Центр физико-химических методов исследования и анализа Казахского национального университета имени аль-Фараби, Алматы, Республика Казахстан:

Х. С. Тасибеков, доцент, канд. хим. наук
Ж. Ж. Бекишев, научный сотрудник, эл. почта: zhenis_bekishev@mail.ru
Т. Н. Хаваза, магистр естественных наук, докторант 2-го курса
Р. Р. Токпаев, заведующий лабораторией, канд. хим. наук

Методом термической обработки в инертной атмосфере аргона и последующей активацией перегретым водяным паром получены активированные угли на основе отходов переработки пшеничного зерна (ОППЗ), модифицированные нитратом аммония в концентрации 3, 5 и 7 % (мас.). Температура 750 ^oC является оптимальной для карбонизации (пиролиза) и активации ОППЗ при получении углеродсодержащего сорбента с наиболее высоким значением йодного числа (53,74 %) из целлюлозной фракции ОППЗ размером 0,7 мм. Импрегнирование исходного сырья (ОППЗ) NH₄NO₃ в количестве 3, 5 и 7 % является оптимальным условием химической модификации получаемого углеродного сорбционного материала. Изучены основные адсорбционные характеристики полученных материалов (удельная поверхность, адсорбционная активность по йоду и метиленовому голубому), а также морфология их поверхности методом сканирующей электронной микроскопии. Высокой удельной поверхностью, адсорбционной активностью по йоду и метиленовому голубому обладает активированный уголь на основе ОППЗ с 7 % (мас.) NH₄NO₃ (АУ-7): 213 м²/г, 53,74 % и 138 мг/г соответственно. Полученные микроснимки различного разрешения показывают, что в исследуемых сорбентах сохраняется неразрушенная основа пористого каркаса растительной ткани с порами диаметром 1–10 мкм. Обработка исходного сырья аммиачной селитрой (NH₄NO₃) позволяет улучшить селективность полученного сорбента в отношении сорбции рения. Полученные сорбенты исследованы в процессах статической сорбции рения из модельных растворов. АУ-7 показал высокую степень извлечения рения из модельных растворов — 99 %.

