В Красноярске разработаны высокопрочные пористые керамические материалы, созданные из дисперсных микросфер летучих зол и перлита. Новое вещество пригодно для изготовления микрофильтрационных мембран: удаляет твердые частицы из воды практически полностью и позволяет многократной его очистке. О публикации исследования сообщается. Журнал «Химия» Сибирского федерального университета.
Образцы керамики, зола и перлит. Фотография Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН.
Тепловые электростанции генерируют большие объемы золошлака и относятся к основным загрязнителям атмосферы мельчайшими частицами (PM2.5). 2.5) и менее 10 микрометров (PM10Зольные частицы-аэрозоли почти постоянно присутствуют в атмосфере, делая условия жизни и здоровье людей хуже. Основной путь снижения негативного влияния работы ТЭС на окружающую среду — повышение эффективности улавливания твердых зольных частиц и их переработка. Одним из вариантов является использование крупнотоннажных отходов теплоэнергетики для изготовления материалов разного назначения, например, керамических композитов.
Ученые Красноярского научного центра СО РАН создали новые прочные пористые керамические материалы с использованием мельчайших частиц летучих зол и перлита. Из таких материалов можно изготавливать микрофильтры.
Специалисты получили керамические материалы, используя два вида сырья: промышленные отходы от сжигания угля – узкую фракцию дисперсных микросфер летучей золы, и природное сырье вулканического происхождения – измельченный перлит. После спекания при 1000°C были получены пористые керамические композиты. Зольные микросферы между частицами перлита формируют структурный каркас и отвечают за пористую структуру. Оплавленный при термообработке перлит обеспечивает прочность конструкции. Новые керамические материалы с улучшенной микроструктурой оказались высокопрочными и превосходят по этому параметру показатели известных аналогичных керамик. Материал предлагается для создания фильтрационных мембран.
При выборе керамических мембран ключевыми считаются пористость, прочность, проницаемость, химическая устойчивость и стоимость. Выбор сырья основывается на возможности применять крупные объемы дисперсных отходов и наличии природных ресурсов для создания композитных материалов. Использование техногенных отходов ведет к заметному уменьшению стоимости фильтрующих и мембранно-разделительных материалов, изготовленных на их основе. , — рассказывает Елена ФоменкоДоктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.
Специалисты изучили возможность использования нового материала для изготовления фильтрующих мембран, проведя испытания его способности отделять твердые частицы. Для этого использовали водную суспензию микросфер летучей золы диаметром 2,5 микрометра. В результате фильтрации твердые частицы осаждались на поверхности керамических мембран без проникновения внутрь, вода становилась прозрачной, достигая степени очистки около 100%. Благодаря этому после прочистки фильтры можно использовать повторно, что снижает финансовые и производственные затраты, а также нагрузку на окружающую среду.
«Созданы новые керамические материалы на основе фракций дисперсных микросфер летучих зол алюмокремнистого типа и природного перлита. Материалы обладают улучшенной пористой микроструктурой, высокой механической прочностью, термической и химической устойчивостью, что делает их перспективными для использования в качестве микрофильтрационных мембран. Исследование может быть применено при разработке ресурсосберегающих технологий комплексной переработки отходов тепловой энергетики, а также очистки жидких и газовых сред в разных отраслях промышленности. », — отметил Вячеслав ПавловВедущий учёный Института космических технологий КНЦ СО РАН.
Работа реализована при поддержке государственного задания ИХХТ СО РАН (проект № FWES–2021–0013), ИКТ КНЦ СО РАН (проект № FWES-2021-0029) и ФИЦ КНЦ СО РАН (проект № FWES-2024-0032).
Информация и фотографии предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук».