Способ получения углеродминеральных адсорбентов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеса ублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 08. 12. 80 (2 т) 3239057/23-26с.присоединением заявки Йором.ип,з 1 осуаарственный коинтет СССР но делаю нзобретеннй н открытяй.121088.8) Опубликовано 15.0133. Бюллетень йо 2 Дата опубликования описания 15.01.83,А.Соколовская,А.И.Ефремов и Э.И,(72) Авторы изобретеии Ордена Трудового красного ЗнамениСибирского отделения АН СССР 71) Звявител54) СПОСОБ СОРБЕНТО ЕРАЛЬ ьюмг/г . Изобретение относится,к химичес-. кой технологии, в частности к способу получения углеродсодержащих адсорбентов для очистки,проьщшленных стоков и газовых выбросов различных отраслей прокншленности и может быть использовано для очистки сточных водот различных органических примесей, например фенолов., 10Известен способ получения сферического углеродного адсорбента для очистки сточных вод от. фенолов путем высокотемпературного пиролиэа пористых органических сополийеров и последукщего его активирования. Нолучаемае по данному способу адсорбенты характеризуются высокой механической прочностью и емкост по отношению к фенолам 40-60сорбента 13Однако их производство отличает, ся большой сложностью, мноюостаднйностью и малым выходом готового продукта.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения углеродминеральных Здсорбвнтов,.включенный высокотемператур" ный пнролиз органических соединений на поверхности гранулированных не органических окислов, с образованием на последней слоя пиролитическо-го углерода. По данному способу на поверхности окиси алюминия или других окислов проводят пиролнэ прн 600- 700 оС, используя предельные углеводородй. Для улучшения процесса в смесь добавляют пары воды нли кислород 23Недостатком данного способа является то, что получившиеся по нему адсорбенты обладают малой емкостью по отношению к органическим соединениям (3-5 мг фенола г сорбента).Цель изобретения - повышение сорбционной способности адсорбентов по органическим соединениям.Поставленная цель достигается тем, что 4 иролиз ведут до образования углерода в количестве 20-35 вес.Ф с последукхцим его высокотемпературным активированием до конечного содержания углерода 12-20 вес.В.Отличительным признаком способа является проведение высокотемпературного пиролиза до содержания углерода иа поверхности неорганических окислов в количестве 20-35 вес.% и последующего высокотемпературногоактивирования до конечного содержания углерода 12"20 весТехнология способа состоит в следующем.Для получения углеродсодержащих сорбентов с заданной пористой струк турой с развитой поверхностью и избирательной сорбцией органических веществ из растворов и газов используют в качестве матриц различие модификации окиси алюминия у- , с" 4- 10 - АРОЗ, имеющие исходную удельную поверхность.200, 800, 8,6 м/г соответственно, а также алюмоликат с содержанием 20 АВО 3 и Бд, равной 300 м/г, Образцы носителей 15 АКАРО предварительно прокаливают при 550 С алюмосиликат при 400 СУглерод наносят при 600-700 С (преимущественно при 650 С) путем пиролиза дивинила, пропан-бутана и 3) других углеводородов до 21-35 от веса носителя в реакторе с виброожиженным слоем для лучшего перемешивания и равномерного покрытия, Материалы после такой обработки имеют низкую 25 поверхность порядка 5-50 м/г и малую адсорбционную емкость в отношении органических соединений. Например, адсорбционная емкость образца 28 С /у - А 20 з составляет 1,5 мг Зо фенола/г угля .(из водных растворов фекла). Затем данный материал обрабатывают водяным паром или угле- кислым газом при 780-8500 С, вследст" вие чего происходит абгар нанесенного углерода до 12-20 и развитие пористой структуры углерода (обработка как и при получении активных углей). Поверхность возрастает при этом да 260, 240 и 50 м 2/г для образцов на основе я- Р Ы- АР 203 ф и, 350 м/г на основе алюмосиликатов.Приведенный интервал содержания .углерода на поверхности минеральных матриц является ойтимальным, так 45 как нанесение углерода выше 35 вес, приводит к образованию плотного, углеродного покрытия с графитоподобной структурой, которое с трудом поддается антивированию водяным паром или углекислым газом. При этом требуются более жесткие условия активации, а качество получаемого конечного продукта не улучшается.Нанесение углерода ниже 20 также нецелесообразно, так Мак.для получения активного сорбента е заданной пористой структурой требуется абгар до 50 и выше от первоначально нанесенного углерода. В,этом случае вконечном продукте пос ле активации остается небапьшое количество углерода (10 и ниже), такие сорбенты будут иметь более низкую адсорбционную емкость. Е тому же углерод иэ-эа малого его содер- .65 жания не будет покрывать всю поверхность минерального носителя, что приводит при активации к спеканию .