Получение пористых углеродных сорбционных материалов на основе биосырья и исследование их физико-химических свойств

Аннотация

В работе разработан метод получения высокоэффективных пористых углеродных сорбционных материалов на основе сельскохозяйственных лигноцеллюлозных отходов и проведена комплексная оценка их физико-химических свойств. В качестве исходных материалов использовали рисовую шелуху (РШ), скорлупу грецкого ореха (ШГ), пшеничную солому (ПС) и сосновые опилки (СО), которые подвергали карбонизации. Химическую активацию полученных карбонизатов осуществляли гидроксидом калия в различных массовых соотношениях активатора и углеродной матрицы. Поверхностно-химическая активность сорбентов повышалась с помощью KOH. Морфология поверхности и элементный состав синтезированных материалов изучали с помощью сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа, а функциональные группы  методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (ИК-спектроскопии). Установлено, что увеличение степени активации приводит к развитию иерархической пористой структуры с образованием микро-, мезо- и макропор, а также к увеличению количества кислородсодержащих и азотсодержащих функциональных групп на поверхности углеродных материалов. Наибольшая микропористость была достигнута при массовом соотношении KOH:углерод 4:1. Образовавшаяся функциональная структура способствует увеличению сорбционной способности материалов по отношению к токсичным загрязняющим веществам различной природы. Результаты подтверждают эффективность использования синтезированных углеродных сорбентов в качестве экологически безопасных и экономически эффективных материалов для очистки воздуха и воды.