Разработка и исследование адсорбентов сероводорода из природных материалов

Адсорбционные материалы на основе природных минералов рассматриваются в мировой литературе как недорогие адсорбенты сероводорода, способные полностью заменить коммерческие продукты, такие как синтетические цеолиты. Мировой спрос на недорогие, доступные, безопасные материалы растет, в том числе в сфере очистки промышленных и сельскохозяйственных газовых выбросов от сероводорода. В статье представлен анализ литературных данных о природных глинах, активном иле и других материалах и способах их использования для адсорбции сероводорода. Приведены данные о составах активного ила, глин и известняковых пород, исследования которых проведены на инфракрасном спектрофотометре. Неорганическая составляющая активного ила включает в себя оксид железа, соединения алюминия, кальция, магния, силикаты. Горная известковая порода состоит из карбонатов, оксида железа, силикатов, при прокаливании при высоких температурах образует преимущественно оксид кальция. Различные глины содержат алюмосиликаты, оксиды железа, меди, кобальта, марганца. За счет содержания оксидов металлов природные материалы имеют механизм хемосорбции, а за счет содержания соединений алюминия и кремния обладают физическим механизмом сорбции. Разработаны 17 составов композиционных материалов из природных минералов и изучено их содержание серы. Также было проведено исследование поглощающей способности активного ила в жидком состоянии. Показано, что все природные материалы обладают высоким потенциалом для использования в качестве адсорбентов при минимальной подготовке (обезвоживании, прокаливании). Композиции, не содержащие дорогостоящих добавок, состоящие в основном из обожженной известняковой породы и глин, показали сероемкость от 10 до 40 %.

1. Alguacil F. J. (2023) Recent Advances in H2S Removal from Gas Streams. Applied Sciences, 13 (5), 3217. https://doi.org/10.3390/app13053217.

2. Kasulla S. Malik S. J., Zafar S., Saraf A. (2021) A Retrospection of Hydrogen Sulphide Removal Technologies in Biogas Purification. International Journal of Trend in Scientific Research and Development, 5 (3), 857–863.

3. Mulu E., M'Arimi M. M., Ramkat R. C. (2021) A Review of Recent Developments in Application of Low Cost Natural Materials in Purification and Upgrade of Biogas. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 145, 111081. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111081.

4. Jepleting A., Mecha A. C., Sombei D., Moraa D., Chollom M. N. (2025) Potential of Low-cost Materials for Biogas Purification, a Review of Recent Developments. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 210, 115152. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.115152.

5. Mrosso R., Mecha A. C., Kiplagat J. (2024) Natural and Low-cost Sorbents as Part of the Solution for Biogas Upgrading: A Review. Adsorption, 30, 1–15. https://doi.org/10.1007/s10450-024-00464-9.

6. Iliev I., Filimonova A., Chichirov A., Vlasova A., Kamalieva R., Beloev I. (2025) Natural and Waste Materials for Desulfurization of Gaseous Fuels and Petroleum Products. Fuels, 6 (1), 13. https://doi.org/10.3390/fuels6010013.

7. Luján-Facundo M. J., Iborra-Clar M. I., Mendoza-Roca J., Alcaina-Miranda M. I., Maciá A. M., Lardín C., Pastor L., Claros (2020) Preparation of Sewage Sludge–Based Activated Carbon for Hydrogen Sulphide Removal. Water, Air and Soil Pollution, 231 (4), 187. https://doi.org/10.1007/s11270-020-04518-w.

8. Calderon S. T., Pampa-Quispe N. B., Huaranga M. A. C. (2022) Adsorption of Hydrogen Sulfide by Activated Carbon Produced by Regeneration of Sludge from Upflow Anaerobic Sludge Blanket. Engineering for Rural Developmemt, 5, 138–145. https://doi.org/10.22616/erdev.2022.21.tf041.

9. Barbosa V. L., Stuetz R. M. (2013) Performance of Activated Sludge Diffusion for Biological Treatment of Hydrogen Sulphide Gas Emissions. Water Science and Technology, 68 (9), 1932–1939. https://doi.org/10.2166/wst.2013.444.

10. Shi L., Yang Q., Xu Z.-Z., Yang С. (2024) Technologies for Insitu H2S Control in Wastewater Treatment Plants: A Review. Journal of Water Process Engineering, 65, 105716. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.105716.

11. Gulshin I. A., Gogina E. S. (2019) Single-sludge System of Advanced Low-oxygen Wastewater Treatment with Nitrogen Compounds Removal. Voda i Ekologiya: Problemy i Resheniya = Water and Ecology: Problems and Solutions, 24 (4), 9–19. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2019.24.4.9-19 (in Russian).

12. Anikin Yu. V., Shilkov V. I. (2018) Modern Materials and Technologies of Industrial Wastewater Treatment. Russian Journal of Construction Science and Technology, 4 (2), 22–26. https://doi.org/10.15826/rjcst.2018.2.004

13. Moskvicheva E. V., Voytyuk A. A., Doskina E. P., Ignatkina D. O., Yuryev Yu. Yu., Shchitov D. V. (2015) Improving the Technology of Municipal Wastewater Treatment using a Sorbent Based on Excess Activated Sludge. Engineering Bulletin of the Don, 36 (2–2). Available at: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_85_moskvicheva.pdf_c2b9890852.pdf (in Russian).

14. Barbosa V. L., Burgess J. E., Darke K, Stuetz R. M. (2002) Activated Sludge Biotreatment of Sulphurous Waste Emissions. Re/Views in Environmental Science and Bio/Technology, 1 (4), 345–362. https://doi.org/10.1023/A:1023229319150.

15. Iliev I., Filimonova A., Vlasova A., Kamalieva R., Beloev H. (2024) Desulfurization Technology for Industrial Fuel Gases Using Natural Adsorption Materials. Engineering Proceedings, 70 (1), 42. https://doi.org/10.3390/engproc2024070042.

16. He X., Chen Y., Gao J., Wang F., Shen B. (2024) Research Progress and Application Prospects of Modified Clay Materials for Flue Gas Pollutants Purification. Applied Clay Science, 258, 107483. https://doi.org/10.1016/j.clay.2024.107483.

17. Wal K., Rutkowski P., Stawiński W. (2021) Application of Clay Minerals and their Derivatives in Adsorption from Gaseous Phase. Applied Clay Science, 215, 106323. https://doi.org/10.1016/j.clay.2021.106323.

18. Saha B., Vedachalam S., Dalai A. K. (2021) Review on Recent Advances in Adsorptive Desulfurization. Fuel Processing Technology, 214, 106685. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2020.106685.

19. Alcaraz M. G. T., Choia A. E. S., Dugos N. P., Wan M.-W. (2023) A Review on the Adsorptive Performance of Bentonite on Sulfur Compounds. Chemical Engineering Transactions, 103, 553–558. https://doi.org/10.3303/CET23103093.

20. Zykova I. V., Panov V. P., Petukhova E. A., Dadaeva A. R. (2004) Extraction of Heavy Metals from Activated Sludge. Ekologia i promyshlennost Rossii =Ecology and Industry of Russia, (11), 34–35 (in Russian).