«Proceedings of Gubkin University»

INVESTIGATING TEXTURAL, STRUCTURAL AND SORPTION PROPERTIES OF CARBON-CONTAINING MATERIALS BASED ON SLUDGE WASTE FROM PRODUCTION OF VEGETABLE OILS

UDC: 665.3:543.272.6
DOI: 10.33285/2073-9028-2020-2(299)-119-132

Authors:

¹ Shukhov Belgorod State Technological University, Belgorod, Russian Federation
² LLC “Neftekhim-engineering”, Belgorod, Russian Federation
³ Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), Moscow, Russian Federation

Keywords: kieselguhr sludge, vegetable waxes, thermal modification, carbon-containing sorption material, mesoporous structure, oxygen-containing functional groups, oil capacity, ion exchange

Annotation:

The results of investigating the particle size distribution, structural, textural characteristics and sorption properties of a new composite carbon-containing sorption material obtained by thermal modification of kieselguhr sludge waste from the production of refined vegetable oils are presented. The processing conditions provide incomplete oxidation of organic impurities contained in the sludge waste, the formation of a mesoporous structure and the formation of soot-like carbon particles on the surface of diatomite particles. Using the Boehm method of IR spectroscopy and acid-base titration it has been established that the presence of various oxygen-containing functional groups on the surface of the carbon layer provide the materials obtained with bifunctional sorption properties as the effective extraction of heavy metal ions (using copper ions as an example) and oil products from aqueous media.

Bibliography:

1. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. — Л.: Химия, 1982. — 168 с.
2. Совершенствование сорбционных методов очистки загрязненных природных и сточных вод/Под ред. д-ра биолог. наук, проф. Е.И. Тихомировой. — Саратов: СГТУ имени Гагарина Ю.А., 2017. — 154 с.
3. Sobgaida N.A., Ol’shanskaya L.N., Nikitina I.V. Fiber and carbon materials for removing oil products from effluent. Chemical and Petroleum Engineering. — 2008. — Vol. 44. — Р. 41-44.
4. Gupta M., Gupta H., Kharat D.S. Adsorption of Cu (II) by low cost adsorbents: a review. Current Environmental Engineering. — 2017. — Vol. 4. — No. 3. — P. 159-168.
5. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. — Л.: Химия, 1984. — 216 с.
6. Композиционный сорбент на основе минерального и растительного сырья/А.И. Везенцев, Х.Т. Нгуен, П.В. Соколовский, В.Д. Буханов и др.//Сорбционные и хроматографические процессы. — 2015. — Т. 15. — № 1. — С. 127-133.
7. Коваленко Т.А., Адеева Л.Н. Углеродминеральный сорбент для комплексной очистки сточных вод//Химия в интересах устойчивого развития. — 2010. — Т. 18. — № 2. — С. 189-195.
8. Москвичева Е.В., Игнаткина Д.О., Москвичева А.В., Войтюк А.А., Геращенко А.А. Технология получения гранулированного сорбционно-фильтрующего композиционного материала на основе отхода производства (на примере ООО “Империал Тобакко Волга” г. Волгоград)// Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. — 2017. — Вып. 49 (68). — С. 110-121.
9. Свергузова С.В., Шайхиев И.Г., Хунади Л., Алейникова Н. Сравнение сорбционных свойств нативной и термообработанной кожуры арахиса по отношению к ионам никеля//Chemical Bulletin. — 2019. — Т. 2. — № 4. — С. 12-13.
10. Галимова Р.З., Шайхиев И.Г. Очистка фенолсодержащих сточных вод нативными и модифицированными адсорбционными материалами на основе отходов сельскохозяйственного и промышленного производства. — Белгород-Казань: Изд-во БГТУ, 2018. — 96 с.
11. Попова Л.В. Модификация резин продуктами на основе отходов производства подсолнечного масла: Дисс. канд. техн. наук. — Воронеж, 2010. — 224 с.
12. Bakr H.E.G. Diatomite: Its Characterization, modifications and applications. Asian Jornal of Materials Science. — 2010. — Vol. 2. — No. 3. — P. 121-136.
13. Убаськина Ю.А., Петренко Е.В. Производство отбеливающих глин из диатомита: технологическая операция “кальцинирование”. Часть 1. Свойства диатомита при кальцинировании//Новые технологии. — 2012. — № 2. — С. 62-65.
14. Отработанный кизельгуровый шлам маслоэкстракционного производства — сырье для получения сорбционного материала/И.В. Старостина, С.В. Свергузова, Д.В. Столяров, Е.В. Порожнюк//Вестник технологического университета. — 2017. — Т. 20. — № 16. — С. 133-136.
15. Еремин И.С. Разработка сорбирующего материала на основе растительного сырья: Автореф. дис. канд. техн. наук. — М., 2018. — 20 с.
16. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы: Учебник для вузов. — 2-е изд. — М.: Химия, 1988. — 464 с.
17. Боэм Х.П. Химическая идентификация поверхностных групп//Катализ. Стереохимия и механизмы органических реакций. — М.: Мир, 1968. — С. 186-288.
18. Oickle A.M., Goertzen S.L. and Hopper K.R. Standardization of the Boehm titration: Part II. Metod of agitation, effect of filtering and dilute titrant. Carbon. — 2010. — Vol. 48. — P. 3313-3322.
19. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений: справочные материалы. — М.: Изд-во МГУ, 2012. — 55 с.
20. Старостина И.В., Никитина А.Е., Порожнюк Е.В., Рабощук Д.С. Исследование влияния условий термической модификации отработанного кизельгурового шлама на смачиваемость поверхности получаемого сорбента//Энерго- и ресурсосберегающие экологически чистые химико-технологические процессы защиты окружающей среды: Сб. докл. III Междунар. научно-техн. конф. (Белгород, 14-15 нояб. 2017 г.). — Белгород: Изд-во БГТУ, 2017. — С. 118-124.
21. Yuan, Peng and oth. The hydroxyl species and acid sites on diatomite: a combined IR and Raman study. Applied surface Science. — 2004. — Number 227 (1-4). — P. 30-39.
22. Jansen R.J., H. van Bekkum. XPS of nitrogen-containing functional groups on activated carbon. Carbon. — 1995. — Vol. 33. — No. 8. — P. 1021-1027.
23. Солдатов А.И. Изучение возможности целевого формирования центров основного характера на углеродной поверхности//Вестник ЮУрГУ. Серия “Математика, физика, химия”. — 2008. — № 7. — Вып. 10. — С. 105-110.