СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА-КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2005 года по МПК B01J20/20 B01J20/30 C01B31/08 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки промышленных газов или в средствах индивидуальной защиты органов дыхания,

Известен способ получения сорбента-катализаатора, включающий пропитку активного угля раствором каталитических добавок с последующей термообработкой, причем в качестве пропиточного раствора берут аммиачный раствор, содержащий 8-16 мас.% углекислоты, 10-25 мас.% купраната меди, 2-5 мас.% xpoмa, а соотношение уголь-пропиточный раствор составляет 1:0,5-0,9 и термообработку проводят в печи "кипящего слоя" при 155-190°С (см. пат. Рф №2083274, кл. В 01 J 20/20, G 01 В 31/08, опубл.10.07.97).

Недостатком данного способа является сложность приготовления пропиточного раствора и потери катализатора при высокотемпературной термообработке.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения сорбента-катализатора, включающий пропитку металлосодержащих гранул активного угля водным раствором бихромата калия и триэтилендиамина (ТЭДА) в соотношении сорбент:бихромат калия:ТЭДА 1:(0,04-0,08): (0,004-0,008), вылеживание осуществляют в тeчение 1,5-1,8 ч, причем предварительно металлосодержащие гранулы прокаливают при 800-850°С в атмосфере перегретого водяного пара (см. пат. РФ 2108149, кл. В 01 J 20/20, G 01 B 51/08, опубл.10.04.98).

Недостатком прототипа является малое время защитного действия по хлорциану в коротких слоях сорбента-катализатора.

Техническим результатом (целью) изобретения является повышение временя защитного действия сорбента-катализатора по хлорциану в коротких слоях.

В современных условиях большое значение имеет время защитного действия сорбента-катализатора в коротких слоях. Высокие значения времени защитного действия позволяют снизить массогабаритные характеристики средств защиты органов дыхания и удешевить их стоимость. Особенно важное значение это имеет для плохосорбирующихся веществ, примером которых является хлорциан - тестовое вещество при испытаниях сорбентов-катализаторов.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим приготовление пропиточного раствора путем растворения в аммиакате меди хромового ангидрида и азотнокислого серебра, пропитку металлосодержащих гранул активного угля, их вылеживание и термообработку, при этом приготовление пропиточного раствора осуществляется путем введения в аммиачную воду углекислого аммония и соединений меди и хрома, а соотношение компонентов в пропиточном растворе аммиачная вода: углекислый аммоний:углекислая основная медь:хромовый ангидрид 1:(0,07-0,15):(0,03-0,06):(0,02-0,04), причем при необходимости в пропиточный раствор вводят 0,10-0,20 мас.% азотнокислого серебра по отношению к массе металлсодержащих гранул активного угля.

Отличие предложенного способа от известного состоит в том, что приготовление пропиточного раствора осуществляется путем введения в аммиачную воду углекислого аммония и соединений меди и хрома, а соотношение компонентов в пропиточном растворе аммиачная вода: углекислый аммоний: углекислая основная медь: хромовый ангидрид 1:(0,07-0,15):(0,03-0,06):(0,02-0,04), причем при необходимости в пропиточный раствор вводят (0,10-0,20) мас.% азотнокислого серебра по отношению к массе металлосодержащих гранул активного угля.

Из научно-технической литературы не известно приготовление пропиточного раствора путем введения в аммиачную воду углекислого аммония и соединений меди и хрома при соотношении компонентов в пропиточном растворе аммиачная вода:углекислый аммоний:углекислая основная медь:хромовый ангидрид 1:(0,07-0,15):(0,03-0,06):(0,02-0,04), при необходимости в пропиточный раствор вводят (0,10-0,20) мас.% азотнокислого серебра по отношению к массе металлосодержащих гранул активного угля.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Для поглощения плохосорбирующихся веществ, таких как хлорциан, необходимо создать катализатор, который обеспечивал бы наибольшую скорость разложения токсичного вещества. В результате многочисленных опытов было установлено, что последовательность растворения компонентов в аммиачной воде путем введения углекислого аммония, углекислой основной меди, хромового ангидрида способствует их хорошему взаимодействию в растворе без выпадения осадка, при этом оптимальное соотношение компонентов подбирается в процессе экспериментов.

