natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-36Research ArticleГЕОТЕХНОЛОГИИ. ДОБЫЧА, ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХGEOTECHNOLOGY. EXTRACTION, PROCESSING AND THE USE OF SOLID FUEL MINERALSВлияние модифицирующих добавок на формирование пористой структуры торфяного коксаInfluence of modifying additives on formation of the porous structure of peat cokeТомсонА. Э.ThomsonА. E.

Томсон Алексей Эммануилович – кандидат химических наук, доцент, заместитель директора по научной работе, заведующий Центром по торфу и сапропелям, заведующий лабораторией экотехнологий

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Alexey E. Tomson – Ph. D. (Chemistry), Assistant Professor, Deputy Director, Head of the Center of Peat and Sapropel, Head of Lab. of Ecotechnology

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

altom@nature-nas.byСоколоваТ. В.SokolovaТ. V.

Соколова Тамара Владимировна – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Tamara V. Sokolova – Ph. D. (Technical), Assistant Professor, Senior Researcher

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

tomsok49@tut.byЦарюкТ. Я.TsariukT. Ya.

Царюк Татьяна Яковлевна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Tatiana Ya. Tsariuk – Ph. D. (Technical), Senior Researcher

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

tsariuk9@mail.ruМарзанА. С.MarzanА. S.

Марзан Анастасия Сергеевна – младший научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Anastasiya S. Marzan – Junior Researcher

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

marr_29@mail.ruФалюшинаИ. П.FaliushynaI. Р.

Фалюшина Ирина Петровна – научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Iryna P. Faliushyna – Researcher,

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

info@nature-nas.byАнуфриеваЕ. В.AnufrievaA. V.

Ануфриева Елена Владимировна – научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Elena V. Anufrieva – Researcher

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

Lenaanufrieva5@rambler.ruПехтереваВ. С.PekhterevaV. S.

Пехтерева Виктория Станиславовна – научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Victoriya S. Pekhtereva – Researcher

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

pehvik@jandex.ruКалантаровМ. Г.KalantarovM. G.

Калантаров Михаил Георгиевич – кандидат биологических наук, ведущий инженер

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Michail G. Kalantarov – Ph. D. (Biology)

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

mkalantaroff@gmail.comИнститут природопользования НАН БеларусиInstitute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus20232810202501198205Copyright © Томсон А.Э., Соколова Т.В., Царюк Т.Я., Марзан А.С., Фалюшина И.П., Ануфриева Е.В., Пехтерева В.С., Калантаров М.Г., 20252025Томсон А.Э., Соколова Т.В., Царюк Т.Я., Марзан А.С., Фалюшина И.П., Ануфриева Е.В., Пехтерева В.С., Калантаров М.Г.Thomson А.E., Sokolova Т.V., Tsariuk T.Y., Marzan А.S., Faliushyna I.Р., Anufrieva A.V., Pekhtereva V.S., Kalantarov M.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/36

В статье приведены экспериментальные данные по влиянию добавок некоторых неорганических реагентов, оказывающих направленное воздействие на процесс формирования пористой структуры углеродных материалов. Показано, что неорганические модификаторы (хлористый цинк и ортофосфорная кислота) оказывают влияние на процесс термической деструкции торфа, изменяют выход конечных продуктов. Выход полукокса растет по сравнению с немодифицированным торфом, а жидких и газообразных – снижается, что свидетельствует о сохранении значительной части углерода и кислорода в твердом остатке пиролиза. Данные термического анализа свидетельствуют о более низких температурах протекания структурообразования в коксовом остатке модифицированного торфа. Модификация торфа способствует направленному формированию пористой структуры продуктов коксования торфа. В результате термической деструкции образцов, содержащих 50 и 100 % хлористого цинка при температуре 600 ºС происходит интенсивное образование микропор. Образцы полукоксов по сорбционной активности по иоду приближаются к товарным активированным углям. Интенсивное образование микропор при термической деструкции торфа, модифицированного ортофосфорной кислотой в количестве 50 и 100 %, происходит при температуре 450 ºС, когда наблюдается потеря органического вещества в виде летучих продуктов.

Experimental data on the influence of the additives of some inorganic reagents, having direct effect on the formation process of the porous structure of carbon materials are given in the article. It is shown that inorganic modifiers (zink chloride and orthophosphoric acid) influence on the process of peat thermal destruction, change the output of final products. Semi-coke output increases in comparison to non-modified peat and liquid and gaseous decrease what evidences the conservation of the significant part of carbon and oxygen in the fossil residues of pyrolysis. Thermal analysis data evidence more low temperatures of the course of structure formation in the coke residue of modified peat. Peat modification contributes to the direct formation of the pore structure of the products of peat coking. Intense creation of micro porous take their place as the result of samples thermal destruction containing 50 and 100 % of zink chloride during 600 ºС temperature. Semi-coke samples on sorption activity on iodine are close to commercial activated carbons. Intense creation of micro-porous during peat thermal destruction modified by orthophosphoric acid in the amount of 50 and 100 % take place during 450 ºС temperature when organic substance loss in the form of volatile products is observed.

