СПОСОБ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ КОМПОЗИЦИЙ Российский патент 2004 года по МПК C01B31/02 C01B31/08 B01J20/20 

Изобретение относится к способам гранулирования углеродсодержащих материалов, в частности фуллеренсодержащих композиций.

В настоящее время известны принципиальные технологии гранулирования композиций, из ряда которых наиболее представительным и наиболее близким является способ гранулирования фуллеренсодержащих композиций, включающий выбор структурной матрицы и активного наполнителя, смешивание этих материалов до получения однородной массы и последующее прессование материала для получения гранул /1/.

Обладая определенными положительными характеристиками, этот способ имеет существенные и очевидные недостатки, которые заключаются в незначительной активности гранулированного материала при работе его в различных растворах, при обработке жидкостей и их очистке, что вызывает необходимость использования значительных объемов этого гранулированного материала, удлиняет процесс очистки сред и отражается на стоимости обработанного раствора.

Технический результат данного изобретения заключается в существенном повышении эффективности способа гранулирования фуллеренсодержащих композиций, при повышении сорбционной активности гранулированного материала, нейтральности его но отношению к растворам, использующим данный материал; экологической чистоте этого материала.

Указанный технический результат в изобретении достигают за счет того, что в способе гранулирования фуллеренсодержащих композиций, включающем выбор структурной матрицы и активного наполнителя, смешивание их до получения однородного состава массы и последующее прессование смеси, в качестве материала матрицы берут активированный древесный уголь, а в качестве наполнителя берут фуллеренсодержащий материал при содержании наполнителя в количестве 10-50 м.ч. на 100 м.ч. материала матрицы (АДУ).

При этом дополнительно в структуру матрицы включают или алюмосиликат, или кварц, или кремнезем, при содержании этого дополнительного материала 10-20 м.ч. на 100 м.ч. материала матрицы (АДУ).

Причем прессование ведут под давлением от 20 до 90 МПа, что позволяет получить гранулы, устойчивые в растворах, не допускающих несогласованной работы включенных ингредиентов в этой смеси.

Способ по его совокупности существенных признаков исследован на соответствие критериям изобретения, в т.ч. на новизну и уровень решенной технической задачи. При этом во внимание были приняты источники информации в данной и родственных областях технологий. Так, в источниках /2/, /3/, /4/ выявлены отдельные признаки, такие как использование активированного древесного угля (АДУ, БАУ); прессование АДУ с другими компонентами (кварцем, алюмосиликатами). Но данные признаки не порочат заявляемый способ, т.к. не имеют того же состава ингредиентов, не проявляют адекватных свойств и не направлены на достижение технического результата, получаемого от заявляемого способа, - это позволяет заявителю сделать вывод о том, что разработанный им способ гранулирования фуллеренсодержащих композиций отвечает требуемым критериям изобретения.

Описываемый способ осуществляют следующим образом. Берут порошок АДУ (с обгаром не менее 75%) и порошок фуллеренсодержащего материала (матрицу и наполнитель) (ФСМ), где ФСМ представляет собой смесь фуллеренов C₆₀, С₇₀ и высших с добавкой пироуглерода (или фуллереновой сажи). При этом порошок АДУ подвергают дополнительному более тонкому измельчению и активируют его таким механо-химическим воздействием, которое позволяет вести более надежное и эффективное агрегирование его с наполнителем при соотношении 10-50 м.ч. наполнителя (ФСМ) на 100 м.ч. матрицы (АДУ) при добавлении в эту получаемую смесь дополнительного материала: кварца, или кремнезема, или алюмосиликата в количестве 10-20 м.ч. его на 100 м.ч. матрицы.

Все перечисленные компоненты смешивают до получения однородной массы и подвергают последующему прессованию в пресс-формах под воздействием давления от 20 до 90 МПа, что позволяет более эффективно соединять ингредиенты массы через механо-химическую связь между этими ингредиентами.

Выбор конкретного соотношения ингредиентов в единой массе, подаваемой в пресс-формы, зависит от назначения данного гранулированного материала, т.е. его работы в той или другой среде.

Физико-механические характеристики полученного данным способом гранулированного материала (композиции) изучались лабораторным исследованием, а также испытаниями полученного гранулированного материала при работе его в качестве сорбирующего материала в различных растворах.

Характеристики гранул фуллеренсодержащих композиций: плотность материала гранул - 1,26-1,49 (±0,05) г/см³; суммарный объем пор - 0,27-0,41 см³/г; поглощающая способность - 83-100% показана при сорбции тяжелых металлов; удельная поверхность полученного способом гранулированного материала - 360-495 мг²/г.

Как очевидно, разработанный способ позволяет существенно повысить эффективность процесса и получаемого гранулированного материала, что дает основание для признания его в качестве оригинального и перспективного для гранулирования ФСМ композиций.

Источники информации

1. US 5420371, С 07 C 5/03, 1995 - ( прототип).

2. PCT WO 94/04461, С 01 В 31/00, 1994.

3. IP 08048510 А, С 01 В 31/02, 1994.

4. Дж.Уолтон. Химия свободных радикалов, М., 1977.

5. US 5304366, С 01 В 31/02, 1994.

6. IP 07257916 А, С 01 В 31/02, 1995.

Изобретение предназначено для получения сорбентов. Фуллеренсодержащий материал смешивают с порошком активированного древесного угля в массовом соотношении (10-50):100 соответственно. В качестве фуллеренсодержащего материала можно использовать смесь фуллеренов с пироуглеродом или сажей. В полученную композицию дополнительно вводят алюмосиликат или кварц в количестве 10-20 мас.ч. на 100 мас.ч. активированного древесного угля. Перемешивают до получения однородной массы, подвергают прессованию под давлением 20-90 МПа. Полученные гранулы имеют плотность 1,26-1,49 г/см³; суммарный объем пор - 0,27-0,41 см³/г; поглощающую способность - 83-100% при сорбции тяжелых металлов; удельную поверхность - 360-495 м²/г. Полученный сорбент нейтрален по отношению к растворам, экологически чист. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ гранулирования фуллеренсодержащей композиции путем прессования фуллеренсодержащего материала, отличающийся тем, что перед прессованием фуллеренсодержащий материал смешивают до получения однородной массы с активированным древесным углем в массовом соотношении (10-50):100 соответственно.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в композицию дополнительно вводят алюмосиликат или кварц при содержании 10-20 мас. ч. на 100 мас. ч. активированного древесного угля.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что прессование указанной смеси ведут под давлением 20-90 МПа.