1. Shen L., Tesfaye F., Li X., Lindberg D., Taskinen P. Review of rhenium extraction and recycling technologies from primary and secondary resources // Minerals Engineering. 2021. Vol. 161. 106719. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106719.
2. King R. U., Brobst D. A., Pratt W. P. United States mineral resources / Geological survey: professional paper. — U.S. Government Printing Office, Washington. 1973. Iss. 820. P. 571.
3. Палант А. А., Трошкина И. Д., Чекмарев А. М. Металлургия рения. — М. : Наука, 2007. — 298 с.
4. Safirova E. The Mineral Industry of Kazakhstan / U.S. Geological survey minerals yearbook. 2013. Р. 1–13.
5. Abisheva Z. S., Zagorodnyaya A. N., Bekturganov N. S. Review of technologies for rhenium recovery from mineral raw materials in Kazakhstan // Hydrometallurgy. 2011. Vol. 109, No. 1-2. Р. 1–8.
6. Abisheva Z. S., Zagorodnyaya A. N. Hydrometallurgy in rare metal production technology in Kazakhstan // Hydrometallurgy. 2002. Vol. 63, No 1. Р. 55–63.
7. Абишева З. С., Загородняя А. Н. Вклад Института металлургии и обогащения руд в организацию производства рения и изотопа осмий-187 в Казахстане // Вестник МИТХТ. 2013. Т. 8, № 3. С. 34–48.
8. Абишева З. С., Загородняя А. Н., Букуров Т. Н., Телешев К. Д., Юдин А. Б. и др. Повышение степени извлечения рения на Жезказганском медеплавильном заводе // Цветные металлы. 2003. № 6. С. 69–73.
9. Исабаев С. М., Ким В. А., Кузгибекова Х. М., Богоявленская О. А., Жинова Е. В. Сорбционные способы извлечения рения из ренийсвинецсодержащих продуктов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2006. Т. 6. Вып. 6. С. 1187–1191.
10. Пономарева E. И., Загородняя А. Н., Абишева З. С. О разработке и внедрении технологии извлечения редких дисперсных металлов из минеральных ресурсов Казахстана // Комплексное использование минерального сырья. 1995. № 3. С. 61–68.
11. Troshkina I. D., Naing K. Z., Ushanova O. N., P’o V., Abdusalomov A. A. Recovery of rhenium from sulfuric acid solutions with activated coals // Russian Journal of Applied Chemistry. 2006. Vol. 79, No. 9. Р. 1419–1422.
12. Трошкина И. Д., Ушакова О. Н., Мухин В. М., Зубова И. Д., Гирда Т. В. Сорбция рения из сернокислых растворов активными углями // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2005. № 3. С. 38–41.
13. Грехов А. П., Пьяе П. А., Вей М. А., Трошкина И. Д. Извлечение рения из сернокислых растворов импрегнатами на основе активных углей, полученных из отходов растительного сырья // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30, № 6. С. 41–43.
14. Seo S. Y., Van Seo Choy, Te Gin Yang et al. Recovery of rhenium and molybdenum from a roaster fume scrubbing liquor by adsorption using activated carbon // Hydrometallurgy. 2012. Vol. 129-130. P. 145–150.
15. Pat. 8956582 US. Rhenium recovery // Ferron C. G., Seeley L. E. Published 2010.
16. Шаймерденова Д. А. Казахстан: Безотходные технологии переработки зерновых культур // Газета «КазахЗерно.kz». 08.05.2011.
17. Masih M., Anthony P., Siddiqui S. Removal of Cu (II) ion from aqueous solutions by Rice Husk Carbon-Chitosan Composite gel (CCRH) using Response Surface Methodology. Environmental Nanotechnology // Monitoring and Management. 2018. Vol. 10. P. 189–198.
18. Zhong Q. Q., Yuea Q. A., Lia Q., Gaoa B. Y., Shandong X. X. Removal of Cu(II) and Cr(VI) from wastewater by an amphoteric sorbent based on cellulose-rich biomass // Carbohydrate Рolymers. 2014. Vol. 111. P. 788–796.
19. Pan J., Jiang J., Xu R. Adsorption of Cr (III) from acidic solutions by crop straw derived biochars // Journal of Environmental Sciences. 2013. Vol. 25, Iss. 10. P. 1957–1965.

20. Wu Y., Fan Y., Zhang M., Ming Z., Yang S. et al. Functionalized agricultural biomass as a low-cost adsorbent: utilization of rice straw incorporated with amine groups for the adsorption of Cr(VI) and Ni(II) from single and binary systems // Biochemical Engineering Journal. 2016. Vol. 105. Part A. P. 27–35.
21. Багреев А. А., Ледовских А. В., Тарасенко Ю. А. Моделирование кинетики формирования пористых углеродных адсорбентов в процессе парогазовой активации // Журнал прикладной химии. 1997. Т. 70, № 4. С. 572–577.
22. Kishibayev K. K, Kabulov A. T., Tokpayev R. R., Atchabarova A. A., Yefremov S. A. et al. Activated carbons from the compressed plant materials (coconut shell) and copolymers of furfural // Inzynieria Mineralna. 2016. Vol. 17, Iss. 1. P. 181–188.
23. Kishibayev K. K., Tokpaev R. R., Atchabarova A. A., Efremov S. A., Voropaeva N. L. et al. Activated carbons of varied nature in recovery of gold // Russian Journal of Applied Chemistry. 2016. Vol. 89, No. 3. P. 381–387.
24. ГОСТ 6217–74. Уголь активный древесный дробленый. Технические условия. — Введ. 01.01.1976.
25. ГОСТ 4453–74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия. — Введ. 01.01.1976.
26. Рыбакова А. Д., Злобина Е. В. Сорбция рения активированными углями, модифицированными селитрой // Труды Междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых «Фараби лемі» (Алматы, 11–12 апреля 2017 г.). — Алматы : Казахский национальный университет имени аль-Фараби, 2018. С. 197.