СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 1995 года по МПК C01B31/08 

Изобретение относится к технологии получения беззольных активных углей из полимерных материалов и может быть использовано в производстве сорбентов медицинского назначения (гемосорбентов, энтеросорбентов).

Известен способ получения сферического активного угля, включающий смешивание в воде фенола и формальдегида в присутствии катализатора и эмульгатора, промывку и фильтрацию полученной суспензии, термоотверждение частиц полученного полимера, их карбонизацию и активацию.

Получаемый согласно данному способу сферический активный уголь имеет, главным образом, микропоры и незначительное количество мезо- и макропор, вследствие чего он неэффективен для извлечения из крови и энтеральной среды веществ со средними и большими молекулами.

Целью изобретения является повышение адсорбционной способности активного угля к токсическим веществам средней и большой молекулярной массы.

Цель достигается предложенным способом, согласно которому при смешивании в реакционную смесь, состоящую из воды, фенола и формальдегида, в присутствии катализатора и эмульгатора вводят 10-20% водорастворимых фурановых соединений, таких как фуриловый спирт, фурфурол, фурфурилиденацетон, а термоотверждение частиц полимера ведут при повышении температуры до 270-280^оС со скоростью подъема 10-15^оС/ч.

Установлено, что при указанном режиме термоотверждения предположительно за счет раскрытия сопряженных связей фуранового кольца образуется не сетчатая, а более сложная пространственная структура полимера, приводящая в конечном счете к развитию мезопор.

Способ получения сферического активного угля осуществляют следующим образом.

Реактор с мешалкой заполняют водой до половины объема и смешивают в нем фенол, формальдегид, аммиак (катализатор) и фурановые соединения. Поднимают температуру до начала кипения смеси. При работающей мешалке вводят эмульгатор крахмал или поливиниловый спирт и ведут процесс суспензионной поликонденсации в течение 3 ч при 95-98^оС. Полученную суспензию промывают водой и фильтруют. Частицы полимера термоотверждают в сушилке при повышении температуры до 280^оС со скоростью подъема 10-15^оС/ч. При температуре выше 280^оС начинается термическое разложение полимера с выделением вредных веществ (фенола, крезола, ксиленола и др.). Карбонизацию проводят в печи в атмосфере водяного пара с обязательным устройством для сжигания продуктов термического разложения. Нагрев карбонизата от 300 до 650^оС осуществляют со скоростью 50-60^оС/ч. Активируют уголь парогазовым способом при 840-870^оС.

П р и м е р 1. В реакторе с водой смешивают 44 мас.ч фенола, 4 мас.ч. аммиака, 38 мас.ч. формалина и 12 мас.ч. фурилового спирта. При достижении температуры смеси 98^оС добавляют 2 мас.ч. поливинилового спирта (ПВС). После 8 ч поликонденсации получают суспензию полимера с частицами преимущественно размером 0,3-1,2 мм.

После промывки водой и фильтрации полученные частицы полимера термоотверждают при нагреве в сушилке до 260^оС со скоростью подъема температуры 8^оС/ч. Карбонизацию проводят, нагревая печь от 300 до 650^оС со скоростью 55^оС/ч. Активируют при 860^оС.

П р и м е р 2. В воде смешивают 40 мас.ч. фенола, 35 мас.ч. формалина, 3 мас. ч. аммиака, 15 мас.ч. монофурфурилиденацетона и 5 мас.ч. дифурфурилиденацетона. После добавления ПВС и проведения процесса поликонденсации, промывки и фильтрации суспензии частицы термоотверждают в сушилке при нагреве ее до 270^оС со скоростью 10^оС/ч. Карбонизацию и активацию проводят аналогично примеру 1.

П р и м е р 3. В реакторе с водой смешивают 44 мас.ч. фенола, 40 мас.ч. формалина, 4 мас. ч. аммиака и 10 мас.ч. фурфурола. Процесс суспензионной поликонденсации (с 2 частями ПВС) и последующие операции, кроме термоотверждения, проводят аналогично примеру 1. Термоотверждают частицы полимера, нагревая их в сушилке до 280^оС со скоростью нагрева 15^оC/ч.

П р и м е р 4. В воде смешивают 44 мас.ч. фенола, 43 мас.ч. формалина, 4 мас. ч аммиака и 7 мас.ч. фурфурола. Далее, как в примере 3, кроме скорости нагрева. Скорость нагрева полимера при термоотверждении 20^оС/ч.

Характеристики полученных активных углей представлены в таблице.

Из таблицы видно, что требуемое для адсорбции средних и крупных молекул соотношение сорбирующих микро- и мезопор достигается при добавлении в реакционную смесь 10-20% фурановых соединений. При введении этих соединений, например фурфурилиденацетонов, более 20% в реакторе наблюдается расслоение смеси. Количество фурановых соединений менее 10% (пример 4), а также более высокая, чем 15^оС/ч, скорость нагрева при термоотверждении приводят к уменьшению прочности угля и объема сорбирующего пространства.

Снижение скорости нагрева менее 10^оС/ч неоправдано из-за потери времени на термоотверждение.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить беззольный сферический уголь с развитой и в определенной мере регулируемой мезопористостью. Этот уголь имеет высокую адсорбционную емкость к токсическим веществам со средними и большими молекулами (барбитураты, билирубин, олигопептиды, фосфолипиды, бактериальные токсины, надмолекулярные структуры), что дает возможность решения многих проблем современной медицины.

В воде смешивают фенол, формальдегил, водорастворимые фурановые соединения (10-20 мас.%) в присутствии катализатора и эмульгатора. Полученную суспензию полимера промывают и фильтруют. Частицы полимера термоотверждают при нагревании до 270-280°С со скоростью подъема температуры 10-15°С/ч, карбонизуют и активируют. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО АКТИВНОГО УГЛЯ, включающий смешивание в воде фенола и формальдегида в присутствии катализатора и эмульгатора, промывку и фильтрацию полученной суспензии полимера, термоотверждение частиц полимера, их карбонизацию и активацию, отличающийся тем, что на смешивание дополнительно подают 10 20% водорастворимых фурановых соединений, а термоотверждение ведут при нагревании до 270 280^oС со скоростью подъема температуры 10 15^oС.