СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО УГЛЕРОДНОГО АДСОРБЕНТА Российский патент 1997 года по МПК C01B31/08 

Изобретение относится к способам получения адсорбентов, в частности к получению высокопрочных, малозольных сферических углеродных адсорбентов из синтетических материалов, и может быть использовано в химической, нефтяной, пищевой промышленности и в медицине в адсорбционных процессах при жестких условиях работы шихты при высокой температуре, больших механических нагрузках, в агрессивных средах, в поле ионизирующих излучений, в многоцикловых процессах "сорбция-десорбция", например, при получении питьевой воды в системах жизнеобеспечения космических экипажей путем регенерации воды из влагосодержащих отходов адсорбционным методом, для гемосорбции, для аналитического разделения веществ, быстрого удаления примесей из жидкостей и газов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сферического углеродного сорбента, согласно которому смешивают углеродсодержащий термореактивный мономер, в частности фурфурол и катализатор отверждения, проводят формование смеси путем диспергирования полученной смеси в нагретую до 75 155^oC не смешивающуюся с ней среду, полученные гранулы отверждают, карбонизуют, активируют [1]
Недостатком этого способа является сравнительно низкая адсорбционная способность по отношению к низкомолекулярным веществам на единицу веса, то есть на грамм вещества и на единицу занимаемого им объема, что важно в условиях жестких ограничений, накладываемых на размеры устройств: адсорберов, массообменников для гемосорбции и т.д.

Целью изобретения является повышение адсорбционной способности адсорбента по отношению к низкомолекулярным веществам из газовой фазы, воды и крови за счет увеличения объема сорбирующих микропор.

Поставленная цель достигается путем смешивания термореактивного мономера, катализатора, формования гранул, диспергирования смеси в жидкость, карбонизации и активирования полученных гранул. Причем по 1-му варианту в смесь перед формованием добавляют ацетон в количестве 3 40% от объема мономера. Во 2-м варианте вместо ацетона берут жидкую смолу в количестве 3 - 25% от объема мономера. Кроме того, цель достигается путем добавления к исходной смеси ацетона совместно с жидкой смолой в количестве 3 25% от объема мономера.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Берут мономер и смешивают с ацетоном в количестве 3 40% от объема мономера (1-й вариант) или с жидкой смолой в количестве 3 25% от объема мономера (2-й вариант) или совместно с ацетоном и жидкой смолой, общее количество которых 3 25% от объема мономера. Затем добавляют кислоту. Материал диспергируют в виде капель в слой нагретой текучей среды. Капли, проходя через жидкую среду, формуются в эластичные сферы, которые далее термообрабатываются.

Пример 1. Для получения высокопрочного, малозольного, сферического, углеродного адсорбента берут мономер фурфурол, смешивают в стальной емкости с ацетоном в количестве 20% от объема мономера. Смесь подается непрерывно в смеситель, куда поступает одновременно катализатор серная кислота в количестве 4% от объема фурфурола. После смешения компонентов путем барботажа воздуха поток диспергирует в виде капель в слой жидкости масла. Сформованные сферы, отделенные от масла, термообрабатывают в интервале температур 130 - 180^oC.

Пример 2. Для получения высокопрочного, малозольного, сферического, углеродного адсорбента берут мономер фурфурол, смешивают в стальной емкости с лесохимической смолой в количестве 20% от объема мономера. Смесь подается непрерывно в смеситель, куда поступает одновременно катализатор серная кислота. Далее как в примере 1.

Пример 3. Для получения высокопрочного малозольного сферического, углеродного адсорбента берут мономер фурфурол, смешивают в стальной емкости с ацетоном в количестве 20% от объема мономера и фенолформальдегидной смолой ОФ-1 в количестве 30% от объема мономера. Смесь подается непрерывно в смеситель, куда поступает одновременно катализатор серная кислота. Далее как в примере 1.

Добавление к мономеру веществ, совмещаемых с ним в меньшем количестве, чем указано в формуле изобретения, существенно не улучшает качество адсорбента, добавление большего количества, чем указано в формуле, приводит к ухудшению качества адсорбента, падению прочности и объема сорбирующих пор.

Характеристики продуктов, полученных по описаниям в примерах 1, 2, 3, приведены в табл. 1 и 2.

Что касается данных адсорбционной способности (продукта по предлагаемому способу) в отношении крови, то известно (В.Г.Николаев, В.В.Стрелко. Гемосорбция на активированных углях. Киев: Наукова думка, 1979, с. 110), что сорбенты, более активные по данному веществу при сорбции из водных растворов, более активны и при сорбции этого вещества из крови. Информацию о пригодности гемосорбента для решения задач детоксикации организма дает объем сорбирующих пор V_ми и результаты адсорбции из воды. Одновременно следует отметить высокое качество текстуры высшей поверхности гранул адсорбента, изготовленного по предлагаемому способу. Гладкая с блеском поверхность имеет важное значение, например, обеспечивает повышение тромборезистентности и снижение степени запыленности при гемосорбции.

Таким образом, сказанное выше и анализ результатов табл.2 показывают, что предлагаемый способ позволяет получить высокопрочный, малозольный, сферический углеродный адсорбент с повышенной адсорбционной способностью по низкомолекулярным веществам из газовой фазы и крови за счет увеличения объема сорбирующих микропор.

Cмешивают термореактивный фурановый мономер, катализатор и ацетон в количестве 3 - 40% от объема мономера, или жидкие совмещающиеся с мономером смолы в количестве 3 - 25% от объема мономера, или ацетон и жидкую совмещающуюся с мономером смолу в количестве 3 - 25% от объема мономера. Смесь диспергируют в жидкость с образованием сформованных сфер. Полученные сферы подвергают карбонизации и активации. 2 табл.

Способ получения сферического углеродного адсорбента, включающий смешивание термореактивного фуранового мономера и катализатора, формование гранул, диспергирование смеси в жидкость, карбонизацию и активацию полученных гранул, отличающийся тем, что в смесь перед формованием добавляют ацетон в количестве 3-40% от объема мономера или жидкие совмещающиеся с мономером смолы в количестве 3-25% от объема мономера или ацетон и жидкую совмещающуюся с мономером смолу в количестве 3-25% от объема мономера.