Воронежский государственный университет (Кафедра материаловедения и индустрии наносистем, доцент)
Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
Хошимин, Вьетнам
Воронеж, Россия
Россия
УДК 630 Лесное хозяйство. Лесоводство
Разработка методов и технологий защитной обработки древесины с целью улучшения её свойств является актуальной задачей. Существующие методы защитной обработки древесины (использование составов, покрытий и красок) имеют определенные недостатки, такие как высокая стоимость, возможность изменения текстуры и цвета древесины, а также токсичность некоторых веществ. В связи с этим целью данной работы было установление эффективности гидрофобизации древесины березы повислой (Betula pendula Roth) и сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) отработанным растительным маслом и тестирование биоугля из такой древесины в качестве углеродного сорбента ионов меди. Модифицирование древесины B. pendula и P. sylvestris отработанным подсолнечным маслом приводит к значительному повышению гидрофобности биополимерных материалов, водо- и влагостойкость повысилась на 2 и 1,6 раза (p<0,05). Высокая степень межфазного взаимодействия между древесиной березы и сосны с отработанным растительным маслом, характеризуемая значениями краевого угла смачивания 24±3,1 и 30±3,9 (p<0,05) соответственно. Показана возможность получения биоугольных сорбентов из модифицированной древесины для использования в процессах очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Степень очистки проб, содержащих ионы меди достигает 35% для модифицированной древесины березы и 18% для образца биоугля из древесины сосны, пропитанной маслом. Эти показатели сопоставимы с данными по очистке раствора от Cu2+биоугольными сорбентами из натуральной древесины березы и сосны. В исследовании предложены подходы к утилизации модифицированной древесины с получением функциональных материалов (биугольных сорбентов), что позволяет создать условия для безотходного производства, снижая при этом антропогенную нагрузку на окружающую среду.
древесина, Betula pendula Roth, Pinus sylvestris L., гидрофобизация, биоуголь, сорбция, водостойкость, краевой угол смачивания
1. Varganici C. D., Rosu L., Rosu D. et al. Sustainable wood coatings made of epoxidized vegetable oils for ultraviolet protection // Environ Chem Lett. 2021. Vol. 19. pp. 307-328. https://doi.org/10.1007/s10311-020-01067-w.
2. Лоскутов С. Р. и др. Гигроскопические свойства древесины лиственных пород // Лесной вестник [Forestry bulletin]. – 2022. – Т. 26. – №. 2. – С. 92-102.
3. Ning L. et al. How does surfactant affect the hydrophobicity of wax-coated wood? //Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2022. – Т. 650. – С. 129606. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129606/
4. Wang Z. et al. Characterization of wood cell walls treated by high-intensity microwaves: Effects on physicochemical structures and micromechanical properties //Industrial Crops and Products. – 2022. – Т. 187. – С. 115341. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115341.
5. Исследование межфазного взаимодействия древесины березы с пропиточным составом / К. В. Жужукин, Л. И. Бельчинская, Е. В. Томина, А. Н. Зяблов, В. Х. Йен, А. С. Чуйков // Лесотехнический журнал. – 2023. – Т. 13. – № 1 (49). – С. 209–221. - Библиогр.: с. 218-220 (21 назв.). – DOI: https://doi.Org/10.34220/issn.2222-7962/2023.1/14.
6. Li Z. et al. Curing characteristics of low molecular weight melamine-urea–formaldehyde (MUF) resin-impregnated poplar wood //Construction and Building Materials. – 2022. – Т. 325. – С. 126814. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126814.
7. Altgen M. et al. Chemical imaging to reveal the resin distribution in impregnation-treated wood at different spatial scales //Materials & Design. – 2023. – Т. 225. – С. 111481. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111481
8. Dorieh A. et al. Recent developments in the performance of micro/nanoparticle-modified urea-formaldehyde resins used as wood-based composite binders: A review //International Journal of Adhesion and Adhesives. – 2022. – Т. 114. – С. 103106. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2022.103106.
