В настоящее время накопившиеся в сельскохозяйственных почвах за много лет пользования пестициды являются загрязнителями почвы и представляют для здоровья населения значительную опасность. В связи с обострившейся экологической ситуацией актуальной является задача изготовления больших количеств дешёвых и эффективных сорбирующих материалов, которые можно использовать для детоксикации почв. Такими материалами вполне могут быть древесноугольные сорбенты, получаемые из малоценной и неиспользуемой древесины, например, погибшей (усыхающей) в результате воздействия лесных вредителей.
Из литературных данных хорошо известно [1,2], что в процессе окислительной активации водяным паром с повышением степени обгаров углей развивается пористая структура и возрастает активность получаемых активных углей по адсорбируемым веществам. Из этих же источников следует, что структура адсорбентов формируется на основе анатомического строения и химического состава исходного сырья. Лигнин и трудногидролизуемые полисахариды в зависимости от породы древесины составляют 55-75 % от массы её абсолютно сухого вещества и при пиролизе образуют 85-90 % массы углеродного остатка. При этом нужно учитывать, что, около 90 % массы трудногидролизуемых полисахаридов составляет целлюлоза. При усыхании дерева по мере увеличения длительности срока прекращения его жизнедеятельности изменяется химический состав древесины. Выявление влияния содержания трудногидролизуемых полисахаридов и лигнина на адсорбционные свойства активных углей даёт возможность оценки использования древесины усыхающего дерева в качестве сырья для получения сорбентов.
Набор модельных сорбатов: краситель метиленовый голубой и йод - рассматривают как «молекулярные щупы» с размерами молекул 0,2 нм для йода и 1,5 нм для метиленового голубого[1]. По величине адсорбционной активности йода можно судить о содержании в адсорбенте микропор с размерами эффективных диаметров 0,6-1,5 нм, а по адсорбции метиленового голубого – о содержании мезопор, имеющих большие размеры: 1,5-50 нм. Суммарное содержание микро- и мезопор обеспечивает углям адсорбционную поверхность. В таблице 1 приведены результаты активирования водяным паром углей, полученных из древесины усыхающих лиственниц, погибших от воздействия сибирского шелкопряда. Из приведённых результатов следует, что 12-летний срок усыхания дерева мало сказывается на содержании лигнина. В первые три года после гибели лиственницы, содержание трудногидролизуемых полисахаридов в древесине и адсорбционные свойства углей практически не изменяются.
Таблица 1. Влияние содержания трудногидролизуемых полисахаридов на обгар и свойства активных углей
| Характеристики древесины | Характеристики активных углей | ||||
| Давность усыхания, лет | Содержание трудногидролизуемых полисахаридов, % | Содержание лигнина в модификации Комарова, % | Обгар, % | Активность по йоду, % | Активность по метиленовому голубому, мг/г |
| 0 | 40,3±0,53 | 28,8±0,35 | 42,2 | 76,5 | 225 |
| 2 | 39,1±0,17 | 27,4±0,08 | 42,3 | 75,2 | 230 |
| 3 | 40,9±0,2 | 27,1±0,22 | 44,2 | 75,0 | 222 |
| 7 | 33,7±0,18 | 28,2±0,07 | 46,5 | 73,2 | 238 |
| 12 | 34,7±0,19 | 27,1±0,11 | 47,0 | 73,2 | 240 |
По истечении трёх лет усыхания дерева снижение содержания трудногидролизуемых полисахаридов в исходной древесине сказывается на росте обгаров получаемых активных углей и сорбционной активности по метиленовому голубому и, соответственно, уменьшении сорбционной активности по йоду. Вместе с тем, величины адсорбционных активностей углей, полученных из усыхающей древесины, не уступают таковой для углей, полученных из древесины здорового дерева и соответствуют требованиям норм для промышленных углей БАУ-А и ОУ-А [3,4].
Из представленных результатов можно сделать следующие выводы:
-снижение содержания трудногидролизуемых полисахаридов в древесине, в состав которых входит целлюлоза, способствует росту обгаров древесных углей в процессе их активирования водяным паром и развитию в активных углях пор больших размеров за счёт снижения содержания пор с меньшими эффективными радиусами;
- активные угли, получаемые из усыхаемой древесины, рационально использовать для адсорбции органических веществ с большими размерами молекул, к которым относятся пестициды, содержащиеся в почвах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Кельцев, Н.В. Основы адсорбционной техники [Текст]/ Н.В. Кельцев - М.: Химия, 1984.-592 с.
2. Кинле, X. Активные угли и их промышленное применение [Текст] / X.Кинле, Э. Бадер.-Л.: Химия, 1984.-21 с.
3. ГОСТ 6217-74. Уголь активный древесный дробленый. Технические условия. – Взамен ГОСТ 6217-54; Введен с 01.01.76. – 8 с.
4. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий, древесный, порошкообразный. Технические условия. – Взамен ГОСТ 4453-48; Введен с 01.01.76. – 8 с.
Библиографическая ссылка
Епифанцева Н.С., Симкин Ю.Я. ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ДРЕВЕСИНЫ И СВОЙСТВ ПОЛУ-ЧАЕМЫХ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ СРОКОВ УСЫХАНИЯ ДЕРЕВА // Современные проблемы науки и образования. – 2008. – № 4. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=1034 (дата обращения: 19.04.2024).