Получение и исследование активированных углей на основе отходов растительного сырья и их применение в сорбции благородных и тяжелых металлов
Проект Министерства образования и науки Республики КазахстанИРН: AP09058376
Актуальность проекта. Идея проекта заключается в получении высокоэффективных активированных углей на основе отходов растительного сырья, изучение их основных физико-химических характеристик и их применение в сорбционном извлечении благородных и тяжелых металлов из водных сред. Актуальность данного проекта заключается в том, что будут получены новые активированные угли из отходов растительного сырья таких как: кукурузные початки, косточки винограда и др. Будут изучены состав, структурные, текстурные и физико-химические характеристики полученных активированных углей, определены оптимальные параметры получения активированных углей. Подробное изучение процессов сорбции позволит разработать новые материалы и инновационные методы для проведения селективной сорбции благородных и тяжелых металлов.
Цель проекта. Получение активированных углей на основе отходов растительного сырья и их дальнейшее исследование в процессах сорбции благородных и тяжелых металлов из водных сред.
Задачи проекта.
1. Получение активированных углей на основе отходов растительного сырья Республики Казахстан и определение их основных текстурных и физико-химических характеристик.
2. Исследование сорбционной очистки модельных растворов и промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов на полученных активированных углях.
3. Исследование сорбционного извлечения благородных металлов из модельных и промышленных растворов на полученных активированных углях.
Основные члены проекта
1. Руководитель проекта: Кишибаев Канагат Кажмуханович, PhD, старший научный сотрудник.
Author ID в Scopus – https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56604294100
Researcher ID Publons - https://publons.com/researcher/2429119/kishibayev-kanagat-kkk/
Google Scholar - https://scholar.google.com/citations?user=XG23bY8AAAAJ&hl=ru
ORCID - https://orcid.org/0000-0003-1590-5243
Research Gate - https://www.researchgate.net/profile/K-Kishibayev
Исполнители:
2. Токпаев Рустам Ришатович, PhD, ведущий научный сотрудник:
Author ID в Scopus – https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56998810900
Researcher ID Publons - https://publons.com/researcher/2424520/rustam-r-tokpayev/
ORCID - https://orcid.org/0000-0002-0117-4454
Researcher Gate - https://www.researchgate.net/profile/Rustam-Tokpayev
Google Scholar - https://scholar.google.com/citations?user=bmnxQHEAAAAJ&hl=ru
3. Хаваза Тамина Наримановна, научный сотрудник:
Author ID в Scopus – https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57345081100
ORCID — https://orcid.org/0000-0002-1614-3060
Researcher Gate — https://www.researchgate.net/profile/Tamina-Khavaza
4. Ибраимов Заир Таирович, докторант 2 курса, младший научный сотрудник:
Author ID в Scopus – https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57345388600
Researcher Gate — https://www.researchgate.net/profile/Zt-Ibraimov/research
5. Каюбалиева Анель Маратқызы, бакалавр 4 курса, лаборант.
6. Щендрыгина Екатерина Николаевна, бакалавр 4 курса, лаборант.
Используемые методы.
1. БЭТ
2. СЭМ
3. XRD
4. Рамановская спектрометрия
5. Рентгенофлуоресцентный анализ
6. ИК-Фурье спектроскопия
7. Распределение частиц по размерам
8. Определение сорбционной емкости по йоду
9. Определение зольности
10. Атомно-абсорбционная спектрометрия
Ожидаемые результаты
- Будут изучены фундаментальные основы получения активированных углей на основе отходов растительного сырья и определены их основные физико-химические характеристики;
- Будет исследована сорбционная очистка модельных растворов и промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов на полученных активированных углях.
- Будет исследовано сорбционное извлечение благородных металлов из модельных и промышленных растворов на полученных активированных углях.
Публикации:
- 1 статья в издании, рекомендованном ККСОН МОН РК.
- 2 статьи в рецензируемых зарубежных научных изданиях, которые входят в 1 (первый), 2 (второй) и/или в 3 (третий) квартили в базе данных Web of Science и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти).
Д
остигнутые результаты.
Были выбраны отходы растительного сырья для получения активированных углей (кукурузные початки, виноградные косточки, береза, сосновые шишки и др.). Активированные угли получали методами карбонизации и активации. Карбонизацию проводили двумя способами: термическая карбонизация и гидротермальная карбонизация. Активацию проводили перегретым водяным паром (физическая активация). Полученные активированные угли имели развитую микропористую структуру поверхности. Затем определили текстурные и физико-химические характеристики полученных активированных углей такими методами как: БЭТ, СЭМ, XRD, Рамановская спектрометрия, рентгенофлуоресцентный анализ, ИК-Фурье спектроскопия, определение сорбционной емкости по йоду, определение зольности, распределение частиц по размерам.
Проведены исследования по сорбции тяжелых металлов из модельных растворов. Сорбцию цинка и меди из модельных растворов проводили с варьированием следующих параметров: рН, исходная концентрация тяжелых металлов, время сорбции. Начаты работы по сорбции тяжелых металлов из промышленных сточных вод или из искусственно полученных растворов содержащих ионы тяжелых металлов.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ПРОЕКТУ:
Статьи в журналах Комитета по обеспечению качества в сфере образования и науки Министерства образования науки Республики Казахстан:
Статьи в международных журналах:
1. K.K. Kishibayev, J. Serafin, R.R. Tokpayev, T.N. Khavaza, A.A. Atchabarova, D.A. Abduakhytova, Z.T. Ibraimov, J. Srenscek-Nazzal. Physical and chemical properties of activated carbon synthesized from plant wastes and shungite for CO2 capture//Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. Vol. 9. Issue 6. 106798. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106798 (Elsevier, IF=7.968, Q1 WoS, процентиль - 84, CiteScore 7.7)
Заметка по статье:
Опубликована статья «Physical and chemical properties of activated carbon synthesized from plant wastes and shungite for CO2 capture» в Journal of Environmental Chemical Engineering (IF 7.968, Q1 WoS, процентиль - 84, CiteScore 7.7): https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343721017759
Данная статья посвящена получению недорогих микропористых активированных углей на основе отходов растительного сырья (кукурузные початки, виноградные косточки, береза и сосновые шишки) и минерала шунгит с использованием метода физической активации. Физическая активация, особенно активация перегретым водяным паром, связана с более чистым производством активированного угля, и получаемый в результате активированный уголь может широко использоваться во многих областях промышленности. Кроме того, активированные угли, описанные в этой статье и полученные путем физической активации, характеризуются более обширными микропорами. В статье также изучены основные текстурные и физико-химические характеристики полученных активированных углей методами БЭТ, СЭМ, дифракций рентгеновского излучения (XRD), Раман-спектрометрией, рентгенофлуоресцентным анализом, ИК-Фурье-спектроскопией. В статье также представлена возможность использования разработанных активированных углей в качестве недорогого и высокоэффективного сорбента СО2 из воздушных сред, представляющего значительный интерес для окружающей среды. Работы в данных направлениях будут продолжены.
Благодарим ҚР Ғылым және жоғары білім министрлігі / Министерство науки и высшего образования РК и ҚР ҒЖБМ Ғылым комитеті/Комитет науки МНВО РК за поддержку данного исследования в рамках проекта AP09058376 (2021-2023 гг.).
Потенциальным пользователям проекта: Если Вы заинтересованы в использовании получаемых активированных углей, обращайтесь к руководителю проекта Кишибаеву Канагату Кажмухановичу по электронному адресу: kanagat_kishibaev@mail.ru. Мы непрерывно ищем сотрудничество в данной области исследования.