9. Boneka A. S. et al. Sorption isotherm and physico-mechanical properties of kedondong (Canarium spp.) wood treated with phenolic resin //Construction and Building Materials. – 2021. – Т. 288. – С. 123060. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123060.
10. Wang W., Ran Y., Wang J. Improved performance of thermally modified wood via impregnation with carnauba wax/organoclay emulsion //Construction and Building Materials. – 2020. – Т. 247. – С. 118586. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118586.
11. Bao M. et al. Changes in Chemical Composition, Crystallizability, and Microstructure of Decayed Wood-Fiber-Mat-Reinforced Composite Treated with Copper Triazole Preservative //Forests. – 2022. – Т. 13. – №. 9. – С. 1387. https://doi.org/10.3390/f13091387.
12. Rabajczyk A., Zielecka M., Małozięć D. Hazards resulting from the burning wood impregnated with selected chemical compounds //Applied Sciences. – 2020. – Т. 10. – №. 17. – С. 6093. https://doi.org/10.3390/app10176093.
13. Shen X. et al. Water vapor sorption mechanism of furfurylated wood //Journal of Materials Science. – 2021. – Т. 56. – С. 11324-11334. https://doi.org/10.1007/s10853-021-06041-7.
14. Tan X., Liu Y., Zeng G., Wang X., Hu X., Gu Y., Yang Z. Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions. Chemosphere. 2015; 125: 70-85. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chemo-sphere.2014.12.058.
15. Bashir A. et al. Removal of heavy metal ions from aqueous system by ion-exchange and biosorption methods //Environmental Chemistry Letters. – 2019. – Т. 17. – С. 729-754. https://doi.org/10.1007/s10311-018-00828-y.
16. Zheng H. et al. Biochar for water and soil remediation: Production, characterization, and application // A New Paradigm for Environmental Chemistry and Toxicology: From Concepts to Insights. – 2020. – С. 153-196. https://doi.org/10.1007/978-981-13-9447-8_11.
17. Сергеева А. С., Вострикова Н. Л., Медведевских М. Ю. Разработка комплекса метрологического обеспечения пищевой промышленности // Эталоны. Стандартные образцы. – 2021. – № 1. – С. 21-33.
18. Dmitrenkov A. I., Nikulin S. S., Nikulina N. S., Borovskaya A. M., Nedzelsky E. A. (2020) Study ofthe process of impregnating wood birches spent vegetable oil. Forest Journal 10(2) 161 doi: 10.34220 / issn .2222-7962/2020.2/16.
19. Серба Е. М. и др. Усовершенствование методики определения липазы, основанной на методе получения жирных кислот, в ферментных препаратах для пищевой промышленности // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. – 2023. – Т. 13. – № 1 (44). – С. 57-66.
20. Жерносек А. В., Струкова М. Н. Влияние предприятий мясной промышленности на окружающую среду // Система управления экологической безопасностью. – Екатеринбург, 2021. – С. 105-112.
21. Скурыдин Ю. Г., Скурыдина Е. М. Сравнительная оценка влияния факторов физического воздействия на молекулярную подвижность и степень кристалличности древесины березы // Системы. Методы. Технологии. – 2020. – №. 4. – С. 119-126.
22. Vedenyapina M. D., Kurmysheva A. Yu., Kulaishin S. A., Kryazhev Yu. G. Adsorption of some heavy metals on activated carbons (review). Chemistry of solid fuel. 2021; 2: 18-41. DOI:https://doi.org/10.31857/S0023117721020092. EDN: UOOLVP.
23. Томина, Е. В. Сорбционно-поверхностные характеристики модифицированного биоугля, полученного при карбонизации опилок сосны / Е. В. Томина, Н. А. Ходосова, А. Н. Лукин // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2022. – Т. 22, № 4. – С. 442-452. – DOIhttps://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10600. – EDN HGRUCJ.