торфнеорганические соединенияпиролизуглеродные материалыпористая структура.peatinorganic compoundspyrolysiscarbon materialsporous structure.ReferencesФормирование пористой структуры углеродных материалов при карбонизации микрокристаллической целлюлозы, модифицированной фосфорной кислотой и гидроксидом калия / С. И. Цыганова [и др.] // Химия растительного сырья. – 2010. – № 1. – С. 57–62.Tsyganova S. I., Korolkova I. V., Chesnokov N. V., Kuznetsov B. N. Formirovanie poristoi struktury uglerodnykh materialov pri karbonizatsii mikrokristallicheskoi tsellyulozy, modifitsirovannoi fosfornoi kislotoi i gidroksidom kaliya [Formation of a porous structure of carbon materials during the carbonization of microcrystalline cellulose modified with phosphoric acid and potassium hydroxide]. Khimija rastitel’nogo syr’ja, 2010, no. 1, рр. 57–62. (in Russian)Морфология продуктов карбонизации древесины березы, модифицированной КОН, ZnCl2 и Н3РО4 / С. И. Цыганова [и др.] // Химия растительного сырья. – 2011. – № 2. – С. 91–95.Tsyganova S. I., Kargin V. F., Korolkova I. V., Chesnokov N. V. Morfologiya produktov karbonizatsii drevesiny berezy, modifitsirovannoi KON, ZnCl2 i Н3РO4 [Morphology of carbonization products of birch wood modified with KOH, ZnCl2, and H3PO4]. Khimija rastitel’nogo syr’ja, 2011, no. 2, рр. 91–95. (in Russian)Кропотов, В. И. Развивать производство активных углей в лесохимической промышленности / В. И. Кропотов // Гидролизная и лесохимическая промышленность. – 1976. – № 1. – С. 56–64.Kropotov V. I. Razvivat proizvodstvo aktivnykh uglei v lesokhimicheskoi promyshlennosti [To develop the production of active carbons in the wood chemical industry]. Gidroliznaya i lesokhimicheskaya promyshlennost', 1976, no. 1, рр. 56–64. (in Russian)Галкин, В. А. Исследования углей различных пород древесины как сырья для получения активных углей / В. А. Галкин, В. Н. Голубев, Ю. В. Андреев // Гидролизная и лесохимическая промышленность. – 1970. – № 4. – С. 18–19.Galkin V. A., Golubev V. N., Andreev Yu. V. Issledovaniya uglei razlichnykh porod drevesiny kak syrya dlya polucheniya aktivnykh uglei [Studies of coals of various wood species as raw materials for the production of active carbons]. Gidroliznaya i lesokhimicheskaya promyshlennost', 1970, no. 4, рр. 18–19. (in Russian)Термическая деструкция природных полимеров в присутствии хлорида цинка / З. К. Лукьянова [и др.] // Химия твердого топлива. – 1979. – № 4. – С. 48–53.Lukyanova Z. K., Mazina O. I., Rakovskii V. E. Termicheskaya destruktsiya prirodnykh polimerov v prisutstvii khlorida tsinka [Thermal destruction of natural polymers in the presence of zinc chloride]. Khimiya tverdogo topliva = Solid Fuel Chemistry, 1979, no. 4, рр. 48–53. (in Russian)Характеристика продуктов карбонизации торфа в присутствии хлорида алюминия / М. И. Баранчикова [и др.] // Химия твердого топлива. – 1984. – № 3. – С. 66–72.Baranchikova M. I., Mazina O. I., Zhukov V. K., Levchenko T. S. Kharakteristika produktov karbonizatsii torfa v prisutstvii khlorida alyuminiya [Characterization of peat carbonization products in the presence of aluminum chloride]. Khimiya tverdogo topliva = Solid Fuel Chemistry, 1984. no. 3, рр. 66–72. (in Russian)Выбор эффективных активаторов и наиболее пригодного сырья при получении активных углей из торфа / А. М. Кунин [и др.] // Торфяная промышленность. – 1983. – № 10. – С. 24–26.Kunin A. M., Ogurtsov A. V., Pavlova L. N. Vybor effektivnykh aktivatorov i naibolee prigodnogo syrya pri poluchenii aktivnykh uglei iz torfa [The choice of effective activators and the most suitable raw materials for the production of activated carbons from peat]. Torfyanaya promyshlennost', 1983, no. 10, рр. 24–26. (in Russian)Исследование пористой структуры продуктов карбонизации торфа в присутствии ортофосфорной кислот / О. И. Мазина [и др.] // Химия твердого топлива. – 1980. – № 4. – С. 64–67.Mazina O. I., Makeeva G. P., Drozhalina N. D. Issledovanie poristoi struktury produktov karbonizatsii torfa v prisutstvii ortofosfornoi kisloty [Study of the porous structure of peat carbonization products in the presence of phosphoric acid]. Khimiya tverdogo topliva = Solid Fuel Chemistry, 1980, no. 4, рр. 64–67. (in Russian)Ермоленко, И. Н. Элементосодержащие угольные волокнистые материалы / И. Н. Ермоленко, И. И. Люблинер, Н. В. Гулько. – Минск : Наука и техника, 1982. – 272 с.Ermolenko I. N., Lyubliner I. I., Gulko N. V. Elementosoderzhashchie ugolnye voloknistye materialy [Elemental coal fibre materials]. Minsk, Nauka i Tekhnika Publ.,1982, 272 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.