Increasing the Strength of Carbon Sorbents from the Extracted Larch Bark by Using Additives of Oil Bituminen

Исследовано влияние нефтебитумных добавок к образцам угля-сырца, полученным пиролизом экстрагированной коры лиственницы, на свойства активированных углей. Показано, что увеличение количества нефтебитума в углях-сырцах приводит к уменьшению их сорбционной активности по йоду и к увеличению прочности на истирание. Установлено, что при пропитке исходного угля-сырца раствором 10%-го нефтебитума в толуоле активность по йоду активированного угля достигает 73 %, при этом прочность на истирание превышает 90 %.The influence of oil bitumen additives to charcoals, obtained by the pyrolysis of the extracted larch bark on the properties of the active carbons was studied. It was shown that the increase of the amount of bitumen in the charcoal reduces their sorption activity on iodine and rises their abrasion resistance. It was found that after the impregnation of raw charcoal by 10 % solution of bitumen in toluene the sorption activity of activated carbon on iodine reaches 73 % and their abrasion resistance is more than 90 %

The Use of Chemically Modified Hydrolytic Lignins as Binders in the Obtaining of Wood Composites

Проведено исследование по возможности использования образцов химически модифицированного щелочной и окислительной обработкой гидролизного лигнина в качестве связующих при получении древесных композитов. Изучен функциональный состав и термостабильность исходного и химически модифицированных образцов гидролизного лигнина. Установлено, что для получения топливных брикетов с высокой плотностью и водостойкостью целесообразно использовать связующее из лигнина, обработанного пероксидом водорода. Для получения древесных плитных материалов с высокой прочностью на изгиб и низким водопоглощением предложено использовать в качестве связующего гидролизный лигнин, обработанный щелочью. Путем экспериментальной и математической оптимизации определены параметры процесса прессования, обеспечивающие получение древесных плитных материалов с высокими физико-механическими характеристиками при использовании в качестве связующего гидролизного лигнина модифицированного NaOHA study on the possibility of using samples of hydrolytic lignin chemically modified by alkaline and oxidative treatment as a binder in the production of wood composites was carried out. The functional composition and thermal stability of samples of initial and hydrolyzed lignin treated with alkali and hydrogen peroxide have been studied. It was found that in order to obtain fuel briquettes with high density and water resistance, it is advisable to use a binder from lignin treated with hydrogen peroxide. To obtain wood-based board materials with high bending strength and low water absorption, it is proposed to use hydrolytic lignin treated with alkali as a binder. By experimental and mathematical optimization, the parameters of the pressing process, which ensure the production of wood-based board materials with high physical and mechanical characteristics using hydrolytic lignin modified with NaOH as a binder, were determine

Optimisation of Siberian Larch (Larix sibirica) Galactoglucomannan Sulfation Process with Sulfamic Acid in DMSO

Изучено влияние температуры, продолжительности процесса сульфатирования галактоглюкоманнана древесины лиственницы и количества сульфатирующего комплекса на содержание серы (мас.%) в сульфатах галактоглюкоманнана при сульфатировании сульфаминовой кислотой в ДМСО в присутствии мочевины. Путем математической оптимизации по плану Бокса-Бенкена установлены условия сульфатирования, позволяющие достичь высокого содержания серы в сульфатах галактоглюкоманнана. Оптимальными условиями сульфатирования галактоглюкоманнана древесины лиственницы являются температура 89,5 °C, продолжительность 2,3 часа, количество сульфатирующего комплекса на 1 г галактоглюкоманнана 55,4 ммоль. Высокое качество аппроксимации доказано высоким значением R 2 adj = 92,9 %, а также значениями P<0,0019 (с допустимым диапазоном значений 0,05). Введение сульфатной группы в молекулу галактоглюкоманнана подтверждено методами ИК‑спектроскопии и элементного анализаThe influence of temperature, duration of the process of sulfation of larch wood galactoglucomannan, and the amount of the sulfating complex on the sulfur content (wt %) in galactoglucomannan sulfates during sulfation with sulfamic acid in DMSO in the presence of urea was studied. By mathematical optimization according to the Box-Behnken plan, sulfation conditions were established to achieve a high sulfur content in galactoglucomannan sulfates. The optimal conditions for sulfation of larch wood galactoglucomannan are temperature 89.5 °C, duration 2.3 hours, amount of sulfating complex per 1 g galactoglucomannan 55.4 mmol. The high quality of the approximation is proved by the high value of R 2adj = 92.9 %, as well as by the values P<0.0019 (with an allowable range of 0.05). The introduction of a sulfate group into the galactoglucomannan molecule was confirmed by FTIR spectroscopy and elemental analysi

