

Теоретическое обоснование обработки сельскохозяйственных отходов потоком плазмы радиочастотного разряда низкого давления для получения нефтесорбента
https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.10.226-246
Аннотация
В статье представлено глубокое исследование теоретической основы повышения сорбционной способности материалов, полученных из сельскохозяйственных отходов с помощью революционной методики 3D-обработки в среде плазмы радиочастотного разряда низкого давления. Проводится тщательный анализ, предлагающий всестороннее изложение сложных физических и математических моделей, регулирующих многоаспектные динамики взаимодействия между плазмой радиочастотного разряда низкого давления (LP-RF) и капиллярнопористыми биополимерами. Посредством использования сложных методов математического моделирования исследование детально анализирует и объясняет сложные процессы, происходящие при структурных изменениях на супрамолекулярном уровне этих материалов по всему объему во время обработки плазмой. Это исчерпывающее теоретическое исследование не только позволяет выявить и разъяснить ключевые механизмы, ответственные за индукцию структурных преобразований, но и раскрывает сложное взаимодействие различных факторов, влияющих на конечное улучшение сорбционных свойств материалов, основанных на сельскохозяйственных отходах.
Ключевые слова
Об авторах
И. Г. ШайхиевРоссия
Шайхиев Ильдар Гильманович, заведующий кафедрой «Инженерная экология», профессор, доктор технических
наук
420015, Республика Татарстан, Казань, ул. К. Маркса, 68
С. В. Степанова
Россия
Степанова Светлана Владимировна, профессор кафедры «Инженерная экология», доктор технических
наук
420015, Республика Татарстан, Казань, ул. К. Маркса, 68
З. Т. Санатуллова
Россия
Санатуллова Земфира Талгатовна, доцент кафедры «Инженерная экология», кандидат технических
наук
420015, Республика Татарстан, Казань, ул. К. Маркса, 68
Н. В. Крайсман
Россия
Крайсман Наталья Владимировна, доцент кафедры «Иностранные языки в профессиональной коммуникации», кандидат исторических наук
420015, Республика Татарстан, Казань, ул. К. Маркса, 68
Н. А. Политаева
Россия
Политаева Наталья Анатольевна, профессор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства
195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
А. Н. Чусов
Россия
Чусов Александр Николаевич, профессор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства
195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
К. А. Вельможина
Россия
Вельможина Ксения Алексеевна, инженер в НИЛ «Промышленная экология»
195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
П. С. Шинкевич
Россия
Шинкевич Полина Сергеевна, инженер в НИЛ «Промышленная экология»
195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Список литературы
1. . Penkov O. V., Khadem M., Lim W. S., Kim D. E. A review of recent applications of atmospheric pressure plasma jets for materials processing. Journal of Coatings Technology and Research. 2015, 12, 225-235. DOI: 10.1007/s11998-014-9638-z.
2. . Nisar A., Zhang C., Boesl B., Agarwal A. Unconventional materials processing using spark plasma sintering. Ceramic. 2021, 4(1), 20-39. DOI: 10.3390/ceramics4010003.
3. . Cheruthazhekatt S., Černák M., Slavíček P. & Havel J. Gas plasmas and plasma modified materials in medicine // Journal of Applied Biomedicine. 2010, 8(2), 55-66. DOI 10.2478/v10136-009-0013-9
4. . Pavlatová M., Horáková M., Hladík J., Špatenka P. Plasma surface treatment of powder materials – Process and application // Acta Polytechnica. – 2012, 52(3). DOI: 10.14311/1562.
5. . Kaseem M., Fatimah S., Nashrah N., Ko Y. G. Recent progress in surface modification of metals coated by plasma electrolytic oxidation: Principle, structure, and performance // Progress in Materials Science. – 2021, 117, 100735. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2020.100735.
6. . Keidar M., Yan D., Sherman J. H. Plasma as a fourth state of matter. In Cold Plasma Cancer Therapy // Morgan & Claypool Publishers. – 2019, 1-3. DOI: 10.1088/2053-257/aafb9ccn1
7. . Conrads H., Schmidt M. Plasma generation and plasma sources // Plasma Sources Science and Technology. – 2000, 9(4), 441-454.
8. . Laroussi M., Akan T. Arc-free atmospheric pressure cold plasma jets: a review // Plasma Processes and Polymers. – 2007, 4(9), 777-788. DOI: 10.1002/ppap.200700066.
9. . Zhou R., Zhou R., Wang P., Xian Y., Mai-Prochnow A., Lu X., Bazaka K. Plasma-activated water: Generation, origin of reactive species and biological applications // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2020, 53(30), 303001. DOI 10.1088/1361-6463/ab81cf.
10. . George A., Shen B., Craven M., Wang Y., Kang D., Wu C., Tu X. A Review of Non-Thermal Plasma Technology: A novel solution for CO2 conversion and utilization // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021, 135, 109702. DOI: 10.1016/j.rser.2020.109702.
11. . Chen G., Raja L. L. Fluid modeling of electron heating in low-pressure, high-frequency capacitively coupled plasma discharges // Journal of Applied Physics. – 2004, 96(11), 6073-6081.
