Применение углеродного остатка переработки лигнина в качестве адсорбента для органических соединений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены результаты по использованию углеродного остатка плазменно-каталитического пиролиза лигнина в качестве адсорбента для ряда модельных органических соединений и гудрона. Показана возможность пиролитической переработки адсорбированных соединений под действием микроволнового излучения (МВИ). Изучена зависимость нанесенного железа на скорость и глубину переработки адсорбированных органических соединений. Показано, что нанесение 5 мас. % Fe позволяет достигать 100%-ной конверсии адсорбата при температурах на 100–50°С ниже, чем при использовании немодифицированного углеродного адсорбента. Деструкция адсорбата в токе углекислого газа под действием МВИ позволяет получать синтез-газ состава 2Н2 : 1СО с выходом до 15–25%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Григорий Игоревич Константинов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-2579-0083

к.х.н.

Россия, 119991, Москва

Алина Владимировна Манекина

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0005-7679-6871

инженер

Россия, 119991, Москва

Андрей Валерьевич Чистяков

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-4443-7998

к.х.н.

Россия, 119991, Москва

Марк Вениаминович Цодиков

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-8253-2945

д.х.н., проф.

Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Norgren M., Edlund H. Lignin: recent advances and emerging applications // Current Opinion in Colloid & Interface Science. 2014. V. 19. № 5. P. 409–416. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2014.08.004
  2. Vanholme R., Demedts B., Morreel K., Ralph J., Boerjan W. Lignin biosynthesis and structure // Plant Physiology. 2010. V. 153. № 3. P. 895–905. https://doi.org/10.1104/pp.110.155119
  3. Constant S., Wienk H.L.J., Frissen A.E., de Peinder P., Boelens R., Van Es D.S. Grisel R.J.H., Weckhuysen B.M., Wouter J.J., Huijgen W.J.J., Gosselink R.J.A., Bruijnincx P.C.A. New insights into the structure and composition of technical lignins: a comparative characterisation study // Green Chemistry. 2016. V. 18. № 9. P. 2651–2665. https://doi.org/10.1039/C5GC03043A
  4. Liu C.J. Deciphering the enigma of lignification: precursor transport, oxidation, and the topochemistry of lignin assembly // Molecular Plant. 2012. V. 5. № 2. P. 304–317. https://doi.org/10.1093/mp/ssr121
  5. O’Brien J.A., Daudi A., Butt V.S., Bolwell G.P. Reactive oxygen species and their role in plant defence and cell wall metabolism // Planta. 2012. V. 236. № 3. P. 765–779. https://doi.org/10.1007/s00425-012-1696-9
  6. Upton B.M., Kasko A.M. Strategies for the conversion of lignin to high-value polymeric materials: review and perspective // Chem. Rev. 2015. V. 116. № 4. P. 2275–2306. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00345
  7. Zakzeski J., Bruijnincx P.C., Jongerius A.L., Weckhuysen B.M. The catalytic valorization of lignin for the production of renewable chemicals // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 6. P. 3552–3599. https://doi.org/10.1021/cr900354u
  8. Xu C., Arancon R.A.D., Labidi J., Luque R. Lignin depolymerisation strategies: towards valuable chemicals and fuels // Chem. Society Rev. 2014. V. 43. № 22. P. 7485–7500. https://doi.org/10.1039/C4CS00235K
  9. Li C., Zhao X., Wang A., Huber G.W., Zhang T. Catalytic transformation of lignin for the production of chemicals and fuels // Chem. Rev. 2015. V. 115. P. 11559–11624. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00155
  10. Azadi P., Inderwildi O.R., Farnood R., King D.A. Liquid fuels, hydrogen and chemicals from lignin: a critical review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. V. 21. P. 506–523. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.12.022