Synthesis of Rigid Foams Based on Pine Bark Tannins (Pinus Sylvestris)

В настоящей работе предложено использовать таннины, выделенные этанолом из механически активированной коры сосны, в синтезе твердых пен без добавления формальдегида. Результаты, полученные методом ИК- и УФ‑спектроскопии, свидетельствуют о том, что механическая активация коры приводит к изменению содержания гидролизуемых и конденсированных таннинов в экстрактах коры сосны. В частности, в составе экстрактов, полученных из коры, активированной в энергонапряженной мельнице АГО‑2, сохраняется наибольшее содержание гидролизуемых и конденсированных таннинов, которые составляют 62 и 9,4 мг/г коры соответственно. Методом ГПХ установлено, что полученные таннины коры сосны являются олигомерами: их молекулярно-массовое распределение обладает бимодальной формой с пиками в областях 500 и 1000 г/моль. Синтезированныe соконденсацией с фурфуриловым спиртом таннин-содержащие твердые пены (ТСТП) обладают структурой ячеистого типа с гладкой поверхностью и частично открытыми полостями размерами до 10 мкм, что обнаружено с использованием СЭМ. Насыпная плотность ТСТП находится в пределах 0,64–0,82 г/см3, а их удельная прочность на сжатие составляет около 11,8–19,9 кг/см2. Выявлено, что расчетный коэффициент теплопроводности ТСТП, варьирующийся в диапазоне 0,129–0,185 Вт/(м·К), по сравнению с известными аналогами близок к газобетону с теплопроводностью 0,1–0,3 Вт/(м·К). Термическая стабильность ТСТП в атмосфере аргона свидетельствует о том, что в интервале температур 30–800 °C термическое разложение образцов протекает равномерно без резкой потери массы с низкой энергией активации (10,6–12,6 кДж/моль). Выход углеродных остатков образцов после ТГА/ДСК варьируется в пределах 42–49 мас.%In present paper, it is proposed to use tannins ethanol-isolated out of mechanically activated pine bark in synthesis of rigid foams without formaldehyde addition. The results obtained using IR and UV spectroscopy indicate that mechanical activation of the bark leads to a change in the content of hydrolyzed and condensed tannins in pine bark extracts. In particular, the composition of extracts obtained from bark activated by energy-tensed AGO‑2 retains the highest content of hydrolyzable and condensed tannins, which amount to 62 and 9.4 mg/g of bark, respectively. Using the GPC method, it was established that obtained pine bark tannins being oligomeric: their molecular weight distribution has a bimodal shape with the peaks in 500 and 1000 g/mol regions. Synthesized by so-condensation via furfuryl alcohol tannin-containing rigid foams (TCRF) possess a cellular-type structure with a smooth surface and partially open cavities up to 10 μm, as detected using SEM. The bulk density of the TCRF lies in range 0.64–0.82 g/cm3, and their specific compressive strength is about 11.8–19.9 kg/cm2. It was revealed that calculated thermal conductivity coefficient of the TCRF, which varies in range of 0.129–0.185 W/(m•K), compared to known analogues, is close to aerated concrete with thermal conductivity 0.1–0.3 W/(m•K). Thermal stability of the TCRF in an argon atmosphere indicates that in the 30–800 °C temperature range samples thermal decomposition proceeds uniformly without a sharp mass loss with a low activation energy (10.6–12.6 kJ/mol). The carbon residues yield of the samples after TGA/DSC performed varies in range 42–49 wt.

