Исследование свойств углеродных материалов, полученных из растительной биомассы методом гидротермальной карбонизации, как исходных прекурсоров для получения графеноподобных структур

Авторы

  • Н.Г. Приходько Алматинский университет энергетики и связи им. Г. Даукеева, ул. Байтурсынова, 126/1, Алматы, Казахстан
  • М.А. Елеуов Bes Saiman Group, ул. Тулебаева, 38, Алматы, Казахстан
  • Ә.Ә. Әбдiсаттар Satbayev University, ул. Сатпаева, 22, Алматы, Казахстан
  • К. Аскарулы Алматинский университет энергетики и связи им. Г. Даукеева, ул. Байтурсынова, 126/1, Алматы, Казахстан; Satbayev University, ул. Сатпаева, 22, Алматы, Казахстан
  • А.Б. Толынбеков Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
  • А.Т. Таурбеков Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан

DOI:

https://doi.org/10.18321/cpc22(1)13-26

Ключевые слова:

отходы биомассы, пшеничная солома, ячменная солома, пшеничные отруби, рисовая шелуха, гидротермальная карбонизация, гидроуголь

Аннотация

Представлены результаты по гидротермальной карбонизации предварительно обработанной биомассы (пшеничные отруби, пшеничная солома, рисовая шелуха, ячменная солома) и параметры, обеспечивающие процесс карбонизации. Приведены результаты по исследованию физико-химическими методами морфологических, структурных и элементного состава полученных углеродных структур. Биомасса растительных отходов в основном состоит из углеводов, клетчатки и белков. Следовательно, биоотходы могут быть подвергнуты преобразованию в углеродсодержащие материалы для получения экономически выгодных продуктов для их новых применений. Выбранная биомасса имеется в изобилии в РК, широко распространена и легкодоступна, имеет многоуровневую слоистую структуру, состоящую из трех различных полимеров, которые связываются друг с другом: а именно, целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин. В ходе гидротермального процесса высококонцентрированный горячий раствор щелочи постепенно омыляет воск и растворяет гемицеллюлозу и лигнин, а кристаллическая целлюлоза частично деградирует, но не растворяется. После удаления гемицеллюлозы и лигнина связи между микрофибриллами целлюлозы ослабевают. Оставшуюся целлюлозу далее подвергают процессу карбонизации. Полученные данные позволили сделать вывод о правильном выборе параметров и метода синтеза, методики обработки как исходной биомассы, так и продукта после синтеза.

Библиографические ссылки

(1). Xiao K, Yifeng Zh, Hanwu L, Chenxi W, Yunfeng Zh, Erguang H, Xiaona L, Qingfa Zh, Moriko Q, Wendy M, Rongge Z, Zhen F, Roger R (2020) Chemical Engineering Journal 399(1):125808. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125808

(2). Harnesk D (2019) Geoforum 98:25-35. https://doi.org/10.1016/j.geoforum.2018.09.019

(3). Rodriguez-Gomez D (2012) Applied biochemistry and biotechnology 166(8):2051-2063. https://doi.org/10.1007/s12010-012-9631-x

(4). Prasad S, Singh A, Joshi HC (2007) Resources, Conservation and Recycling 50(1):1-39. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2006.05.007

(5). Norhusna MN, Lau LC, Lee KT, Abdul RM. (2013) Journal of Environmental Chemical Engineering 1(4):658–666. https://doi.org/10.1016/j.jece.2013.09.017

(6). Zhengang L, Fu-Shen Z (2009) Journal of Hazardous Materials 167(1-3):933–939. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.01.085

(7). Ruthrotha SB, Dinesh J, Suma BS, Nagashankar G, Arif M, Balasubramanyam K, Eswaramoorthy M, Kundu TK (2008) Nano Letters 8(10):3182-3188. https://doi.org/10.1021/nl801503m

(8).Titirici M, Antonietti M, Thomas AA (2006) Chemistry of Materials 18(16):3808-3812. https://doi.org/10.1021/cm052768u

(9). Sevilla M and Fuertes AB (2011) Energy Environmental Science 4:1765-1771. https://doi.org/10.1039/c0ee00784f

(10). Sevilla M, Fuertes AB (2009) Carbon 47:2281-2289. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.04.026

(11). Limin C, Xingliang T, Xinyuan Zh, Jingtao Zh, Xuelei T, Jingyu W, Mingyong X, Wei X (2014) Metabolic Engineering 24:150-159. https://doi.org/10.1016/j.ymben.2014.05.001

(12). Toufiq Reza M, Andert J, Wirth B, Busch D, Pielert J, Lynam JG, Mumme J (2014) Applied Bioenergy 1(1):11-29. https://doi.org/10.2478/apbi-2014-0001

(13). Jain A, Balasubramanian R, Srinivasan MP (2016) Chemical Engineering Journal 283(1):789-805. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.08.014

(14).Sun R, Lawther JM, Banks WB (1995) Ind. Crops Prod 4:127-145. https://doi.org/10.1016/0926-6690(95)00025-8

(15). Reddy N, Yang Y, (2007) J. Agric. Food Chem 55:8570-8575. https://doi.org/10.1021/jf071470g

(16). Rodriguez-Gomez D (2012) Applied biochemistry and biotechnology 166(8):2051-2063. https://doi.org/10.1007/s12010-012-9631-x

(17). Prasad S, Singh A, Joshi HC (2007)Resources, Conservation and Recycling 59(1):1-39. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2006.05.007

(18). McKendry P (2002) Bioresource technology 83(1):37-46. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(01)00118-3

(19). Ma’Ruf A, Pramudono B, Aryanti N (2017) AIP Conf. Proc, American Institute of Physics Inc: 30044. https://doi.org/10.1063/1.4978086

(20). Beaugrand J (2004) International Journal of Plant Sciences 165(4)553-563. https://doi.org/10.1086/386554

(21). Giudicianni P, Cardone G, Ragucc R (2013) Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 100:213-222. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2012.12.026

Загрузки

Опубликован

25-03-2024

Как цитировать

Приходько, Н., Елеуов, М., Әбдiсаттар Ә., Аскарулы, К., Толынбеков, А., & Таурбеков, А. (2024). Исследование свойств углеродных материалов, полученных из растительной биомассы методом гидротермальной карбонизации, как исходных прекурсоров для получения графеноподобных структур. Горение и плазмохимия, 22(1), 13–26. https://doi.org/10.18321/cpc22(1)13-26

Выпуск

Том 22 № 1 (2024): ГОРЕНИЕ И ПЛАЗМОХИМИЯ

Раздел

Статьи

Лицензия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>