

Свойства и фазовый состав силикатных наполнителей, полученных на основе различных продуктов переработки рисовой шелухи
https://doi.org/10.22227/0869-7493.2025.34.01.32-39
Аннотация
Введение. Утилизация рисовой шелухи (РШ), многотоннажного отхода сельскохозяйственного производства, имеет практический интерес, поскольку на ее основе перспективно синтезировать волластонит- и диопсидсодержащие наполнители. Фазовый состав и свойства этих кальций-магниевых силикатов (КМC), получаемых методом твердофазного синтеза, будут зависеть от содержания в производных рисовой шелухи аморфного диоксида кремния, их пористости, кислотно-основных характеристик поверхности и других показателей.
Цель исследования. Оценить влияние способа получения диоксида кремния из рисовой шелухи на состав и свойства синтезируемых на его основе силикатов.
Материалы и методы исследования. В работе исследованы производные переработки рисовой шелухи: зола рисовой шелухи, полученная при 500 °С в лабораторных условиях, и промышленная карбонизированная рисовая шелуха. Рентгенографический количественный анализ (РКФА) проводился на дифрактометре Rigaku SmartLab. Удельную площадь поверхности пор определяли по методу низкотемпературной адсорбции азота на приборе Quantachrome Nova 1200e. pН водной вытяжки образцов определяли с помощью комбинированного измерителя «SevenMulti» по ГОСТ 21119.3–91. Содержание углерода оценивали на элементном анализаторе «CKIS 5E-CHN 2200».
Результаты и обсуждение. Зола рисовой шелухи, полученная в лабораторных условиях, и промышленная карбонизированная РШ существенно отличаются по пористости, и КМС на их основе имеют различный фазовый состав. Больший выход диопсида при применении обоих производных РШ имеет место при избытке доломита. Однако при использовании промышленного образца в составе полученного силиката, помимо диопсида, содержится волластонит, и этот КМС отличается повышенной пористостью структуры.
Выводы. При применении более пористого промышленного диоксида кремния синтезированный твердофазным методом силикат содержит волластонит, который отсутствует в составе конечного продукта на основе полученной в лабораторных условиях золы рисовой шелухи. Все синтезированные силикаты содержат кристаллические диоксиды кремния, концентрация которых выше при большей доле кремний-содержащего компонента в шихте.
Ключевые слова
Об авторах
А. Г. СоколоваРоссия
СОКОЛОВА Алла Германовна, к.т.н., доцент кафедры строительного материаловедения
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26
ResearcherID: F-3314-2017, Scopus: 57202822282
К. Д. Габдулхаев
Россия
ГАБДУЛХАЕВ Камиль Радикович, аспирант кафедры технологии синтетического каучука
420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68
Scopus: 59485045700
Е. М. Готлиб
Россия
ГОТЛИБ Елена Михайловна, д.т.н., профессор кафедры технологии синтетического каучука
420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68
Scopus: 6603371638
Список литературы
1. Лобачева Г.К., Желтобрюхов В.Ф. Состояние вопроса об отходах и современных способах их переработки : уч. пособие. Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2005. 176 с.
2. Suhot M.A., Hassan M., Aziz S.A., Daud M.Yu.M. Recent Progress of Rice Husk Reinforced Polymer Composites // Polymers (Basel). 2021. No. 13 (15). P. 2391. DOI: 10.3390/polym13152391
3. Morimoto K., Tsuda K., Mizuno D. Literature review on the utilization of rice husks: focus on application of materials for digital fabrication // Materials. 2023. No. 16 (16). P. 5597. DOI: 10.3390/ma16165597
4. Rohani A.B., Rosiyah Y., Seng N.G. Production of High Purity Amorphous Silica from Rice Husk // Procedia Chemistry. 2016. Vol. 19. Pp. 189–195. DOI: 10.1016/j.proche.2016.03.092
5. Готлиб Е.М., Зенитова Л.А. Отходы рисопереработки — перспективное сырье для химической промышленности : монография. Ч. 2. Полимерные композиционные материалы, наполненные продуктами рисопереработки. Казань : Отечество, 2023. 100 с.
