WŁAŚCIWOŚCI SORBENTÓW WĘGLOWYCH ZE ZUŻYTYCH OPON SAMOCHODOWYCH

Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle (2008)

KRYSTYNA BRATEK, WIESŁAW BRATEK, BARBARA PNIAK JERZY WALENDZIEWSKI Politechnika Wrocławska, Wydział Chemiczny, ul. Gdańska 7/9, 50-344 Wrocław, e-mail: [email protected]

CEZARY DĘBEK Instytut Przemysłu Gumowego „Stomil”, ul. Harcerska 30, 05-820 Piastów

WŁAŚCIWOŚCI SORBENTÓW WĘGLOWYCH ZE ZUŻYTYCH OPON SAMOCHODOWYCH Zbadano możliwość otrzymania adsorbentów w procesie karbonizacji i aktywacji odpadu stałego powstającego w czasie pirolizy zużytych opon samochodowych. Proces aktywacji parą wodną prowadzono w temperaturach 750900°C w czasie 12 h. Określono też przydatność tych sorbentów do usuwania różnego rodzaju zanieczyszczeń z roztworów wodnych. Strukturę porowatą sorbentów określono przy użyciu sorpcji azotu. Wykazano, że karbonizacja i aktywacja parą wodną powoduje rozwinięcie objętości porów badanych materiałów do ponad 1,1 cm3/g i powierzchni do około 600 m2/g. Stwierdzono, że otrzymane sorbenty wykazują wysoką skuteczność w usuwaniu z roztworów wodnych benzenu, p-chlorofenolu, błękitu metylenowego i czerwieni Kongo. Produkty aktywacji karbonizatów i pirolizatu z opon wykazują podobną skuteczność oczyszczania roztworu benzenu i roztworów zawierających barwniki jak handlowe węgle aktywne (np. Norit). SŁOWA KLUCZOWE: zużyte opony, karbonizacja, aktywacja parą wodną, adsorbenty, właściwości, struktura porowata, oczyszczanie wody

WPROWADZENIE Ilość odpadowych opon na świecie przekracza 500 mln sztuk rocznie, a ich utylizacja należy do ważniejszych problemów ochrony środowiska [1]. Obok bezpośredniego spalania np. w cementowniach mogą być one utylizowane metodą pirolizy. W procesie tym ze zużytych opon otrzymuje się gaz, frakcję ciekłą i stałą pozostałość oraz stalowy kord. Według danych literaturowych [2] i wyników badań własnych [3], w procesie pirolizy odpadowych opon w temperaturze rzędu około 500600°C otrzymuje się ponad 50% ciekłej frakcji węglowodorowej, ponad 6% gazu i 3643% stałej pozostałości. Frakcje gazowa i ciekła zawierają spore ilości siarki i po odsiarczeniu mogą być stosowane jako paliwa płynne. Stała pozostałość, pirolizat, może być stosowana jako paliwo podobne do koksu lub surowiec do otrzymywania węgli aktywnych o strukturze mezoporowatej [3-6]. Celem badań było określenie struktury porowatej i właściwości sorpcyjnych sorbentów wytwarzanych ze stałej pozostałości z pirolizy zużytych opon samochodowych. Utylitar-

