Właściwości fizykochemiczne i zdolności sorpcyjne adsorbentów węglowych otrzymanych z zastosowaniem promieniowania mikrofalowego

Abstract

Celem naukowym rozprawy doktorskiej była preparatyka i fizykochemiczna charakterystyka sorbentów węglowych otrzymanych z poprzemysłowych i porolniczych materiałów odpadowych z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego oraz zbadanie ich pod kątem możliwości wykorzystania w procesie usuwania zanieczyszczeń z fazy gazowej. Dodatkowo podjęto próbę wyznaczenia optymalnych parametrów wytwarzania tego typu adsorbentów oraz ich modyfikacji, w celu poprawy właściwości fizykochemicznych i zdolności sorpcyjnych. W ramach realizowanej pracy doktorskiej przeprowadzono cykl badań związanych z użyciem promieniowania mikrofalowego do otrzymywania adsorbentów węglowych z materiałów odpadowych, takich jak: trociny drzew iglastych oraz niskiej jakości siano. W pierwszej kolejności przeprowadzono proces karbonizacji surowców odpadowych w różnych wariantach temperaturowych. Następnie otrzymane karbonizaty, jak również część materiałów wyjściowych poddano procesowi aktywacji fizycznej za pomocą tlenku węgla(IV) w różnych wariantach temperaturowych i czasowych. Wszystkie otrzymane materiały poddano ocenie zdolności sorpcyjnym wobec NO2 i H2S. Uzyskane wyniki potwierdzają, że wykorzystanie promieniowania mikrofalowego do produkcji adsorbentów węglowych może stanowić ciekawą alternatywę dla dotychczasowych metod ich wytwarzania, pozwalającą zarówno na obniżenie kosztów ich produkcji, jak i osiąganie podobnych lub wyższych pojemności sorpcyjnych wobec zanieczyszczeń gazowych, w porównaniu z dostępnymi obecnie na rynku adsorbentami komercyjnymi.

The aim of doctoral dissertation was the synthesis and physicochemical characterisation of carbon sorbents obtained from post-industrial and post-agricultural waste products with the use of microwave heating and testing their applicability for removal of pollutants from the gas phase. Moreover, I attempted at optimisation of the process of synthesis of carbon adsorbents and their modifications in order to improve their physicochemical properties and sorption capacity. I carried out a cycle of experiments in which microwave heating was used for obtaining activated carbons from waste products such as sawdust of coniferous wood and poor quality hay. The process of carbonisation of the waste products was performed at different temperatures. The chars obtained and some part of the initial materials were subjected to physical activation with carbon dioxide in different variants of temperature and time. All materials obtained were tested for sorption capacity towards NO2 and H2S. In conclusion, the results obtained have confirmed that the use of microwave radiation for production of activated carbons can be an interesting alternative for the use of conventional heating, permitting a reduction of the cost of production and ensuring sorption capacities comparable or higher than those of the currently available commercial materials.