СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЕМОСОРБЕНТА Российский патент 1994 года по МПК B01J20/20 C01B31/08 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки отходящих промышленных газов, а также при разработке промышленных противогазов.

Известен способ получения хемосорбента для очистки отработанных газов от окислов азота, включающий пропитку неорганического носителя, состоящего из более чем 50%-ной двуокиси циркония водным раствором, содержащим соединения никеля и меди, с последующей сушкой и прокаливанием при 400-1000^оС.

Недостатком данного способа является то, что полученный хемосорбент не улавливает органические примеси, присутствующие в отходящих газах. Кроме того, при его получении применяется дефицитный неорганический носитель - двуокись циркония, обладающий недостаточно развитой пористой структурой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения хемосорбента, включающий пропитку активного угля аммиачным раствором импрегнирующих добавок, осушку угля и термообработку гранул при высокой температуре, причем пропитку ведут раствором, содержащим медь, хром и серебро в соотношении 1,00:0,75:0,08.

Недостатком известного способа является то, что полученный хемосорбент не обеспечивает высокой степени очистки от озона и окислов азота. Кроме того, количество хрома и серебра, нанесенное в избытке, ухудшает каталитические свойства хемосорбента.

Целью изобретения является повышение степени очистки от озона, окислов азота и сопутствующих органических примесей при их совместном присутствии в отходящих газах.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитку активного гранулированного угля раствором каталитических добавок меди, хрома и серебра, вылеживание пропитанного угля и термообработку гранул, причем пропитку ведут при соотношении меди, хрома и серебра в растворе 1,00:0,20-0,40:0,01-0,03, а вылеживание гранул осуществляют при температуре 20-40^оС.

Отличие предложенного способа от пропитки заключается в том, что после пропитки осуществляют вылеживание угля при температуре 20-40^оС, а пропитку ведут при соотношении меди, хрома и серебра в растворе 1,00:0,20-0,40: 0,01-0,-03.

Сущность предложенного способа заключается в следующем:
Получение хемосорбентов связано с введением в пористую структуру носителя (активного угля) каталитических и хемосорбционных добавок, их закрепление на поверхности пор угля. При этом при очистке газов необходимо добиваться такого соотношения добавок в пропиточном растворе, чтобы достичь оптимального их соотношения в хемосорбционном комплексе при очистке от данного вида загрязняющих их примесей. В случае совместного присутствия в отходящих газах озона, окислов азота и органических примесей предложены и экспериментально подтверждены конкретные соотношения добавок в пропиточном растворе.

С другой стороны при введении операции вылеживания образующиеся хемосорбционные комплексы будут проникать вглубь пористой структуры активного угля, а не располагаться только на поверхности макропор. Таким образом увеличивается контактная поверхность хемосорбционного комплекса. Важен также и температурный интервал стадии вылеживания, так как при очень высоких температурах хемосорбционные комплексы инактивируются (вследствие роста крупных кристаллов), а при низких температурах они слабо закрепляются на поверхности активного угля.

Что касается количества добавок, вводимых в пористую структуру активного угля, то оно должно быть таким, чтобы не подавлять полностью адсорбционную способность угля, что позволяло бы одновременно с хемосорбцией поглощать за счет адсорбции органические примеси, имеющиеся в отходящих газах и воздухе.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут активный уголь с суммарным объемом пор по воде по ГОСТ 17219-71 () 0,8-1,0 см³/г. Затем готовят аммиачный раствор, содержащий медь, хром и серебро в соотношении 1,00:0,20-0,40:0,01-0,03. Раствор берут в количестве, равном 65-80% суммарного объема пор. Пропитанные гранулы вылеживаются в течение 2-5 ч при температуре 20-40^оС до приобретения гранулами сыпучести. Вылежанные гранулы термообрабатывают в печи кипящего слоя или вращающейся печи при 120-180^оС при скорости подъема температуры 5-20^оС/мин. Полученный хемосорбент охлаждают до комнатной температуры и проводят его оценку по степени очистки отходящих газов от озона, окислов азота и паров ацетона при их совместном присутствии.