Właściwości sorbentów węglowych ze zużytych opon samochodowych

169

ny cel badań to wykorzystanie stałego odpadu z pirolizy opon i opracowanie metody otrzymywania z niego sorbentu przydatnego do oczyszczania ścieków i roztworów wodnych ze związków organicznych. 1. METODYKA BADAŃ Surowcem do badań była stała pozostałość z pirolizy opon (pirolizat) otrzymana z Instytutu Przemysłu Gumowego „Stomil” w Piastowie. Próbkę pirolizatu poddano procesowi karbonizacji, a otrzymane karbonizaty aktywowano przy użyciu pary wodnej. Proces karbonizacji prowadzono w specjalnym piecu, wyposażonym w wagę, umożliwiającą obserwację ubytku masy w trakcie procesu i przepływ gazu inertnego (argonu), oraz układ kontrolno-pomiarowy do sterowania i pomiaru temperatury karbonizacji (lub innego procesu). Próbki pirolizatu o masie ok. 10 g ogrzewano z szybkością 5°C/min do temperatur 550 i 650°C. Czas wygrzewania próbek w temperaturze końcowej wynosił 1 h. Proces aktywacji pirolizatu opon i otrzymanych z niego w temperaturze 550 i 650°C karbonizatów przy użyciu pary wodnej jako czynnika aktywującego prowadzono w poziomym rurowym reaktorze obrotowym umieszczonym w piecu elektrycznym. Wstępnie próbkę ogrzewano w atmosferze azotu z szybkością ogrzewania 10C/min do temperatury końcowej: 750, 800, 850 i 900C. Czas wygrzewania próbki w temperaturze końcowej wynosił 15 min. Następnie wprowadzano czynnik zgazowujący - parę wodną (wydajność przegrzewacza pary wodnej 20%) i prowadzono aktywację w odpowiedniej temperaturze końcowej. Czas aktywacji wynosił odpowiednio 1 i 2 h. Dla każdej temperatury aktywacji w aparaturze, w której prowadzono aktywację, otrzymano wcześniej również odpowiednie karbonizaty. W procesie jednostopniowym aktywacja poprzedzona jest bezpośrednio etapem karbonizacji. Rejestrowany ubytek masy jest wynikiem procesu odgazowania karbonizatu i reakcji zgazowania parą wodną odgazowanego karbonizatu. Dla właściwej oceny przebiegu aktywacji wyniki przeliczono na karbonizat odgazowany wg wzoru: WA   100, % X KO A  1  KO   W 

(1)

gdzie: X KO A - ubytek masy karbonizatu w procesie aktywacji w przeliczeniu na karbonizat odgazowany w temp. aktywacji, WA - wydajność produktu aktywacji w danych warunkach aktywacji, WKO - wydajność karbonizatu odgazowanego (N2 - 15 min w danej temperaturze aktywacji). Strukturę porowatą próbek określano przy wykorzystaniu izoterm adsorpcji/desorpcji azotu w temperaturze jego kondensacji. Pomiary wykonano na automatycznym analizatorze powierzchni Autosorb 1C f-my Quantachrome. Przed po-

170

K. Bratek, W. Bratek, C. Dębek, B. Pniak, J. Walendziewski

miarem próbki poddawano odgazowaniu w temperaturze 150°C pod wysoką próżnią. Standardowa izoterma składała się z 40-punktowej gałęzi adsorpcji oraz 40punktowej gałęzi desorpcji. Powierzchnie próbek (SBET) określano zgodnie z teorią adsorpcji wielowarstwowej Brunauera-Emmetta-Tellera (BET). W obliczeniach wykorzystano wzór SBET 

Wm  N  A cs , m2/g Mw

(2)

gdzie: Wm - masa monowarstwy adsorbatu pokrywającej powierzchnię materiału, N - liczba Avogadro (6,022 * 1023 cząst/mol), Acs - powierzchnia przekroju czynnego cząsteczki adsorbatu, M - masa cząsteczkowa adsorbatu, w - masa materiału badanego. Objętość mikroporów określano, wykorzystując wykres t (ang. t-plot) zgodnie z metodą de Boera. Całkowitą objętość porów (Vtotal) określano przy założeniu, że przy ciśnieniach względnych (p/p0) bliskich jedności wszystkie pory są wypełnione ciekłym adsorbatem. Objętość ciekłego azotu (Vliq) wypełniającego pory badanego materiału wyznaczono, korzystając ze wzoru Vliq 

p a  Vads  Vm R T

(3)

gdzie: Vliq - objętość ciekłego adsorbatu równa Vliq = Vtotal, pa i T - odpowiednio ciśnienie i temperatura otoczenia, Vads - objętość zaadsorbowanego adsorbatu, Vm - objętość molowa ciekłego adsorbatu (dla azotu równa 34,7 cm3/mol). Średni rozmiar porów (average pore diameter, APD) określono przy założeniu, że pory, które nie są wypełniane poniżej ciśnienia względnego równego jedności, nie wnoszą dużego wkładu do całkowitej objętości porów i powierzchni badanego materiału. Zakładając cylindryczny kształt porów, APD będzie opisany wzorem APD 

