Изобретение относится к способу получения активированных углей (АУ) на основе антрацита. Полученные предлагаемым способом АУ могут применяться в качестве сорбентов для очистки питьевой воды от красителей и технологической воды от ионов тяжелых металлов и органических соединений.
Известный способ получения АУ (на основе каменного угля) активацией первичного угля - карбонизата (угля, прошедшего карбонизацию) представляет собой метод пропускания водяного пара вдоль горизонтального реактора (при высоких температурах активации-1250°С) вместе с потоком СО2 и воздуха [патент Японский №1317113 от 21.12.1989 г.]. Недостатком описанной технологии является неравномерное распределение температур вдоль реактора, в результате чего по этой технологии получаются недоактивированные угли (адсорбционная емкость по бензолу 118-123 г/л при стандартной - не менее 150 г/л) при высокой удельной поверхности 900-1000 м2·г-1.
Известен способ получения активированного угля из бурого угля, заключающийся в карбонизации исходного сырья с последующей активацией парогазовой смесью, содержащей 20 мас.% водяного пара и 80 мас.% дымовых газов в печи кипящего слоя при температуре 750°С [патент СССР №1699914, С01В 31/08, 23.12.1991].
Недостатками данного способа являются следующие:
а) из-за резкого подъема температуры при переходе от стадии карбонизации к активации полученные АУ имеют низкую механическую прочность по раздавливанию (˜6 кг/см2);
б) из-за использования топочных газов при активации АУ имеют не высокую поверхность (<750 м2/г), низкую активность по бензолу (123 г/л, стандартная величина ≥150 г/л) и низкую емкость по метиленовому голубому (<250 мг/г при концентрации метиленового голубого в воде 0,15%);
в) предлагаемый способ не позволяет очистить уголь от примесей солей тяжелых металлов и других микроэлементов, вследствие чего они не могут быть использованы для очистки питьевой воды.
Наиболее близким способом к предлагаемому способу по технологической сущности (прототипом) является способ получения активированного угля из антрацита, заключающийся в активации водяным паром в кипящем слое в течение 40-60 мин с последующей обработкой 3-5% раствором бифторида аммония в 5% соляной кислоте в течение 30-40 мин, промывке водой и сушке [патент РФ №2177906, С01В 31/08, 10.01.2002]. Недостатками данного способа являются следующие:
а) технологическая сложность процесса ввиду использования кипящего слоя;
б) недостаточная механическая прочность полученных АУ (˜80%) из-за относительно резкого подъема температуры при загрузке угля в кипящий слой;
в) недостаточный суммарный объем пор АУ (менее 0,5 см3/г).
Задача изобретения: разработка способа активирования углей, позволяющего упростить технологию и обеспечить получение АУ с увеличенными механической прочностью и суммарным объемом пор.
Поставленная задача достигается тем, что предварительную обработку проводят путем выдерживания антрацита сначала в растворе соляной кислоты, или в водном растворе аммиака, или последовательно в растворе соляной кислоты и в водном растворе аммиака при 50-60°С с последующей фильтрацией и сушкой горячим воздухом, после чего поднимают температуру со скоростью 10-30°С в мин до 750-800°С и активируют при конечной температуре в течение 130-190 мин.
Поставленная задача решается также тем, что сушку осуществляют при 280°С в течение 3-х часов.
Если при переходе к стадии активации скорость подъема температуры составляет менее 10°С в минуту, то наблюдается недоактивация АУ, тогда как при скорости подъема температуры выше 30°С в минуту происходит переактивация, приводящая к значительному снижению прочности на раздавливание и уменьшению пористости. При температуре активации, выходящей за рамки указанного интервала, получаются некачественные угли.
При температуре обработки исходного сырья раствором соляной кислоты или аммиака или при последовательной обработке растворами соляной кислоты и водным раствором аммиака, выходящей за рамки указанного интервала, получают некачественные угли.
Предлагаемый способ иллюстрируется нижеприведенными примерами.
Пример 1
500 см3 антрацита с размером частиц 3-5 мм загружали в емкость 1500 мл и заливали туда же 1000 мл 0,5% раствора соляной кислоты. Смесь нагревали до 50-60°С и выдерживали при этой температуре в течение 3-х часов. Затем угли отфильтровывали, загружали в цилиндрический реактор размером 600×60 мм и сушили горячим воздухом при температуре 280°С в течение 3-х часов. После этого температуру поднимали со скоростью 30°С в мин до 800°С, при которой в течение 100 мин проводили активацию угля водяным паром. Скорость подачи пара и воздуха при активации составляла 3,5-4,0 нл·ч-1. Характеристики полученного активированного угля приведены в таблице.
