Русские ученые впервые в мире выделили магнитные фракции дисперсных частиц размером меньше 10 микрон из летучей угольной золы
20.09.2021
Есть фамилии с русскими окончаниями.
Красноярские ученые охарактеризовали магнитные фракции дисперсных частиц размером меньше 10 микрон, входящих в состав летучих зол от промышленного сжигания угля на тепловых электростанциях. Это позволит использовать их для создания новых функциональных материалов и снизить загрязнение окружающей среды вредными для здоровья человека частицами-аэрозолями. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Omega.
Угольные электростанции ежегодно производят 38% мирового объема электроэнергии и около 1 миллиарда тонн летучей золы в качестве техногенных отходов. В зависимости от типа и условий сжигания угля в золе содержится до 40% дисперсных частиц субмикронного и микронного размера. Особую экологическую опасность представляют частицы-аэрозоли класса PM2.5 с размером меньше 2,5 микрометра, которые практически постоянно находятся в атмосфере во взвешенном состоянии и не выводятся из легких человека. Чтобы оценить риски антропогенного воздействия на окружающую среду, связанные с промышленным сжиганием угля, а также свести к минимуму загрязнение микродисперсными компонентами, в том числе с повышенным содержанием железа, необходимо выделить и охарактеризовать магнитные твердые частицы летучей золы и найти им применение.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» впервые в мире выделили магнитные фракции микросфер PM2.5, PM2.5-10, PM10 из летучей золы экибастузского угля – одного из высокозольных углей России – и определили их характеристики. Полученные данные позволят преобразовывать дисперсные зольные отходы в сырье для высокотехнологичного применения, например, для разработки новых композиционных сорбентов со структурой ядро – оболочка, магнитных носителей, аффинных сорбентов или биосенсоров.
Летучая угольная зола состоит из множества компонентов с различными характеристиками и составом.
Красноярские исследователи выделили из нее только магнитные частицы, относящиеся к экологически опасным, и распределили их на фракции в зависимости от размера и плотности. В результате были получены фракции с узким распределением частиц по размеру среднего диаметра 1, 2, 3 и 7 микрон.
Основными макрокомпонентами их химического состава являются оксиды железа, кремния и алюминия, а фазовый состав включает аморфные компоненты, то есть вещества в стеклообразном состоянии, и кристаллические фазы, среди которых феррошпинель, гематит, муллит и кварц. Кроме того, ученые обнаружили формирование наноразмерных частиц редкой и трудной в получении метастабильной фазы - эпсилон-оксида железа. Исследователи установили зависимости содержания отдельных компонентов состава узких фракций от размера частиц. Так, например, с ростом среднего диаметра частиц от 1 до 7 микрон доля оксида железа, гематита и стеклофазы в ее составе увеличивается, а муллита и кварца — уменьшается.
По мнению ученых, сферическая форма дисперсных зольных частиц, сочетание магнитных свойств с высокой термической стабильностью, а также возможность модификации поверхности частиц функциональными группами для изменения их свойств дают преимущества для успешного конструирования на их основе микросферических функциональных материалов для эффективного высокотехнологичного применения.