4Vliq SBET

(4)

Rozkład rozmiarów porów oznaczano z krzywej desorpcji, wykorzystując model Barretta, Joynera i Halendy (BJH). Model ten opiera się na założeniu, że przy zastosowaniu początkowego ciśnienia względnego (p/p0), bliskiego jedności, wszystkie pory są wypełnione cieczą. Skuteczność oczyszczania ścieków przez sorbenty badano, dodając 0,1 g wysuszonej próbki do 50 cm3 ścieku modelowego, którym były: woda zanieczyszczona czerwienią Kongo (CK), błękitem metylenowym (BM), benzenem (B) i p-chlorofenolem (PCP). Stężenie początkowe roztworów C0 wynosiło 500 mg/l. Po wymieszaniu sorbentu węglowego ze ściekiem i wytrząsaniu sorbent oddzielano od roztworu przez odwirowanie próbki w wirówce Centryfigue typ MPW-340 przez 5 minut przy szybkości 4000 obr/min. W roztworze oznaczono związki pozostałe po oczyszczeniu.

Właściwości sorbentów węglowych ze zużytych opon samochodowych

171

Zawartość benzenu i p-chlorofenolu w roztworze oznaczono, badając chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) metodą analogiczną do normy ISO 6060, zgodnie z metodyką podaną w pracach [7, 8]. Stężenie barwników w roztworze - błękitu metylenowego i czerwieni Kongo oznaczono na fotometrze Spectroquant NOVA 60 firmy Merck w kuwetach prostokątnych o szerokościach 10 mm, przy charakterystycznych długościach fali: 620 nm dla błękitu metylenowego i 500 nm dla czerwieni Kongo. Skuteczność adsorpcji (Ad) obliczano ze wzoru: Ad 

C0  C r  100, % C0

(5)

gdzie C0 i Cr - stężenie substancji początkowe i równowagowe, mg/dm3. 2. WYNIKI BADAŃ 2.1. Właściwości produktów karbonizacji i aktywacji

Pirolizat z opon wykazuje makroporowatą strukturę przypominającą gąbkę. Zawiera on 0,9% wilgoci, 17,2% popiołu (Ad) i 18,4% części lotnych (Vdaf). W procesie karbonizacji pirolizatu do temperatury 550 i 650°C otrzymano odpowiednio 87,8 i 87,2% karbonizatu. Proces aktywacji karbonizatów i pirolizatu zachodził szybko. Po 1-godzinnej aktywacji parą wodną w temperaturze 850°C ubytek masy próbki osiągnął 39%, a w czasie dwugodzinnej aktywacji ubytek ten osiągał odpowiednio wartości 20% w temperaturze 750°C, 34% w temperaturze 800°C, 54% w temperaturze 850°C i 69% w temperaturze 900°C. Ubytek masy pirolizatu w czasie 2 h aktywacji parą wodną w temperaturze 800°C wynosił 40%. Struktura porowata karbonizatów i produktów ich aktywacji oraz produktu aktywacji pirolizatu została przedstawiona w tabeli 1. Dla porównania w tej tabeli zamieszczono także podstawowe dane opisujące strukturę porowatą węgli komercyjnych, produkcji chińskiej i Noritu. Spośród dużych możliwości interpretacyjnych, w szczególności graficznych wybrano tylko niektóre dane liczbowe, tj. powierzchnię właściwą badanych materiałów oznaczaną metodą BET i BJH, objętość całkowitą i dominujący rozmiar mezoporów według metody BJH. Średni rozmiar porów d wyliczono przy zastosowaniu wzoru d = 4V/S, gdzie V i S to odpowiednio całkowita objętość porów i powierzchnia przy założeniu, że mają one regularny kształt cylindryczny. Produkt pirolizy opon jest materiałem mało porowatym o praktycznie niemierzalnej powierzchni. W wyniku karbonizacji zachodzi rozkład termiczny masy węglowej pirolizatu z utworzeniem nowych i modyfikacją już istniejących porów. Uzyskuje się materiał o dość dobrze rozwiniętej strukturze mezo- i makroporów, o stosunkowo dużej objętości porów, ale małej powierzchni właściwej - rzędu 5276 m2/g.

