Способ получения магнитного сорбента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 49 ОСУДАРСТВЕННЫО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ЕТЕНИЯ ОСОБНТАользовСущноугля ице исм0 Свабл,(54) СП СОРБЕ (57) Исп и газов тивного мел ьни 400-500 лы,1 та,0 1(Д лучения ферромагсорбента на основе сырья путем обраи железа с последунием, суш кой и ществляется путем Известен с нитного углероуглеродосодер ботки его раств ющим вакуу пиролизом, кот ного адащегором солироварый ос ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1134511, кл. С 01 В 31/16, 1985 г,Авторское свидетельство СССРМ 715458, кл. С 01 В 31/16, 1980.Авторское свидетельство СССРЬЬ 431109, кл, С 01 В 31/08, 1974,Изобретение относится к способу получения магнитного сорбента типа угля и может быть использовано в технологических процессах очистки жидкостей и газов.Известен способ получения углеродного ферромагнитного адсорбента путем пиролиза фенолформальдегидной смолы с порошком стали, образующимся в процессе шлифования шарикоподшипников в атмосфере инертного газа при ступенчатом повышении температуры (А.С. СССР В 1134511, С 01 В 31/16, 15.01.85),Недостатками способа являются его сложность и низкая. производительность вследствие применения длительного до 10 ч) температурнго режима со ступенчатым измерением температуры.(51)5 В 01,3 20/20; С ЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ание: для очистки жидкостей сть: смешивают порошок акоксалата железа в шаровой есь термообрабатывают при тмосфере водорода, 1 з.п. фступенчатоного повышения температуры (А,С. СССР Я 715458, С 01 В 31/16, 15,02.80).Недостатками способа являются его сложность и низкая производительность вследствие применения длительной пропитки и длительного температурного режима общей продолжительностью 10 - 100 ч.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ получения сорбента на основе активного угля путем обработки последнего раствором солей железа с последующим вакуумированием полученной смеси, фильтрованием, сушкой, прокаливанием в восстановительной атмосфере при температуре 400 - 500 С (А.С. СССР М 431103, С 01 В 31/08, 17.12.74.).Недостатком способа является сложность, вследствие применения большого количества технологических операций: вакуумирование, перемешивание в течение 12 ч, фильтрование, сушка при температуре 150 С в течение 6 ч, прокаливание в графитовом тигле при температуре 500 С в тече50 и щавелевая кислота Н 2 С 2042 Н 20 или щавелевокислый аммоний (ИН 4)2 С 202 Н 20, 55 ние 1 ч, охлаждение в газовой среде. Существенным недостатком является большая длительность всего технологического процесса, которая составляет порядка 20 ч. По данному способу в пористую поверхность активного угля посредством пропитки и вакуумирования вводится раствор соли железа, сушится, затем соль железа разлагается до чистого железаПри этом порьгчастиц угля заполняются (закупорйваЮтся) железоЪ и удельная поверхность угля зйачительно снижается при увеЛичении содержания железа, которое огранйчено в данном способе 10%.Поэтому данным способом невозможно получить магнитный сорбент с высокой намагниченностью в сочетании с высокими адсорбционными свойствами.Цель изобретения - улучшение магнитных свойств за счет повышения содержания железа в сорбенте при сохранении высокой удельной поверхности и упрощения процесса.В предлооженном способе частицы порошка активированного угля и частицы высокодисперсного порошка оксалата железа имеют сопоставимые размеры порядка 1 мкм, а поры частиц угля имеют значительно меньше размеры и поэтому они не заполняются порошком оксалата железа. Затем из оксалата железа в соответствующем температурном интервале в атмосфере водорода восстанавливается ультродисперсное железо, интенсивно взаимодействующее с окружающей средой, и располагающееся на внешней поверхности частиц угля. В результаге поры частиц угля не заполняются, ажурное строение частиц угля не нерушается"й, следовательно, сохраняется его высокая удельная поверхность. При содержании до 50 мас.