Features of Steam Activation in Fluidized Bed Reactor the Larch Bark and Solid Residues of Its from Extraction Processing

Исследованы особенности парогазовой активации коры лиственницы и твердых остатков ее экстракционной переработки в реакторе с псевдоожиженным слоем. Установлено, что реакционная способность угля-сырца, полученного из предварительно экстрагированной коры, значительно выше, чем угля-сырца, полученного из необработанной коры, и продолжительность активации угля-сырца из экстрагированной коры в 3 раза меньше, чем угля-сырца из исходной коры. Показано, что выход активированного угля и его сорбционные характеристики зависят от размера фракции исходного сырья и практически не зависят от количества этапов экстракционной переработки. Образцы активированного угля из коры лиственницы имеют высокую адсорбционную активность по йоду – до 99 % , превышающую аналогичный показатель для промышленного активного угля марки БАУSome features of water-steam activation in fluidized bed reactor of larch bark and solid residues of bark extraction processing were studied. It was established that the reactivity of charcoal obtained from the extracted bark is significantly higher than the reactivity of charcoal obtained from raw bark and the duration of activation of charcoal from extracted bark is less by 3 times as compared to charcoal from original bark. It was shown that the yield of activated carbon and its sorption characteristics depend on the size of the fraction of the feedstock and they practically do not depend on the number of stages of extraction processing. All samples of activated carbon from larch bark have a high adsorption capacity on iodine (99 %) which is higher than that of the industrial active charcoal BA

Sorption of Oil Products by Carbon Sorbents from Siberian Larch Bark

Исследована адсорбционная способность по нефтепродуктам зерненных сорбентов, полученных из карбонизованной коры лиственницы методом парогазовой активации в псевдоожиженном слое. Изучено влияние температуры и продолжительности активации на сорбционную емкость сорбентов по нефтепродуктам. Показано, что повышение температуры активации от 750 до 850 °С и времени активации от 30 до 90 минут приводит к увеличению статической сорбционной емкости сорбентов по нефтепродуктам. Максимальная нефтеемкость (6,8 г/г) достигнута для образца сорбента с размером зерна 1-2 мм, полученного активацией карбонизованной коры при 850 °С в течение 30 минутThe adsorption capacity for oil products of granulated sorbents prepared by preliminary carbo-nized larch bark activation with water steam in a fluidized bed was studied. The effect of temper-ature and time of carbonized bark activation on the oil sorption capacity of obtained sorbents was investigated. It has been shown that the increase the temperature of activation from 750 °C to 850 °C and the time of treatment from 30 minutes to 90 minutes leads to the increase of the oil static sorption capacity. The maximum oil capacity (6.8 g/g) was achieved for the sorbent with a grain size of 1-2 mm which was prepared by activation of carbonized bark at 850 °C during 30 minute

Kinetic Study of Pyrolysis of Coniferous Bark Wood and Modified Fir Bark Wood

We report on the kinetics of pyrolysis of bark wood of four coniferous tree species: fir (Abies sibirica), larch (Larix sibirica), spruce (Picea obovata), and cedar (Pinus sibirica) denoted as FB, LB, SB, and CB, respectively. Thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC) methods were used to study the influence of KCl and K3PO4 compounds on the process of thermal decomposition of fir bark and determine the main thermal effects accompanying this process. As a result of the studies carried out, it was found that KCl additives practically do not affect the decomposition of hemicelluloses, but they shift the maximum decomposition of the cellulose peak in the direction of decreasing temperature to 340.9 °C compared to untreated bark (357.5 °C). K3PO4 promotes the simultaneous decomposition of hemicelluloses and cellulose in the temperature range with a maximum of 277.8 °C. In both cases, the additions of KCl and K3PO4 reduce the maximum rate of weight loss, which leads to a higher yield of carbon residues: the yield of char from the original fir bark is 28.2%, in the presence of K3PO4 and KCl it is 52.6 and 65.0%, respectively. Using the thermogravimetric analysis in the inert atmosphere, the reaction mechanism has been established within the Criado model. It is shown that the LB, SB, and CB thermal decomposition can be described by a two-dimensional diffusion reaction (D2) in a wide range (up to 0.5) of conversion values followed by the reactions with orders of three (R3). The thermal decomposition of the FB occurs somewhat differently. The diffusion mechanism (D2) of the FB thermal decomposition continues until a conversion value of 0.6. As the temperature increases, the degradation of the FB sample tends to R3. It has been found by the thermogravimetric analysis that the higher cellulose content prevents the degradation of wood. The bark wood pyrolysis activation energy has been calculated within the Coats–Redfern and Arrhenius models. The activation energies obtained within these models agree well and can be used to understand the complexity of biomass decomposition