172

K. Bratek, W. Bratek, C. Dębek, B. Pniak, J. Walendziewski

TABELA 1. Porównanie struktury porowatej wytworzonych karbonizatów i produktów aktywacji

Sorbenty Karbonizat

Temperatura

Powierzchnia

°C

2

karbonizacji

CWA ski)

(chiń-

nm

cm3/g

dominujący BJH

średni

76,3

72,8

0,56

2,92

29,43

650

-

52,1

51,6

0,44

3,01

33,90

750/2

157,4

162,0

0,620

2,19

15,7

800/2

344,1

197,3

0,890

1,39

10,31

850/1

370,0

191,9

0,834

1,40

9,00

850/2

632,2

356,1

1,07

1,42

6,75

900/2

481,8

193,4

1,11

3,50

9,24

750/2

133,8

133,4

0,471

2,18

14,1

800/2

254,6

322,4

0,620

1,67

9,74

-

800/2

428,8

267,5

0,951

1,41

8,87

-

-

638,0

334,6

0,551

3,82

3,32

1022,0

62,3

0,538

2,1

3,77

650

Norit

BJH

-

550

pirolizatu

BET

Rozmiar porów

550

Aktywat karbonizatu

Aktywat

m /g aktywacji

Całkowita objętość porów

-

Prawie całkowita powierzchnia karbonizatu jest tworzona przez mezopory o rozmiarze do około 3,0 nm. Z drugiej strony ponad połowę objętości porów stanowią makropory. Powodem tego jest bardzo duży średni rozmiar porów - rzędu 30 nm, co w sposób istotny odróżnia otrzymane karbonizaty od karbonizatów wytworzonych z węgla kamiennego i drewna. Aktywacja zmienia znacząco strukturę porowatą karbonizatów: powierzchnia właściwa zwiększa się kilkakrotnie (powyżej 350 m2/g), zaś objętość porów zwiększa się prawie dwukrotnie i osiąga wartość od 0,62 do ponad 1,1 cm3/g. W porównaniu z karbonizatami aktywaty mają wyraźnie mniejszy średni rozmiar porów (6,714 nm). O ile ponad 90% powierzchni całkowitej aktywatów, podobnie jak w przypadku karbonizatów, tworzą mikro- i mezopory o szerokości zbliżonej do rozmiaru dominującego porów wyliczanego metodą BJH, tj. od 1,4 do 3,5 nm, to 5070% objętości tworzą mezopory i makropory o średnicy większej niż 30 nm. Duża objętość porów przy znaczącym udziale porów o dużych rozmiarach wskazuje, że z punktu widzenia zastosowania praktycznego są to materiały potencjalnie nadające się do usuwania dużych cząsteczek z roztworów wodnych. Najsilniej rozwiniętą powierzchnię, ponad 600 m2/g, wg metody BET, wykazuje próbka aktywowana w temperaturze 850°C przez dwie godziny. Wynika stąd wniosek o istotnym wpływie zarówno temperatury, jak i czasu aktywacji na strukturę porowatą otrzymywanych produktów aktywacji. Sorbenty otrzymane w temperaturze niższej (800°C, 2 h) i wyższej (900°C, 2 h) charakteryzowały się

