсорбируемым веществам (селективные сорбенты).

Таким образом, обобщая полученные результаты можно заключить, что при отработке параметров технологии становится возможным использование твердого продукта низкотемпературного пиролиза автомобильных шин в качестве сорбентов для удаления некоторых органических загрязнений для очистки сточных вод, а сорбционная активность твердого продукта пиролиза соизмерима с активностью известных марок активных углей.