№ 6 (2023)

Исследованы нанесенные железные катализаторы на основе углеродосодержащего материала, представляющего собой биоуголь, полученный методом гидротермальной карбонизации биополимеров (целлюлозы и лигнина). Каталитические системы показали высокую активность в синтезе Фишера–Тропша. Зафиксирован не характерный для железосодержащих катализаторов состав жидких продуктов С₅₊, отличающийся высоким содержанием изоалканов (до 55%). Данный факт продискутирован в ключе теории о бифункциональных центрах, предложенной А.Л. Лапидусом с сотрудниками. Высказано предположение, что активные центры исследованных катализаторов могут рассматриваться как бифункциональные (карбидная фаза, оксидная фаза). Показана корреляция данных синтеза Фишера–Тропша на исследованных катализаторах с данными, полученными А.Л. Лапидусом с сотрудниками на кобальтсодержащих катализаторах.

Изучено влияние обработки кислородом и аммиаком свежевосстановленного кобальтового катализатора на его свойства в синтезе Фишера–Тропша. Показано, что обработка малыми количествами каталитических ядов способствует увеличению селективности катализатора в отношении образования целевых продуктов – углеводородов C₅₊ линейного строения. Наблюдаемый эффект может быть объяснен частичной блокировкой центров прямого гидрирования СО до метана и модифицированием льюисовских кислотных центров. Полученные данные согласуются с концепцией двухцентровой модели поверхности Со-катализаторов синтеза Фишера–Тропша и теорией астехиометрических компонентов каталитических реакций.

Проведено сравнение протекания реакции гуминовых кислот в чистом виде и в составе угля при твердофазной механохимической обработке с перкарбонатом натрия. Методами CHNO-анализа, ИК-спектроскопии и потенциометрического титрования исследованы изменения состава гуминовых кислот, механохимически обработанных после выделения из бурого угля. Изучены сорбционные свойства по отношению к ионам тяжелых металлов (Zn²⁺, Cu²⁺ и Cd²⁺) и их изменения в результате обработки. Полученные результаты соотносены с данными, аналогичными для гуминовых кислот, прошедших механохимическую обработку в составе угля. Показано, что увеличение выхода гуминовых кислот и содержания фенольных и карбоксильных групп в буром угле в результате обработки с перкарбонатом натрия на сегодняшний день можно объяснить окислением других (отличных от гуминовых кислот) фракций органического вещества бурого угля.

Предложен способ получения гранулированного углеродного адсорбента, заключающийся в перемешивании суспензии сажи в растворе нафталина (в гептане) в присутствии серной кислоты. Проведенные исследования в совокупности с математической обработкой полученных результатов позволили предложить механизм образования сферических углеродных гранул из сажи и нафталина: в процессе интенсивного перемешивания в присутствии концентрированной серной кислоты из нафталина образуется связующий материал, который адсорбируется на поверхности сажевых частиц. Полученные частицы с тонким слоем связующего материала на их поверхности в поле центробежных сил слипаются, образуя более крупные частицы, которые в итоге приобретают сферическую форму и имеют размер до 5 мм. Сравнение полученных углеродных гранул (из сажи и синтетического пека) с гранулами, приготовленными путем смешения сажи и нефтяного пека, показало, что предлагаемый адсорбент имеет в 1.5–2 раза большие показатели удельной поверхности и механической прочности.