% железа в магнитном сорбенте на основе активированного угля его удельная поверхность практически не изменяется, а свыше 50% - наблюдается снижениеудельной поверхности угля. Получение высокодисперсного порошка оксалата железа ГеС 2042 Н 20 производят известным способом, Для получения оксалата железа могут быть использованы любые растворимые соли железа (сернокислое железо Ге 047 Н 20, азотнокислое железо Ре(КОз)24 Н 20, хлорид железа РеС 24 Н 20 растворы которых при комнатной температуре перемешивают в течение нескольких минут, затем выпавший осадок желтого цвета (оксалат железа) отмь 1 вают водой посредством дикантации, фильтруют и сушат,5 10 15 20 25 30 35 40 например, посредством промывания ацетоном.8 качестве сорбента Используют порошок активированного угля с удельной поверхностью 1800 м /г.2Для однородного смешивания порошка активированного угля и порошка оксалата железа используют шаровую мельницу, продолжительностью смешивания - 10 мин.Пиролиз оксалата железа в атмосфере водорода описывается суммарным химическим уравнением:РеС 2042 Н 20+ Н 2 -э Ре+ СО+ СО 2+Н 20Скорость восстановления железа Ре увеличивается при увеличении расхода водорода, Для получения порошка железа с размером частиц порядка 0,1 мкм была выбрана температура 450 50 С и процесс длился 1 ч. Пиролиз оксалата железа можно производить, например, в ленточной печи периодического действия,П р и м е р. Смешивают 22,4 г активированного угля типа ФАС и 15,2 г высокодисперсного порошка оксалата железа посредством шаровой мельницы в течение 10 мин. Полученный порошок помещают в кварцевый реактор слоем 1 - 2 мм, нагревают до температуры 450.ф. 50 С, выдерживают при этой температуре в течение 1 ч в атмосфере водорода с расходом 30 л/ч. Получают магнитный сорбент весом 27,5 г содержащий 20 мас.% железа, а остальное активированный уголь. Размер частиц железа порядка 0,1 мкм, что подтверждается рентгенографически (В,Я,Буланов и др., Диагностика металлических порошков, М "Наука", 1983, стр.210 - 216). Определялась намагниченность с помощью вибрационного магнетометра (В.И.Чичерников, Магнитные измерения, М., МГУ, 1969, стр.386) и удельная поверхность методом тепловой десорбции газов (В.Я,Буланов и др, Диагностика металлических порошков. М Наука, 1983, стр.210 - 216) полученного композиционного материала - магнитного сорбента, Результаты измерений приведены в таблице.Измеренную удельную поверхность магнитного сорбента можно отождествить с удельной поверхностью угля С, т.к. удельная поверхность железа в магнитном сорбенте пренебрежима мала (10 м /г) по сравнению2с удельной поверхностью угля (1800 м /г).2Результаты измерений показывают, что удельная намагниченность насыщения магнитного сорбента прямопропорциональна содержанию железа. Удельная поверхность угля в магнитном сорбенте остается неизменной при увеличении содержания железа1766495 Формула изобретения С - углер Составитель С. Шароватовктор С. Кулакова Техред М.Моргентал орректор С, Юско Заказ 3499 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 до 50 мас, , а при более высоком содержании железа - удельная поверхность угля несколько снижается, поскольку при больших содержаниях железа в магнитном сорбенте (более 50 мас,ф) некоторые участки частиц угля покрываются металлической губкой с плохой газонепроницаемостью вследствие частичного стекания ультрадисперсных частиц железа, Таким образом, часть поверхности угля блокируется и общая его удельная поверхность уменьшается.Предлагаемый способ получения магнитного сорбента по сравнению с прототипом (А,С. М 431103, кл. С 01 В 31/08, 17,12.74). позволяет:- получить одновременно высокую намагниченность сорбента (за счет повышения содержания железа) и высокие адсорбционные свойства,- упростить технологический процесс за счет применения меньшего количества технологических операций, - повысить производительность за счет сокращения времени выполнения операций до 2 - 3 ч, в то время как в прототипе весь процесс длится не менее 20 ч. 51. Способ получения магнитного сорбента на основе угля, включающий смеше ние активного угля с солью железа итермообработку в восстановительной атмосфере при 400-500 С, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения магнитных свойств за счет повышения содержания же леза в сорбенте при сохранении высокойудельной поверхности и упрощения процесса, смешивают высокодисперсные порошки активного угля и оксалата железа и термообработку ведут в атмосфере водорода.20 2.Способпоп.1,отличающийсятем, что смешение компонентов ведут в шаровой мельнице.