The Carbon Materials Obtaining by Thermochemical KOH Activation of Bark Birch

Методами элементного и термогравиметрического анализов, сканирующей электронной микроскопии и БЭТ-исследованиями изучена возможность получения микропористых углеродных материалов (УМ) с удельной поверхностью около 1350 м2/г из бересты березы методом щелочного активирования при 800 °C гидроксидом калия, используемым в твердом виде и в форме раствора. Пористая текстура полученных материалов изучена исходя из изотерм адсорбции N2,снятых при 77КMethods of elemental and thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and BET-studies explored the possibility of obtaining obtaining microporous carbon materials (CM) with specific surface area about 1350 m2/g by chemical activation at 800 °C of birch bark with potassium hydroxide used in solid and in solution form. The porous structure obtained from birch bark and betulin CMs was studied based on the N2, adsorption isotherms taken at 77

Features of Steam Activation in Fluidized Bed Reactor the Larch Bark and Solid Residues of Its from Extraction Processing

Исследованы особенности парогазовой активации коры лиственницы и твердых остатков ее экстракционной переработки в реакторе с псевдоожиженным слоем. Установлено, что реакционная способность угля-сырца, полученного из предварительно экстрагированной коры, значительно выше, чем угля-сырца, полученного из необработанной коры, и продолжительность активации угля-сырца из экстрагированной коры в 3 раза меньше, чем угля-сырца из исходной коры. Показано, что выход активированного угля и его сорбционные характеристики зависят от размера фракции исходного сырья и практически не зависят от количества этапов экстракционной переработки. Образцы активированного угля из коры лиственницы имеют высокую адсорбционную активность по йоду – до 99 % , превышающую аналогичный показатель для промышленного активного угля марки БАУSome features of water-steam activation in fluidized bed reactor of larch bark and solid residues of bark extraction processing were studied. It was established that the reactivity of charcoal obtained from the extracted bark is significantly higher than the reactivity of charcoal obtained from raw bark and the duration of activation of charcoal from extracted bark is less by 3 times as compared to charcoal from original bark. It was shown that the yield of activated carbon and its sorption characteristics depend on the size of the fraction of the feedstock and they practically do not depend on the number of stages of extraction processing. All samples of activated carbon from larch bark have a high adsorption capacity on iodine (99 %) which is higher than that of the industrial active charcoal BA

Sorption of Oil Products by Carbon Sorbents from Siberian Larch Bark

Исследована адсорбционная способность по нефтепродуктам зерненных сорбентов, полученных из карбонизованной коры лиственницы методом парогазовой активации в псевдоожиженном слое. Изучено влияние температуры и продолжительности активации на сорбционную емкость сорбентов по нефтепродуктам. Показано, что повышение температуры активации от 750 до 850 °С и времени активации от 30 до 90 минут приводит к увеличению статической сорбционной емкости сорбентов по нефтепродуктам. Максимальная нефтеемкость (6,8 г/г) достигнута для образца сорбента с размером зерна 1-2 мм, полученного активацией карбонизованной коры при 850 °С в течение 30 минутThe adsorption capacity for oil products of granulated sorbents prepared by preliminary carbo-nized larch bark activation with water steam in a fluidized bed was studied. The effect of temper-ature and time of carbonized bark activation on the oil sorption capacity of obtained sorbents was investigated. It has been shown that the increase the temperature of activation from 750 °C to 850 °C and the time of treatment from 30 minutes to 90 minutes leads to the increase of the oil static sorption capacity. The maximum oil capacity (6.8 g/g) was achieved for the sorbent with a grain size of 1-2 mm which was prepared by activation of carbonized bark at 850 °C during 30 minute