6. Gotlib E.M., Sokolova A.G., Zenitova L.A., Galimov E.R., Valeeva A.R. Epoxy and polyvinylchloride materials with fillers derived from rice waste // E3S Web of Conferences. 2024. Vol. 533. P. 01001. DOI: 10.1051/e3sconf/202453301001
7. Nicoara A.I., Alecu A.E., Balaceanu G.C., Puscasu E.M., Vasile B.S., Trusca R. Fabrication and characterization of porous diopside/akermanite ceramics with prospective tissue // Engineering Applications Materials. 2023. Vol. 16 (16). P. 5548. DOI: 10.3390/ma16165548
8. Hamisah I., Roslinda S., Muhammad A.H., Azman J. Synthesis and characterization of nano — wollastonite from rice husk ash and limestone // Materials Science Forum. 2013. Vol. 756. No. 5. Pp. 43–47. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.756.43
9. Ramphueiphad S., Homchat K. The continuous carbonisation of rice husk for high yield charcoal production // SSRN Electronic Journal. 2022. DOI: 10.2139/ssrn.4052344
10. Козубов М.П., Хохлов Е.В., Исламова Г.Г., Готлиб Е.М., Габдулхаев К.Р. Получение аморфного диоксида кремния в промышленных условиях на базе рисовой шелухи // Технологии переработки отходов с получением новой продукции : мат. V Всеросс. науч.-практ. конф. Киров, 2023. С. 86–89. EDN QOHQGJ.
11. Твердов И.Д., Готлиб Е.М., Нцуму Р.Ш., Ямалеева Е.С. Диопсид как наполнитель эпоксидных полимеров // Южно-Сибирский научный вестник. 2023. № 4. С. 11–15. DOI: 10.25699/SSSB.2023.50.4.017.EDN JYNKJY.
12. Твердов И.Д., Готлиб Е.М., Ямалеева Е.С., Холин К.В., Султанов Т.П. Изучение фазовых превращений в процессе твердофазного синтеза диопсида на основе золы рисовой шелухи // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий (ВГУИТ). 2024. Т. 86. № 2. С 55–58. DOI: 10.20914/2310-1202-2024-2-277-283
13. Mishagin K.A., Yamaleeva E.S., Gotlib E.M., Sokolova A.G., Pirogova N.N. The impact of calcium silicate obtained from zeolite-siliceous rock on properties of ceramic materials // Construction Economics. 2024. No. 10. Pp. 433–435.
14. Mukri B.D., Krushnamurty K., Chowdhury A., Suryakala D., Subrahmanyam C. Alkali-treated carbonized rice husk for the removal of aqueous Cr(IV) // BioResources. 2016. No. 11 (4). Pр. 9175–9189.
15. Soltani N., Bahrami A., Pech-Canul M.I., Gonsalez L.A. Review on the physicochemical treatments of rice husk for production of advanced materials // Chemical Engineering Journal. 2015. Vol. 264. Pр. 899–935. DOI: 10.1016/j.cej.2014.11.056
16. Верещагин Г.К., Меньшикова А.Е., Бурученко А.Е., Могилевская Н.В. Керамические материалы на основе диопсида // Стекло и керамика. 2010. Т. 83. № 11. С. 13–16. EDN NBKRMB.
17. Меньшикова В.К., Демина Л.Н. Модификация керамических составов сырьевыми материалами Сибирского региона // Вестник Евразийской науки. 2020. Т. 12. № 4. С. 1–9. URL: https://esj.today/PDF/02SAVN420.pdf
18. Верещагин В.И., Могилевская Н.В., Сафонова Т.В. Спекание и прочность стеновой керамики и фаянса из композиций глинистого и диопсидсодержащего сырья // Вестник ТГАСУ. 2019. Т. 21. № 6. С. 122–131. DOI: 10.31675/1607-1859-2019-21-6-122-133. EDN TFUCTT.
19. Nguyen M., Sokolar R. Тhe influence of the raw materials mixture on the properties of forsterite ceramics // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 385 (1). P. 012039. DOI: 10.1088/1757-899X/385/1/012039
20. Tzong-Horng Liou, Yuan Hao Liou. Utilization of rice husk ash in the preparation of graphene-oxide-based mesoporous nanocomposites with excellent adsorption performance // Materials (Basel). 2021. No. 14 (5). P. 1214. DOI: 10.3390/ma14051214
Рецензия
Для цитирования:
Соколова А.Г., Габдулхаев К.Д., Готлиб Е.М. Свойства и фазовый состав силикатных наполнителей, полученных на основе различных продуктов переработки рисовой шелухи. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2025;34(1):32-39. https://doi.org/10.22227/0869-7493.2025.34.01.32-39
For citation:
Sokolova A.G., Gabdulkhayev K.R., Gotlib E.M. Properties and phase composition of silicate fillers obtained on the basis of different rice husk processing products. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2025;34(1):32-39. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/0869-7493.2025.34.01.32-39