Уникальным сырьем для получения углеродных адсорбентов являются ископаемые угли, имеющие развитую систему пор, образующихся на этапах углеобразования. Так, пористая структура бурых углей характеризуется наличием пор различных размеров и значительной долей мезопор. При термическом воздействии пористая структура бурых углей изменяется незначительно. Благодаря этому полукоксы бурых углей пригодны в качестве дешевых зерненых адсорбентов одноразового действия для адсорбции из водных фаз веществ в том числе и с достаточно крупными размерами молекул: для извлечения смолистых веществ, масел, фенолов, поверхностно-активных веществ и др.
Для получения адсорбентов использовали бурый уголь Бородинского месторождения Канско-Ачинского бассейна со следующими характеристиками (%): Wr - 11,2; Ad - 6,3; Cdaf - 72,4; Hdaf - 4,8; Ndaf - 0,8; S
- 0,2; низшая теплота сгорания (Qir) - 3820 ккал/кг. Адсорбенты получали в реакторе кипящего слоя по одностадийной технологии пиролиза-активации: температура процесса 700-7500С, концентрация водяного пара 30-32 об.%, концентрация кислорода в парогазовой смеси 4,5-5,0 об.%, продолжительность пребывания частиц угля в реакторе 15-45 мин.
Адсорбенты испытаны при очистке водных растворов от меди, хрома, фенола, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (анионных: волгоната, углепена ПО-12, нейтрализованного черного контакта; катионного: катамина АБ), летучих алифатических кислот (муравьиная, уксусная кислоты), молочной кислоты. Для этого использовали модельные водные растворы фенола с концентрацией 50 мг/л; нефтепродуктов (смесь нефтей Восточной Сибири) - 20-80 мг/л; летучих алифатических кислот, молочной кислоты - 6,5-100 ммоль/л; меди (сульфата меди), хрома (бихромата калия), поверхностно-активных веществ - 100 мг/л в расчете на основное вещество.
Получены кинетические и равновесные закономерности адсорбции вышеуказанных веществ на буроугольных адсорбентах. Для адсорбентов характерны изотермы адсорбции II типа по классификации БЭТ. Это свидетельствует о наличии в адсорбентах наряду с микропорами значительного количества мезо- и макропор, и, следовательно, о проявлении полимолекулярной адсорбции. Изотермы существенно различаются по величинам адсорбционной емкости при одинаковых равновесных концентрациях адсорбтивов даже одинаковой природы.
Испытания в динамических условиях (проточная установка, объемная скорость подачи растворов адсорбтивов 20 ч-1) показали, что буроугольные адсорбенты имеют высокую динамическую емкость как по фенолу (48-90 мг/г), так и по нефтепродуктам (123-256 мг/г) в широкой области концентраций примесей в исходном водном растворе: фенола 50-500 мг/л и нефтепродуктов (89,5-1030 мг/л). Буроугольные адсорбенты были также испытаны в лабораторных условиях для очистки концентрированных фенолсодержащих сточных вод. Для достижения степени очистки 90-95% расход адсорбентов составил 25-40 кг/м3 при исходной концентрации фенола в стоках 1070 мг/л и 70-90 кг/м3 при исходной концентрации фенола 5640 мг/л.
Отработанные углеродные адсорбенты рекомендованы для сжигания в энергетических установках в качестве облагороженного топлива (теплота сгорания Qir - от 5800 до 7200 ккал/кг).