Abstract
Устойчивое развитие сельского хозяйства в условиях глобального изменения климата и ограниченных водных ресурсов требует внедрения инновационных материалов с повышенной влагоудерживающей способностью, включая углеродные субстраты на основе сельскохозяйственных отходов. В данной работе проведено комплексное исследование текстурных, морфологических и адсорбционных характеристик активированного угля (АУ), синтезированного из рисовой шелухи при варьировании массовых соотношений сорбента к гидроксиду калия (KOH) (1:1, 1:2, 1:3 и 1:4). Цель работы – оптимизация условий химической активации для формирования пористой структуры, обеспечивающей эффективное влагоудержание. Методология включала применение теории функционала плотности (DFT) и метода Барретта–Джойнера–Халенды (BJH). Результаты показали, что максимальный суммарный объем пор (1,6 см3/г) и развитая удельная поверхность (2900 м2/г) достигаются при соотношении 1:3. ИК-Фурье спектроскопия подтвердила наличие гидрофильных функциональных групп (O-H, C=O, C-O), играющих ключевую роль в связывании молекул воды. Эксперименты по влагоудержанию, выполненные в трехкратной повторности (n=3), продемонстрировали, что образец 1:3 характеризуется наиболее стабильным сохранением влаги как при 22 ºC, так и при повышенной температуре 50 ºC, значительно превосходя образцы с низкой степенью активации (1:1, 1:2) и переактивированный образец (1:4). Сравнительный анализ показал, что оптимизированный АУ обладает превосходством над традиционным биоуглем и цеолитами по удельной поверхности, обеспечивая долгосрочную стабильность углеродного каркаса в почве. Полученные данные подтверждают ключевую роль баланса микро- и мезопор в процессах замедления испарения воды и свидетельствуют о высокой перспективности использования данных материалов в качестве экологически безопасных влагосберегающих агентов для повышения продуктивности агроценозов в засушливых регионах.