Проекты

Получение активированного углеродного материала путём термической переработки отходов переработки растительного сырья на примере рисовой шелухи

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Идея» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биотехнология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1601
Предметы: Биология, Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2020 года

Актуальность

В настоящее время в России размер посевных площадей риса достигает 200 тыс. га, при этом отходы переработки риса – рисовая шелуха находит широкое, но недостаточное применение, поскольку большую её часть сжигают, в то время как производство эффективных сорбентов на её основе в противовес активированному углю из импортной скорлупы кокоса могло бы способствовать улучшению экологической обстановки и совершенствованию мероприятий по очистке воды и воздуха от вредных примесей в агропромышленном комплексе, решить проблему утилизации отходов с одновременным производством востребованного продукта-сорбента для очистки питьевой воды и сточных вод.

Цель

Провести обзор научной и патентной литературы и на его основе выбрать процессы термической переработки рисовой шелухи, подобрать условия их проведения, аппаратурного оформления процессов; получить сорбирующий продукт и сравнить его с активированным углём по сорбирующей способности в эксперименте по очистке воды.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Аналитические весы
  • Термометр на 200 градусов
  • Круглодонная колба
  • Электроплитка
  • Ловушка и ловушка с водой
  • Кварцевый реактор со встроенным задатчиком температуры
  • Термопара
  • Реакционный стакан с перфорированным дном
  • Блок питания
  • Сырьё – рисовая шелуха
  • Уголь АГ-4

Описание

В данной работе автор, проведя предварительный обзор научной и патентной литературы, посвящённый термической переработке растительного сырья, предложил и осуществил процесс утилизации отходов переработки риса с одновременным получением ценного сорбента на основе рисовой шелухи, обладающего сорбционной способностью, превосходящей активированный уголь АГ-4. Автором была разработана методика получения сорбента, включающая в себя предварительную сушку, карбонизацию и последующую активацию водяным паром. В заключительной части работы автором были проведены наглядные опыты сравнения своего продукта и угля марки АГ-4, были сделаны обоснованные выводы.

Результаты работы/выводы

  1. Разработана аппаратурно-технологическая схема получения углеродного материала-сорбента, включающая в себя сушку при 200ºС, карбонизацию при 500ºС и активацию водяным паром с подбором температуры на основе анализа литературы в 900ºС и скорости нагрева исходного сырья 15ºС/мин.
  2. Рассчитан выход сорбирующего углеродного материала из рисовой шелухи, который составил 13%.
  3. Экспериментально доказана более высокая сорбционная способность полученного продукта по сравнению с активированным углём марки АГ-4, используемом в промышленности, что говорит о более развитой площади удельной поверхности углеродного материала и его применимости в качестве сорбента.

Рисовая шелуха после предварительной сушки

Кварцевый реактор с блоком питания

Перспективы использования результатов работы

Сорбирующий продукт может быть использован для очистки воды разной степени загрязнения. Область применения полученного продукта сопоставима с областью применения активированного угля: медицина, химическая, фармацевтическая и пищевая промышленность.

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

1) МГК-2020, (СЕКЦИЯ «Новые материалы») – победитель.

2) Конференция «Старт  в медицину» (2020г) – призёр.

Мнение автора

«Я очень доволен полученным результатом, готов к сотрудничеству и дальнейшей плодотворной и кропотливой работе. Мне очень понравилась конференция «Курчатовский проект — от знаний к практике, от практики к результату», считаю его необходимым, чрезвычайно полезным для учащихся, твёрдо решивших связать свою жизнь с наукой, к которым отношусь и я. Для меня Игорь Васильевич Курчатов – недостижимый идеал учёного, которого я безмерно уважаю, на которого равняюсь и стремлюсь быть похожим на него хотя бы в области необыкновенной трудоспособности, трудолюбия. Конференция «Курчатовский проект — от знаний к практике, от практики к результату» позволила мне проявить свои способности, применить знания и навыки на практике, дала надежду на поступление в ВУЗ, что особенно важно сейчас для меня. Большое спасибо!»