П р и м е р 1. Берут 1 кг активного угля АГ-3 (ГОСТ 20464-75) с = 0,82 см³/г. Готовят аммиачный раствор меди, хрома и серебра следующим образом: в 600 см³ аммиаката меди с концентрацией 9% растворяют 54 г бихромата калия (при нагревании до 60^оС) и 1 г азотнокислого серебра (соотношение Cu:Cr:Ag 1,00:0,30:0,01).

Полученным раствором в бетономешалке пропитывают активный уголь, пропитанные гранулы высыпают в бункер с воздушным охлаждением и регулируемой температурой и вылеживают при температуре 30^оС в течение 3 ч. Затем гранулы загружают в нагретую печь кипящего слоя и сушат при температуре 150^оС до удаления влаги. Полученный хемосорбент выгружают и охлаждают до комнатной температуры без доступа воздуха в течение 0,5 ч.

Оценку хемосорбента до степени очистки воздуха от озона, двуокиси азота и парам ацетона проводят хроматографическим методом. Полученный таким образом хемосорбент имеет степень очистки по озону, двуокиси азота и ацетону 100%.

П р и м е р 2. Берут 1 кг активного угля УСК-3 (ТУ 6-16-3026-87) с = 0,85 см³/г. Готовят аммиачный раствор следующим образом: в 600 см³аммиаката меди с концентрацией 10% растворяют 40 г трехокиси хрома и 3,4 г азотнокислого серебра (соотношение Cu:Cr:Ag 1,00:0,30:0,03) далее как в примере 1.

Полученный хемосорбент имеет степень очистки по озону 100%, двуокиси азота 97,4%, парам ацетона 99,1%.

П р и м е р 3. Берут 1 кг активного угля УСК-2 ТУ 6-16-3026-87 с = 0,90 см³/г. Готовят аммиачный раствор следующим образом: в 600 см³аммиаката меди с концентрацией 8,5% растворяют 69 г бихромата калия и 1,9 г азотнокислого серебра (соотношение Cu:Cr:Ag 1,00:0,40:0,02). Аммиачным раствором пропитывают активный уголь, пропитанные гранулы высыпают в бункер с регулируемой температурой и вылеживают в течение 3 ч при 40^оС.

Далее как в примере 1.

Полученный хемосорбент имеет степень очистки по озону, двуокиси азота и парам ацетона 100%.

Результаты, полученные при оценке хемосорбентов по эффективности очистки воздуха от озона, двуокиси азота и паров ацетона (представителя органических растворителей) при их совместном присутствии представлены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, высокая степень очистки от озона, окислов азота и органических примесей при их совместном присутствии в воздухе (97-100%) достигается при соотношении меди, хрома и серебра в пропиточном растворе 1,00:0,20-0,40:0,01-0,03 и температуре вылеживания 20-40^оС.

При других соотношениях хемосорбционных добавок в пропиточном растворе или температурах вылеживания выше 40^оС (или ниже 20^оС) происходит снижение активности комплексов, ухудшение их распределения в пористой структуре активного угля или подавление его адсорбционной способности, что в конечном итоге приводит к снижению степени очистки от указанных компонентов в отходящих газах.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать хемосорбент с высокими эксплуатационными характеристиками, что приведет к уменьшению объема снаряженных им очистных установок или индивидуальных промышленных средств защиты.

Активный уголь обрабатывают раствором, содержащим соли меди, хрома и серебра в соотношении 1 : (0,20 - 0,40) : (0,01 - 0,03) в количестве 65 - 80% от объема пор, вылеживают уголь и термообрабатывают. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЕМОСОРБЕНТА, включающий обработку активированного угля пропиточным раствором, содержащим каталитические добавки меди, хрома и серебра и термообработку гранул, отличающийся тем, что обработку ведут раствором с соотношением меди, хрома и серебра 1 : (0,20 - 0,40) : (0,01 - 0,03) в количестве, равном 65 - 80% от суммарного объема пор угля, после чего осуществляют вылеживание угля в течение 2 - 5 ч при 20 - 40^oС, а термообработку ведут при 120 - 180^oС.