ВЛИЯНИЕ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ МАРКИ «БАУ-А» СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТНУЮ СТРУКТУРУ

Активированный уголь часто применяется в качестве носителя, в изготовлении катализаторов и как сорбент в медицине и фармацевтике, а также при очистке природных и сточных вод от различных соединений и концентрирования ионов металлов в металлургической промышленности. Разнообразие областей применения активированного угля обуславливает и различные требования к нему. Сорбционная, структурная и текстурная характеристика предопределяет основные свойства активированного угля. Улучшение каких-либо характеристик активированных углей, с целью создания материалов с требуемыми эксплуатационными свойствами, осуществляется путем модификации поверхности различными агентами. В работе проведено жидкофазное окисление коммерческого активированного угля марки «БАУ-А» соляной кислотой для улучшения его поверхностной структуры и морфологии. ИК-спектроскопия установила кислородсодержащие гидроксильные и фенольные, а также карбоновые, лактоновые и хиноновые группы после модификации соляной кислотой. Это в свою очередь повлияло на морфологию угольного материала, которая стала относительно организованной и четкой. Объемы пор после модификации соляной кислотой уменьшилась до 4,264–5,778 мкм, размеры макроячеек соответствуют 31,57– 73,32 мкм. XRD-анализ установил уменьшение интенсивности в областях 2θ – 29° и 43° после модификации, указывающей на удаление некоторых минеральных веществ с определенной кристаллической структурой, таких как Na, Ca, Mg.

1. Joanna Sreńscek-Nazzal, Adrianna Kamińska, Piotr Miądlicki, Agnieszka Wróblewska, Karolina Kiełbasa, Rafał Jan Wróbel, Jarosław Serafin, Beata Michalkiewicz Activated Carbon Modification towards Efficient Catalyst for High Value-Added Products Synthesis from Alpha-Pinene // Materials 2021, 14 (24), 7811. https://doi.org/10.3390/ma14247811

2. T.M. Alslaibi, I. Abustan, M.A. Ahmad.; A review: Production of activated carbon from agricultural byproducts via conventional and microwave heating // J Chem technol biot 88, – 1183–1190 (2013). https://doi.org/10.1002/jctb.4028

3. Agarwal, B., Thakur, P. K, Balomajumder, C.; Use of iron-impregnated granular activated carbon for co-adsorptive removal of phenol and cyanide: insight into equilibrium and kinetics. Chemical Engineering Communications, 200(9), 1278–1292 (2013). https://doi.org/10.1080/00986445.2012.744749

4. O. Ioannidou, A. Zabaniotou.; Agricultural residues as precursors for activated carbon production – A review// Renewable and Sustainable Energy Reviews Vol. 11, Issue 9, December 2007, P. 1966–2005 (2007). https://doi.org/10.1016/j.rser.2006.03.013

5. M. Kubota, A. Hata, H. Matsuda; Preparation of activated carbon from phenolic resin by KOH chemical activation under microwave heating // Carbon Volume 47, Issue 12, October 2009, P. 2805–2811. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.06.024

6. Yafei Liu, Zhonghua Hu, Kun Xu, Xiangwei Zheng, Qiang Gao.; Surface Modification and Performance of Activated Carbon Electrode Material // Acta Physico-Chimica Sinica Volume 24, Issue 7, July 2008, P. 11431148. https://doi.org/10.1016/S1872-1508(08)60049-2

7. Teck Nam Ang, Brent R. Young, Rob Burrell, Matthew Taylor, Mohamed Kheireddine Aroua, Saeid Baroutian; Oxidative hydrothermal surface modification of activated carbon for sevoflurane removal // Chemosphere, Vol. 264, Part 2, February 2021, 128535; https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128535

8. N.Wibowo, L.Setyadhi, D.Wibowo, J.Setiawan, S.Ismadji.; Adsorption of benzene and toluene from aqueous solutions onto activated carbon and its acid and heat treated forms: Influence of surface chemistry on adsorption// Journal of Hazardous Materials 146 (2007) 237–242. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.12.011

9. Mengran Liu, Cong Xiao.; Research progress on modification of activated carbon // E3S Web of Conferences 38, 02005 (2018). https://doi.org/10.1051/e3sconf/20183802005

10. Sonia Żółtowska, Zuzanna Bielan, Joanna Zembrzuska, Katarzyna Siwińska-Ciesielczyk, Adam Piasecki, Anna Zielińska-Jurek, Teofil Jesionowski. Modification of structured bio‑carbon derived from spongin-based scaffolds with nickel compounds to produce a functional catalyst for reduction and oxidation reactions: Potential for use in environmental protection // Science of The Total Environment Vol. 794, 10 November 2021, 148692. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148692

11. G. Yuan, M. A. Keane.; Liquid phase hydrodechlorination of chlorophenols over Pd/C and Pd/Al2O3: a consideration of HCl//catalyst interactions and solution pH effects Applied Catalysis B: Environmental. Vol. 52, Issue 4, 8 October 2004, P. 301–314. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2004.04.015

12. Ana M. Carvajal-Bernal, Fernando Gómez, Liliana Giraldo, Juan C. Moreno Pirajá.; Chemical modification of activated carbons and its effect on the adsorption of phenolic compounds/ Ingeniería Y Competitividad, Vol. 17, No. 1, P. 109–119 (2015).

13. H. M. Roy, C. M. Wai, T. Yuan, J. K. Kim, W. D. Marshall.; Catalytic hyrodechlorination of chlorophenols in aqueous solution under mild conditions // Applied Catalysis A: General Vol. 271, Issues 1–2, 10 September 2004, P. 137–143, 271, 137–147. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2004.02.053

14. S. B. Halligudi, B. M. Devassay, A. Ghosh, V.; Ravikumar. Kinetic study of vapor phase hydrodechlorination of halons by Pd supported catalysts // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical Vol. 184, Issues 1–2, 17 June 2002, P. 175–181. https://doi.org/10.1016/S13811169(01)00391-0

15. Abdel-Nasser A. El-Hendawy. Influence of HNO3 oxidation on the structure and adsorptive properties of corncobbased activated carbon // Carbon 41 (2003) 713–722; https://doi.org/10.1016/S0008-6223(03)00029-0

16. Guo, Y., Li, Y., Wang, J., Zhu, T., & Ye, M. (2014).; Effects of activated carbon properties on chlorobenzene adsorption and adsorption product analysis // Chemical Engineering Journal, 236, 506–512. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.10.017

17. Yakout SM, Sharaf El-Deen G.; Characterization of activated carbon prepared by phosphoric acid activation of olive stones // Arabian Journal of Chemistry 2016; 9: S1155–S1162. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2011.12.002

18. Kabdrakhmanova S., Shaimardan E., Akatan K., Selenova B., Zhilkashinova A., Erbolatuly D., Skakov M. Preparation and Characterization of the Catalyst Based on the Copper Nanoparticles // International Journal of Nanoscience and Nanotechnology. Vol. 18, No. 1, 2022, P. 1–10.

19. Akatan K., Kabdrakhmanova S.K., Shaimardan E., Ospanova Zh., Selenova S., Toktarbay Zh. Application of X-Ray Diffraction Method for Research of Copper Nanoparticles Obtained by Using Chemical Method // Oxidation Communications. – 2019. –42(4), Р. 462–467.

20. L. Lu, V. Sahajwalla, C. Kong, D. Harris.; Quantitative xray diffraction analysis and its application to various coals // Carbon 39 (2001) 1821–1833. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00318-3