Пример 2
Технология получения активированного угля отличается от приведенной в примере 1 тем, что уголь перед активацией предварительно обрабатывают 1000 мл 0,75% водного раствора аммиака и активацию проводят при температуре 800°С в течение 190 мин. Характеристики полученного активированного угля приведены в таблице.
Пример 3
Технология получения активированного угля отличается от описанной в примерах 1 и 2 тем, что предварительная обработка антрацита производится 0,5% раствором соляной кислоты, затем 0,75% раствором аммиака в течение 2-х часов при температуре 60°С. Температура активации - 750°С (скорость подъема температуры 20°С в мин), время активации - 160 минут. Характеристики полученного активированного угля приведены в таблице.
Примеры 4-9
Технология получения активированного угля соответствует примерам 1, 2 или 3. Меняют условия обработки (скорость подъема температуры, температуру и время активации). Условия активации и характеристики полученных активированных углей приведены в таблице.
Условия активации и характеристики активированных углей
Т°С/
мин
Из данных таблицы следует, что полученные по примерам №1-9 угли имеют суммарный объем пор до 0.63 см3/г (по прототипу - менее 0,50 см3/г) при прочности АУ на истирание, достигающей 92,7% (по прототипу максимальная прочность 80,6%).
Предлагаемый способ позволяет значительно упростить технологию ввиду его проведения в стационарном режиме, повысить суммарный объем пор АУ и увеличить их прочность на истирание.
Предлагаемый способ, кроме того, обеспечивает удаление вредных микроэлементов, ионов тяжелых металлов и уменьшает количеств смол, выделяющихся при активации.
Плавный подъем температуры при переходе к стадии активации приводит к равномерному температурному распределению в реакторе, что обеспечивает укрепление внутреннего каркаса углей.
Таким образом, использование предлагаемого способа получения углей позволяет улучшить качество углеродных сорбентов и расширить область их применения. Полученные угли можно использовать не только для удаления нефтепродуктов из воды, но и для очистки воды от ионов тяжелых металлов, красителей и других органических веществ.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО АНТРАЦИТА | 2000 |
|
RU2177906C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ | 2006 |
|
RU2331580C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО УГЛЕРОДНОГО АДСОРБЕНТА | 2006 |
|
RU2301701C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО УГЛЯ | 2016 |
|
RU2622660C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ | 2003 |
|
RU2237013C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО АНТРАЦИТА | 2007 |
|
RU2347745C1 |
Способ получения углеродного сорбента в форме сферических гранул | 2020 |
|
RU2747918C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОСТРУКТУРИРОВАННЫХ УГЛЕРОД-КРЕМНЕЗЕМНЫХ КОМПОЗИТОВ ИЗ БИОМАССЫ | 2006 |
|
RU2310603C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ | 2002 |
|
RU2208579C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ | 2009 |
|
RU2402484C1 |
Изобретение относится к способу получения активированных углей (АУ) на основе антрацита. Предлагается способ получения АУ из антрацита, заключающийся в обработке исходного сырья при температуре 50-60°С раствором соляной кислоты и/или аммиака, фильтрации, сушке с последующим постепенным (со скоростью 10-30°С в минуту) подъемом температуры до 750-800°С, при которой проводят активацию. Полученные по предлагаемому способу АУ имеют высокую удельную поверхность, адсорбционную емкость и прочность на раздавливание, при этом предложенная технология сокращает время получения активированного угля. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО АНТРАЦИТА | 2000 |
|
RU2177906C1 |
Мухин В.М | |||
Активные угли России | |||
- М.: Металлургия, 2000, с.76-85, 286-292 | |||
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРОБЛЕНОГО АКТИВНОГО УГЛЯ | 2000 |
|
RU2171778C1 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В ФИЛЬТРАХ С НАСЫПНЫМ СЛОЕМ | 2001 |
|
RU2188071C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА ИЗ АНТРАЦИТА | 2000 |
|
RU2185876C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНДЕНСАТОРОВ | 2000 |
|
RU2166478C1 |
Способ получения активированных углей | 1975 |
|
SU546563A1 |
Авторы
Даты
2007-07-27—Публикация
2005-12-29—Подача