12. . Laroussi M. Cold plasma in medicine and healthcare: The new frontier in low temperature plasma applications // Frontiers in Physics. – 2020, 8, 74. DOI: 10.3389/fphy.2020.00074.
13. . Chen H., Yuan D., Wu A., Lin X., Li X. Review of low-temperature plasma nitrogen fixation technology // Waste Disposal & Sustainable Energy. – 2021, 3, 201-217. DOI: 10.1007/s42768-021-00074-z.
14. . Jelil R. A. A review of low-temperature plasma treatment of textile materials // Journal of Materials Science. – 2015, 50(18), 5913-5943. DOI: 10.1007/s10853015-9152-4.
15. . Bhattacharjee S., Dutta T. An overview of oil pollution and oil-spilling incidents. Advances in Oil-Water Separation. – 2022, 3-15. DOI: 10.1016/B978-0-32389978-9.00014-8.
16. . Hassanshahian M., Amirinejad N., Askarinejad Behzadi M. Crude oil pollution and biodegradation at the Persian Gulf: A comprehensive and review study // Journal of Environmental Health Science and Engineering. – 2020, 18, 1415-1435. DOI: 10.1007/s40201-02000557-x.
17. . Koundinya K. K., Mondal S., Bose A. An overview of worldwide regulations on oil pollution control // Advances in Oil-Water Separation. – 2022, 65-82. DOI: 10.1016/B978-0-323-89978-9.00001-X.
18. . Kalter V., Passow U. Quantitative review summarizing the effects of oil pollution on subarctic and arctic marine invertebrates // Environmental Pollution. – 2022, 120960. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.120960.
19. . Al-Jammal N., Juzsakova T. Review on the effectiveness of adsorbent materials in oil spills clean up. Sea. – 2017, 25, 36, 131-138
20. . Husseien M., Amer A. A., El-Maghraby A., Taha N. A. Availability of barley straw application on oil spill clean up // International Journal of Environmental Science & Technology. – 2009, 6, 123-130. DOI: 10.1007/BF03326066.
21. . Zhou Y., Zhang L., Cheng Z. Removal of organic pollutants from aqueous solution using agricultural wastes: a review // Journal of Molecular Liquids. – 2015, 212, 739-762. DOI: 10.1016/j.molliq.2015.10.023.
22. . Galblaub O. A., Shaykhiev I. G., Stepanova S. V., Timirbaeva G. R. Oil spill cleanup of water surface by plant-based sorbents: Russian practices. Process Safety and Environmental Protection. – 2016, 101, 88-92. DOI: 10.1016/j.psep.2015.11.002.
23. . Ifelebuegu A. O., Johnson A. Nonconventional low-cost cellulose-and keratin-based biopolymeric sorbents for oil/water separation and spill cleanup: A review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. – 2017, 47(11), 964-1001. DOI: 10.1080/10643389.2017.1318620.
24. . Dai Y., Sun Q., Wang W., Lu L., Liu M., Li J., Zhang Y. Utilizations of agricultural waste as adsorbent for the removal of contaminants: A review. Chemosphere. – 2018, 211, 235-253. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.06.179.
25. . Noor A., Khan S. A. Agricultural Wastes as Renewable Biomass to Remediate Water Pollution. Sustainability. – 2023, 15(5), 4246. DOI: 10.3390/su15054246.
26. . Wolok E., Barafi J., Joshi N., Girimonte R., Chakraborty S. Study of bio-materials for removal of the oil spill // Arabian Journal of Geosciences. – 2020, 13, 1-11. DOI: 10.1007/s12517-020-06244-3.
27. . Doshi B., Sillanpää M., Kalliola S. A review of bio-based materials for oil spill treatment. Water Research. (2018, 135, 262-277. DOI: 10.1016/j.watres.2018.02.034.
28. . Alekseeva A. A., Stepanova S. V. Effect of plasma surface modification of mixed leaf litter on the mechanism of oil film removal from water bodies // Russian Journal of General Chemistry. – 2019, 89, 763–2768. DOI: 10.1134/s107036321913005x
29. . Shaikhiev I. G. Ecological and technological bases of modification and application of waste processing of wool and flax for the purification of polluted waters. Dissertation for the degree of Doctor of Sciences, Kazan National Research Technological University, Kazan, 2011, 357 p. (in Russian)
30. . Sanatullova Z. T. Removal of oils from the water surface of plasma by modified felting and felt production waste. Dissertation for the degree of Candidate of Sciences, Kazan National Research Technological University, Kazan, 2017, 136 p. (in Russian)
Рецензия
Для цитирования:
Шайхиев И.Г., Степанова С.В., Санатуллова З.Т., Крайсман Н.В., Политаева Н.А., Чусов А.Н., Вельможина К.А., Шинкевич П.С. Теоретическое обоснование обработки сельскохозяйственных отходов потоком плазмы радиочастотного разряда низкого давления для получения нефтесорбента. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2024;(10):226-245. https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.10.226-246
For citation:
Shaikhiev I.G., Stepanova S.V., Sanatullova Z.T., Kraysman N.V., Politaeva N.A., Chusov A.N., Velmozhina K.A., Shinkevich P.S. Theoretical substantiation of low-pressure radio frequency plasma flow treatment of agricultural waste for producing oil sorbent. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2024;(10):226-245. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.10.226-246