Добавка серебра способствует стабилизации каталитического комплекса на металлосодержащих гранулах активного угля.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут металлосодержащие гранулы активного угля, содержащие медь, хром, серебро, имеющие суммарный объем пор 0,6-0,8 см³/г. Готовят пропиточный раствор путем добавления в аммиачную воду расчетного количества углекислого аммония, углекислой основной меди и хромового ангидрида, при этом их соотношение в растворе составляет аммиачная вода:углекислый аммоний:углекислая основная медь:хромовый ангидрид 1:(0,07-0,15):(0,03-0,06):(0,02-0,04).

При приготовлении раствора поддерживают температуру 40-60°С. Затем осуществляют пропитку гранул металлосодержащего активного угля пропиточным раствором с коэффициентом пропитки 0,8-0,9. Гранулы вылеживают 1,5-1,8 ч и проводят термообработку в печи кипящего слоя при температуре 150-160°С. Затем сорбент-катализатор охлаждают до комнатной температуры и проводят оценку времени защитного действия по хлорциану.

В случае необходимости в пропиточный раствор вводят промотирующую добавку азотнокисолого серебра в количестве 0,1-0,2 мас.% по отношению к массе угля.

Условия испытания сорбента-катализатора:

Концентрация паров хлорциана 5 мг/л

Высота слоя 2 см

Удельный объемный расход

паровоздушной смеси 0,5 л/мин·см²

Относительная влажность воздуха 75%

полученный по предложенному способу сорбент-катализатор имел время защитного действия в коротком слое (2 см) 10-12 мин.

ПРИМЕР 1. Берут 1 кг гранул металлосодержащего активного угля с суммарным объемом пор 0,7 см³/г. Готовят пропиточный раствор путем растворения в 1 л аммиачной воды 70 г углекислого аммония, 30 г углекислой основной меди, 20 г хромового ангидрида, при этом соотношение аммиачный раствор:углекислый аммоний:углекислая основная медь:хромовый ангидрид 1:0,07:0,03:0,02.

Гранулы вылеживают в течение 1,5 ч и проводят термообработку при 150°С, после чего выгружают и охлаждают до комнатной температуры. Полученный сорбент-катализатор имел время защитного действия по хлорциану 10 мин.

ПРИМЕР 2. Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что готовят пропиточный раствор с соотношением аммиачный раствор:углекислый аммоний:углекислая основная медь:хромовый ангидрид. 1:0,11:0,05:0,03.

Полученный сорбент-катализатор имел время защитного действия по хлорциану 12 мин.

ПРИМЕР 3. Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что готовят пропиточный раствор с соотношением аммиачная вода:углекислый аммоний:углекислая основная медь:хромовый ангидрид 1:0,15:0,06:0,04.

Полученный сорбент-катализатор имел время защитного действия по хлорциану 11 мин.

Показатель времени защитного действия по хлорциану в коротком слое 2 см у прототипа имел 5-7 мин. Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно (в 1,5-2,4 раза) повысить время защитного действия сорбента-катализатора по хлорциану по сравнению с прототипом.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение времени защитного действия по хлорциану сорбента-катализатора в коротких слоях, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки промышленных газов или в средствах индивидуальной защиты органов дыхания. Предложен способ получения сорбента-катализатора, включающий приготовление пропиточного раствора путем введения в аммиачную воду углекислого аммония, и соединений меди и хрома при соотношении компонентов в пропиточном растворе аммиачная вода:углекислый аммоний:углекислая основная медь:хромовый ангидрид, равном 1:(0,07-0,15):(0,03-0,06):(0,02-0,04), пропитку раствором металлосодержащего угля, вылеживание и термообработку гранул. Способ позволяет получить сорбент-катализатор, превосходящий известные по времени защитного действия по хлорциану в коротких слоях, что дает возможность снизить массогабаритные характеристики средств защиты органов дыхания и удешевить их стоимость. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ получения сорбента-катализатора, включающий приготовление пропиточного раствора, пропитку приготовленным раствором гранул металлосодержащего угля, вылеживание гранул и термообработку, отличающийся тем, что приготовление пропиточного раствора осуществляют путем последовательного добавления в аммиачную воду расчетного количества углекислого аммония, углекислой основной меди и хромового ангидрида.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на пропитку подают активный уголь, содержащий медь, хром и серебро.3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что приготовление пропиточного раствора ведут до обеспечения соотношения компонентов аммиачная вода : углекислая основная медь : хромовый ангидрид, равного 1:(0,07-0,15):(0,03-0,06):(0,02-0,04).4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в пропиточный раствор дополнительно вводят азотно-кислое серебро в количестве 0,1-0,2 % к массе угля.