Właściwości sorbentów węglowych ze zużytych opon samochodowych

173

wyraźnie mniejszą powierzchnią właściwą niż otrzymane w temperaturze 850°C przez dwie godziny. Oznacza to, że z punktu widzenia rozwinięcia powierzchni te warunki aktywacji parą wodną (850°C, dwie godziny) można uznać za optymalne dla karbonizatów z pirolizy opon. Z przedstawionych danych wynika także, iż temperatura karbonizacji 550°C jest korzystniejsza niż temperatura wyższa, tj. 650°C. Produkty aktywacji wytworzone z karbonizatów otrzymywanych w temperaturze 650°C charakteryzują się znacznie mniejszą powierzchnią właściwą (130250 m2/g) i mniejszą objętością porów (max 0,62 cm3/g). W porównaniu z komercyjnymi adsorbentami węglowymi, Norit czy węgiel chiński, adsorbenty wytworzone z odpadowego pirolizatu z opon mają nieco mniejszą powierzchnię właściwą, ale ze względu na znaczną zawartość makroporów są bardziej makroporowate, o czym świadczy 2-3-krotnie większy rozmiar porów i w przypadku niektórych próbek dwukrotnie większa całkowita objętość porów. 2.2. Badanie skuteczności usuwania zanieczyszczeń z roztworów wodnych przez karbonizaty pirolizatu z opon i produkty ich aktywacji Ustalenie równowagowych czasów adsorpcji Zbadano skuteczność oczyszczania stężonych roztworów (500 mg/l) czerwieni Kongo, błękitu metylenowego, benzenu i p-chlorofenolu przez pirolizat, karbonizaty oraz produkty aktywacji karbonizatów i pirolizatu z opon. Zmianę skuteczności oczyszczania w zależności od czasu wytrząsania produktu aktywacji AKP850/1 ze ściekami modelowymi przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Oczyszczanie roztworów wodnych benzenu i błękitu metylenowego przez produkt aktywacji AKP850/1 zachodzi bardzo szybko w początkowym okresie kontaktu zanieczyszczenia z sorbentem, a następnie wolniej aż do osiągnięcia stanu równowagi. Już po 30 min wytrząsania usuwane było 91% benzenu i 58% błękitu metylenowego. Oznacza to, że w początkowym okresie adsorpcji duża liczba wolnych miejsc na powierzchni adsorbentu jest łatwo dostępna dla cząsteczek tych zanieczyszczeń. Oczyszczanie roztworu p-chlorofenolu i czerwieni Kongo przez te adsorbenty zachodzi znacznie wolniej. Stopień oczyszczenia roztworu PCP po 30 min wytrząsania wynosił 21%, a CK jedynie 17%. Adsorbent AKP850/1 najszybciej i najskuteczniej przy czasie równowagowym oczyszczał roztwór wodny benzenu (96%). Z dobrą skutecznością oczyszczał on również roztwory wodne p-chlorofenolu, błękitu metylenowego i czerwieni Kongo (odpowiednio 63, 65 i 63%). Czas równowagowy potrzebny do oczyszczania roztworu benzenu wynosił 2 h, dla roztworów błękitu metylenowego i p-chlorofenolu 4 h, a dla czerwieni Kongo był dłuższy i wynosił 56 h.

174

K. Bratek, W. Bratek, C. Dębek, B. Pniak, J. Walendziewski

błękit metylenowy

czerwień Kongo

Skuteczność usuwania, %

100 80 60 40 20 0 0

20

40

60

80

100

czas wytrząsania, h Rys. 1. Wpływ czasu wytrząsania na skuteczność oczyszczania roztworu błękitu metylenowego i czerwieni Kongo przez próbkę aktywatu AP850/1

p-chlorofenol

benzen

Skuteczność usuwania, %

100 80 60 40 20 0 0

1

2

3

czas wytrząsania, h Rys. 2. Wpływ czasu wytrząsania na skuteczność oczyszczania roztworu p-chlorofenolu i benzenu przez próbkę aktywatu AP850/1

4

175

Właściwości sorbentów węglowych ze zużytych opon samochodowych

Wpływ parametrów procesów karbonizacji i aktywacji na zdolności sorpcyjne otrzymywanych sorbentów Wyniki badań adsorpcji wybranych zanieczyszczeń na karbonizatach i produktach aktywacji karbonizatów oraz na dostępnych handlowych węglach aktywnych (Norit i węgiel aktywny chiński) w warunkach równowagowych przedstawia rysunek 3. błękit metylenowy

czerwień Kongo

p-chlorofenol

benzen

100

skuteczność usuwania, % ...