самого носителя, резкому уменьшению его поверхности и фаэовым переходом, Все эти факторы резко ухудшают характеристики конечных продуктов.Механическая прочность углерод- содержащих сорбентов, полученных по предлагаемому способу, остается на уровне прочности исходных носителей, т.ена порядок и более превышает прочность угольных сорбентов.П р и м е р 1 . Сферические гранулы у- АЯОЗ(с = 0,4 - 0,6 мм) в количестве 60 см помещают в реактор иэ кварцевого стекла (объем 100 см), создают вИброожижение слоя, до вы,хода на заданный температурный режим 650 С падают в реактор инертный газ, затем пропускают дивинил со скоростью 30 л/ч в течение 1 ч. После прекращения подачи дивинила при 650 фС в течение 30 мин пропускают через реактор инертный газ для удаления непрореагировавших продуктов разложенияПолучают углерадсодержащий продукт с содержанием углерода 28, и небольшой удельной поверхностью 8 = 50 м/г. Адсарбцианная активность по отношению к фенолу иэ водных растворов низка и составляет 1,5 м г фенола /г углерода. Затем образец в этом же реакторе подвергают обработке водяным паром при 7800 С в течение 5 ч. Поток водяного пара создают пропусканием инертного газа (аргона, азота) через кипящую воду. Скорость подачи водяного пара 90 л/ч при атмосферном давлении и температуре активации. При этих условиях происходит выжигание углерода с образца до 17 и увеличение поверхности до 255 м/г. Динамическая адсорбционная емкость ( ДАЕ) по фенолу из водного раствора составляет 100 мг/г углерода. Статическая емкость (САЕ) по парам авиационного бензина (за 5 ч) - 590 мг/г углерода.П р и м е р 2 . Сферические гранулы й = 0,8 - 1,2 мм)д АРО закоксовывают дивинилом па методике Примера 1, но продолжительность обработки дивинилом увеличивается до 2 ч.Содержание углерода 29, 8 = 38 м/г, после активации водяным паром (90 л/ч) в:течение 8 ч при 800 С получается активный сорбент с развитой поверхностью 240 м/гпри содержании 20 углерода на Ф- АйдОЗ, ДАЕ по фенолу из водных растворов составляет 140 мг/г угля, САЕ, по парам бензина - 263 мг/г угля.П р и м .Е р 3 . Сферические гранулы (й = 0,4 - 0,6 мм)Ы=А 020 эакоксовывают дивинилом по методике примера 1 в течение 3 ч. Содержание988324 формула изобретения Составитель Р. ПенэинРедактор И, Касарда Техред К. Надь Корректор А. Дэятко Заказ 10924/7 Тираж 535 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 углерода 21, Я = 8,6 м/г. После активации водяным паром (90 л/ч) в течение 4 ч при 850 ОС получается активный сорбент с развитой поверхостью 50 м/г при 16 С наЫ:АФОЗ,Е по фенолу иэ водных растворов мг/г угля и СОЕ по парам изооктана (за 5 ч) - 73 мг/г угля.П р и м.е р 4 . Гранулы алюмосиликата,содержащего 20 М 2 ОЗ (Й = = 0,8 - 1,2 мм ) эакоксовывают дивинилом по методике примера 1 в течение 1 ч, Содержание углерода после коксования 30, Яз= 5 м /г, ПослеЯ активации водяным паром (90 л/ч пара) при 800 фС в течение 6 ч получается активный сорбент с 15 С, Ь = 320 м/г, ДАЕ по фенолу иэ водных .растворов - 123 мг/г угля и САЕ по изооктану из газовой среды 570 мг/гугля.П р и м е р 5 , Гранулы окиси кремния (Й = 2 мк) закоксовывают дивинилом по методике примера 1 в течение 1,5 ч. Содержание углерода 35, Я у = 7 м/г. После активации водяным паром (90 л/ч )при 800 С в течение 8 ч получается активный сорбент с содержанием 12 углерода, Яд350 м 2/г, ДАЕ по фенолу,0 мг/г угля и САЕ по парам изаоктана Г 90 мг/г угля.Как видно из приведенных примеров, полученные по предлагаемому способу сорбенты обладают высокой адсорбцион" ной емкостью как при адсорбции из(в 2,-3 раза превышающих емкость известных сорбентов ).Технико-экономический эффект предлагаемого способа обусловлен повышением адсорбционной способности конеч"ного продукта по органическим примесям, простотой получения и относи-тельной дешевизной получаемых кар боминеральных адсорбентов,Способ получения углеродминераль 11 ных адсорбентов, включающий высокотем"пературный пиролиэ органических соединений на поверхности гранулирован-.ных неорганических окисловс образованием на последней слоя пиролити 20 ческого углерода, о т л и ч а ю щ и и "с я тем, что; с целью повышениясорбционной способности адсорбентовпо органическим соединениям, пиролиэведут до образования углерода ч ко 25 личестве 20-35 вес. с последукицимего высокотемпературным активированием до конечного содержания углерода 12-20 вес,.Источники информации,йринятые во внимание при экспертизе1. С.Н. СЬапд. ЕпЧ 1 Г еп."( ТесЬпооду, ч.15, ю 2, 1981, р, 201-206.2. Патент Англии Р 1118651,кл. С 1 Р, 1968 (прототип).