  11. Joffres B., Laurenti D., Charon N., Daudin A., Quignard A., Geantet C. Thermochemical conversion of lignin for fuels and chemicals: a review // Oil & Gas Science and Technology–Revue d’IFP Energies Nouvelles. 2013. V. 68. № 4. P. 753–763. https://doi.org/10.2516/ogst/2013132
  12. Hu T.Q. Characterization of Lignocellulosic Materials. Oxford: Blackwell, 2008. P. 148–170. https://doi.org/10.1002/9781444305425
  13. Tsodikov M.V., Ellert O.G., Nikolaev S.A., Arapova O.V., Konstantinov G.I., Bukhtenko O.V., Vasil’kov A.Y. // Chem. Engineer. J. 2017. V. 309. P. 628–637. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.10.031
  14. Арапова О.В., Чистяков А.В., Цодиков М.В., Моисеев И.И. Лигнин-возобновляемый ресурс углеводородных продуктов и энергоносителей (обзор) // Нефтехимия. 2020. Т. 60. № 3. С. 251–269. https://doi.org/10.31857/S0028242120030041 [Arapova O.V., Chistyakov A.V., Tsodikov M.V., Moiseev I.I. Lignin as a renewable resource of hydrocarbon products and energy carriers (a review) // Petrol. Chemistry. 2020. V. 60. P. 227–243. https://doi.org/10.1134/S0965544120030044]
  15. Haber J. Surface area and porosity // Catalysis Today. 1994. V. 20. № 1. P. 11–16. https://doi.org/10.1016/0920-5861(94)85010-0
  16. Barrett E.P., Joyner L.G., Halenda P.P. The determination of pore volume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms // J. Am. Chem. Soc. 1951. V. 73. № 1. P. 373–380. https://doi.org/10.1021/ja01145a126
  17. Dubinin M.M. Surface and porosity of adsorbents // Russ. Chem. Rev. 1982. V. 51. № 7. P. 605. https://doi.org/10.1070/RC1982v051n07ABEH002876
  18. Чистяков А.В., Константинов Г.И., Цодиков М.В., Максимов А.Л. Скоростное превращение метана в водород на поверхности углеродного адсорбента, стимулированное микроволновым излучением // Доклады РАН. Химия, науки о материалах. 2021. Т. 498. № 1. С. 64–68. https://doi.org/10.31857/S2686953521030031
  19. Kocheva L.S., Karmanov A.P., Kuz’min D.V., Dalimova G.N. Lignins from annual grassy plants // Chemistry of Natural Compounds. 2011. V. 47. № 5. P. 792–795. https://doi.org/10.1007/s10600-011-0061-8
  20. Wen J.L., Xue B.-L., Xu F., Sun R.-C., Pinkert A. Unmasking the structural features and property of lignin from bamboo // Industrial crops and products. 2013. V. 42. P. 332–343. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.05.041
  21. Thakur V.K., Thakur M.K. Recent advances in green hydrogels from lignin: a review // Intern. J. Biol. Macromol. 2015. V. 72. P. 834–847. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.09.044
  22. Laurichesse S., Avérous L. Chemical modification of lignins: towards biobased polymers // Progress in Polymer Science. 2014. V. 39. № 7. P. 1266–1290. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.11.004
  23. Pan X., Kadla J.F., Ehara K., Gilkes N., Saddler J.N. Organosolv ethanol lignin from hybrid poplar as a radical scavenger: relationship between lignin structure, extraction conditions, and antioxidant activity // J. Agric Food Chem. 2006. V. 54. P. 5806–5813. https://doi.org/10.1021/jf0605392
  24. Cruz J.M., Domínguez J.M., Domínguez H., Parajó J.C. Antioxidant and antimicrobial effects of extracts from hydrolysates of lignocellulosic materials // J. Agric. Food Chem. 2001. V. 49. P. 2459–2464. https://doi.org/10.1021/jf001237h
  25. Toh K., Nakano S., Yokoyama H., Ebe K., Gotoh K., Noda H. Anti-deterioration effect of lignin as an ultraviolet absorbent in polypropylene and polyethylene // Polym. J. 2005. V. 37. № 8. P. 633. https://doi.org/10.1295/polymj.37.633

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сравнительный график скорости нагрева УА с адсорбированным в порах гудроном в среде аргона при МВИ-облучении (кривая 1) и конвективном нагреве (кривая 2).

Скачать (81KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024