80 60 40 20

pirolizat

karbonizaty KP, o

temperatura C

o

KP, 550 C

produkty aktywacji

o

KP, 650 C

pirolizatu

A W C

AN W

/2 80 0

/2

/1

85 0

/2

85 0

/2

80 0

75 0

/2

/2

90 0

/1

85 0

/2

85 0

/2

80 0

75 0

65 0

55 0

P

0 handlowe węgle aktywne

Rys. 3. Skuteczność usuwania błękitu metylenowego, czerwieni Kongo, p-chlorofenolu i benzenu z roztworów wodnych przez pirolizat opon, produkty jego karbonizacji i aktywacji oraz dla porównania przez handlowe węgle aktywne

Najskuteczniej usuwanym z roztworów wodnych zanieczyszczeniem był benzen. Pirolizat i karbonizaty adsorbowały benzen w zakresie 6080%. Wszystkie produkty aktywacji karbonizatów parą wodną oczyszczały roztwory zawierające benzen w 9297%, ponieważ sorpcja benzenu następuje na powierzchni wewnętrznej porów i na zewnątrz ziaren. Czerwień Kongo również była dobrze adsorbowana z roztworu przez pirolizat (49%) i bardzo dobrze przez karbonizaty (9193%), które mają najszerszy system mezoporów. Produkty aktywacji słabiej niż karbonizaty usuwały czerwień Kongo z roztworu z wyjątkiem próbki AKP900/2 (o największej objętości 1,11 cm3/g i największym dominującym rozmiarze porów 3,5 cm), która usuwała CK w 94%. Pirolizat i karbonizaty słabo oczyszczały roztwór błękitu metylenowego (ok. 10%). Z kolei produkty aktywacji karbonizatów (z wyjątkiem produktów aktywacji

176

K. Bratek, W. Bratek, C. Dębek, B. Pniak, J. Walendziewski

otrzymanych w temperaturze 750°C) dobrze oczyszczały roztwory błękitu metylenowego (6497%). Zarówno pirolizat, jak i karbonizaty nie adsorbują p-chlorofenolu. Aktywacja parą wodną zwiększyła zdolności sorpcyjne materiału, ale w przypadku produktu aktywacji (850°C/2 godz.) o najlepiej rozwiniętej powierzchni stopień usunięcia p-chlorofenolu nie przekraczał 70%. Skuteczność oczyszczania roztworów wodnych wszystkich badanych zanieczyszczeń przez produkty aktywacji rosła ze wzrostem temperatury i czasu aktywacji. Nie widać wpływu temperatury karbonizacji (550 lub 650°C) na efektywność adsorpcyjną wytworzonych produktów aktywacji. Handlowe materiały sorpcyjne usuwają całkowicie wszystkie badane związki organiczne, tj.: czerwień Kongo, p-chlorofenol, błękit metylenowy i benzen. Porównywalny stopień adsorpcji jak na węglach handlowych można uzyskać na produktach aktywacji otrzymanych w temperaturze 850°C tylko w procesie usuwania benzenu, a na produkcie aktywacji otrzymanym w temperaturze 900°C w przypadku benzenu, czerwieni Kongo i błękitu metylenowego. WNIOSKI

W procesie pirolizy opon otrzymuje się mało porowatą pozostałość o charakterze koksu. W wyniku karbonizacji w temperaturach 550650°C następuje rozwinięcie struktury mezo- i makroporów, a otrzymane karbonizaty osiągają powierzchnię 5080 m2/g i objętość porów około 0,5 cm3/g. Aktywacja karbonizatów parą wodną powoduje częściowe utlenianie substancji węglowej z utworzeniem układu mikro- i mezoporów, co przejawia się wzrostem powierzchni wewnętrznej i objętości porów oraz zmniejszeniem dominującego i średniego rozmiaru porów. W procesie aktywacji karbonizatów z opon otrzymuje się sorbenty zawierających szersze mikro- i mezopory, wykazujące dużą skuteczność oczyszczania stężonych roztworów. Karbonizaty wykazują dobrą skuteczność oczyszczania roztworu z benzenu. Pirolizat i karbonizaty bardzo dobrze usuwają z roztworu czerwień Kongo, ponieważ w ich strukturze dominują pory o szerokościach ok. 3,0 nm (dostępne dla tego barwnika). Pirolizat i karbonizaty nie oczyszczają roztworu p-chlorofenolu. Świadczy to o braku na ich powierzchni porowatej ugrupowań tlenowych o charakterze zasadowym, odpowiedzialnych za adsorpcję p-chlorofenolu. Pirolizat i karbonizaty również słabo adsorbują błękit metylenowy. W procesie aktywacji karbonizatów z opon otrzymuje się znacznie lepsze sorbenty o strukturze szerszych mikro- i mezoporów, które wykazują dużą skuteczność oczyszczania stężonych roztworów (500 mg/l) benzenu, błękitu metylenowego i czerwieni Kongo, w mniejszym stopniu p-chlorofenolu.

Właściwości sorbentów węglowych ze zużytych opon samochodowych

177

Skuteczność usuwania zanieczyszczeń z roztworów przez badane produkty aktywacji malała w kierunku: benzen > błękit metylenowy > czerwień Kongo > p-chlorofenol. Skuteczność oczyszczania wszystkich badanych roztworów przez spreparowane produkty aktywacji rośnie ze wzrostem temperatury i czasu aktywacji. Produkty aktywacji otrzymane w temperaturach 850 i 900°C wykazują podobną skuteczność oczyszczania roztworu benzenu, a aktywat - otrzymany w temperaturze 900°C - również roztworów zawierających czerwień Kongo i błękit metylenowy, jak handlowe węgle aktywne Norit i chiński. Tylko skuteczność oczyszczania roztworów p-chlorofenolu przez handlowe węgle aktywne jest większa niż przez węgle aktywne otrzymane z karbonizatów z opon. Wydaje się, że możliwe jest również otrzymanie skutecznych sorbentów bezpośrednio na drodze aktywacji pirolizatu z opon (z pominięciem procesu karbonizacji). Wymaga to dodatkowych badań. Wyniki badań prezentowane w publikacji zostały wykonane w ramach projektu badawczo-rozwojowego Nr R08 009 01. LITERATURA [1] Galvagno S., Casu S., Casablanca T., Calabrese A., Cornachia G., Pyrolysis process for the treatment of scrap tires: preliminary experimental results, Waste Management 2002, 22, 917. [2] Williams P.T., Brindle A., Catalytic pyrolysis of tires: influence of catalyst temperature, Fuel 2002, 81, 2425. [3] Walendziewski J., Pniak B., Brodzik K., Production of sorbents and fuels by scrap tires pyrolysis, Pol. J. Environ. Stud. 2005, 14 (suppl. 4), s. 167. [4] Rodriguez I.M., Laresgoiti M.F., Caberro M.A., Torres A., Chomon M.J., Cabalerro B., Pyrolysis of scrap tires, Fuel Proc. Technol. 2001, 72, 9. [5] Kaminsky W., Mennerich C., Pyrolysis of synthetic rubber in a fluidized bed reactor to yield 1.3-butadiene, styrene and carbon black, J. Anal. and Appl. Pyrolysis 2001, 58, 803. [6] Ariyadejwanich P., Tanthapanichakoon W., Nakagawa K., Mukai S.R., Tamon H., Preparation and characterization of mesoporous activated carbon from waste tires, Carbon 2003, 41, 157. [7] Bratek K., Bratek W., Właściwości adsorbentów otrzymanych z kolb kukurydzy przy użyciu pary wodnej, Mat. Konf. Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle, Częstochowa-Białowieża, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2006, 381. [8] Bratek K., Bratek W., Kułażyński M., The utilization of sorbents obtained from miscanthus using steam as the activation agent for wastewaters treatment, Polish Journal of Chemical Technology 2007, 9(2), 102.

PROPERTIES OF CARBON SORBENTS FROM SCRAP TIRES Possibility of obtaining sorbents in the carbonization and activation processes of solid residue from scrap tires pyrolysis has been investigated. Activation process of pyrolysis residue was carried out by water vapour at 750900°C and at activation time 12 h. The porous structure of the obtained sorbents was characterized by nitrogen sorption. It was found that carbonization and water vapour activation results in

178

K. Bratek, W. Bratek, C. Dębek, B. Pniak, J. Walendziewski

considerable increase in pore volume of the sorbents (up to 1.1 cm3/g) and specific surface areas up to 600 m2/g. The obtained sorbents have a good sorption capacity for benzene, p-chlorophenol, methylene blue and Congo red. Removal efficiency of aromatics and dyes of the best sorbents was similar to the commercial active carbon (Norit). KEYWORDS: scrap tires, carbonization, steam activation, sorbents, properties, po rous structure, water purification