АДСОРБЕНТ ДЛЯ СРЕДСТВ СОРБЦИОННОЙ ТЕХНИКИ Российский патент 2008 года по МПК B01J20/00 C01B31/08 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки аммиака и паров органических веществ в отходящих промышленных парогазовых смесях или в фильтрующих средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания.

Известен хемосорбент для поглощения аммиака, получаемый пропиткой активного угля с суммарным объемом пор 0.85-1.2 см³/г раствором хлорида никеля, содержащим 25-35 мас.% хлорида никеля (пат. РФ №2237513, кл. В01J 20/20, С01В 31/08, опубл. 10.10.2004).

Недостатком данного адсорбента являются низкие защитные свойства по органическим веществам.

Известен адсорбент для средств защиты органов дыхания, содержащий активный уголь с суммарной пористостью не менее 0,8 см³/г и хлорид никеля, при дополнительном содержании хлорида кальция и следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид никеля5-10Хлорид кальция10-15 (3.6-5.4 в пересчете на Са)Активный угольОстальное

(Пат. РФ №2207903, кл. В01J 20/20, 20/02, A62В 23/00, опубл. 10.07.2003).

Недостатком данного адсорбента является невысокая поглотительная способность адсорбента по парам аммиака.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является адсорбент для средств сорбционной техники, содержащий активный уголь, пропитанный хлоридом никеля, и дополнительно соединения щелочных металлов в виде бромида лития, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид никеля14-22Бромид лития10-16 (0,8-1,3 в пересчете на Li)Активный угольОстальное

(Патент РФ №2139137, кл. В01J 20/20, С01В 31/16, А62В 23/00, публ. 10.10.1999).

Данный адсорбент имеет высокую поглотительную способность по парам аммиака, в том числе в условиях высокой влажности.

Недостатком его является недостаточно высокая сорбционная способность по парам органических веществ.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение сорбционной способности адсорбента по парам органических веществ (бензол, циклогексан и др.) при сохранении высокой поглотительной способности аммиака в условиях высокой влажности.

Техническая задача достигается тем, что адсорбент для средств сорбционной техники, содержащий активный уголь, соли никеля и соединения щелочных металлов в виде смеси хлорида и оксихлорида никеля, хлоридов, карбонатов и гидроксидов щелочных металлов переменного состава, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлориды и оксихлориды никеля в пересчете на хлорид никеля16-26Хлориды, карбонаты, гидроксиды щелочных металлов в пересчете на металл0.6-3.1Активный угольОстальное

Адсорбент содержит активный уголь химической активации с добавками щелочных металлов с первичным объемом сорбционного пространства микропор 0, 45-0,70 см³/г.

Адсорбент содержит собственный объем сорбционного пространства микропор в количестве 0,30-0,45 см³/г.

Отличие предлагаемого адсорбента заключается в том, что он:

- содержит в качестве активных добавок смесь хлорида и оксихлорида никеля в количестве 16-26% в пересчете на хлорид никеля, хлоридов, карбонатов, гидроксидов щелочных металлов в количестве 0.6-3.1% в пересчете на металл;

- содержит микропористый активный уголь, полученный методом химической активации в присутствии добавок щелочных металлов с первичным объемом сорбционного пространства 0,45-0,70 см³/г;

- имеет собственный объем сорбционного пространства микропор в количестве не менее 0,30-0,45 см³/г.

Активный уголь в предлагаемом адсорбенте обеспечивает поглощение паров органических веществ.

Хлориды и оксихлориды никеля обеспечивают эффективное поглощение паров аммиака и препятствуют образованию нерастворимых соединений никеля, которые могут блокировать доступы к микропорам.

Хлориды, карбонаты, оксиды щелочных металлов обеспечивают гидрофильность внутренней поверхности активного угля и эффективную работу адсорбента по парам аммиака в условиях повышенной влажности.

Предлагаемый адсорбент получают следующим образом.

Хлорид никеля растворяют в воде или относительно слабом растворе соляной кислоты.

Активный уголь, полученный методом химической активации с добавками щелочных металлов (в частности, карбоната калия), с объемом микропор не менее 0,45 см³/г, пропитывают либо раствором хлорида никеля в соляной кислоте, либо смесью водного раствора хлорида никеля и соляной кислоты с промежуточной термообработкой после вылеживания. Соотношение активного угля по массе в кг и пропиточного раствора по объему в дм3 берут 1:(0,5-1,0) соответственно. После окончания пропитки и вылеживания активный продукт подвергают термообработке при температуре выше 100 градусов Цельсия до достижения постоянной массы.

Данные о поглотительной способности предлагаемого и известного адсорбента приведены в таблице.

Условия испытания адсорбентов в динамических трубках следующие:

Высота слоя адсорбента - 3 см

Удельная скорость потока - 0.5 л/мин·см²

Относительная влажность потока:

Паров аммиака при температуре 21.5 градусов Цельсия - 75,2%

Паров бензола при температуре 22.0 градусов Цельсия - 70,2

Начальная концентрация аммиака - 2.3 г/м³

Начальная концентрация бензола - 10 г/м³

ТаблицаАдсорбентХлорид, оксихлориды никеля, мас.% в пересчете на NiCl₂Хлориды, карбонаты, оксиды калия, мас.% в пересчете на КДинамическая активность, мин, по аммиакуДинамическая активность, мин, по бензолуПредлагаемый201.89235 163.18038 153.17438 163.27833 260.69325 270.58123Прототип20NiCl₂1.0 LiBr8016

Как видно из таблицы 1, наилучший результат обеспечивается при содержании в адсорбенте хлорида и оксихлоридов никеля в количестве 20 мас.% в пересчете на NiCl₂ и хлоридов, карбонатов, гидроксидов калия в количестве 1,8 мас.% в пересчете на К.

Уменьшение содержания в адсорбенте хлоридов и оксихлоридов никеля ниже 16 мас.% в пересчете на NiCl₂ приводит к уменьшению времени защитного действия по аммиаку.

К аналогичному результату приводит уменьшение содержания соединений калия ниже, чем 0.5% в пересчете на К.

Увеличение содержания в адсорбенте хлорида и оксихлоридов никеля выше 26 мас.% в пересчете на NiCl₂ так же, как и повышение содержания соединений калия выше чем 3.1% в пересчете на К, ведет к понижению времени защитного действия по бензолу.

Предлагаемый адсорбент по своей поглотительной способности по аммиаку в динамических условиях не уступает прототипу и значительно, в 1.5-2.3 раза, превосходит адсорбент-прототип по своей поглотительной способности по бензолу.

Предлагаемый адсорбент в динамических условиях имеет высокую поглотительную способность по аммиаку при достаточно высокой поглотительной способности по парам органических веществ в условиях высокой влажности паровоздушной смеси.

Предлагаемый адсорбент производится по несложной, воспроизводимой технологии с использованием доступного сырья.

Испытанные опытные партии предлагаемого адсорбента для снаряжения фильтров для респираторов и противогазов для охраны труда и для МЧС показали их соответствие требованиям ГОСТ Р 12.4.193-99.

На предлагаемый адсорбент в настоящее время оформляются технические условия и планируется изготовление опытных и установочных партий для снаряжения противогазовых фильтров в индивидуальных и коллективных средствах защиты.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки аммиака и паров органических веществ в отходящих промышленных парогазовых смесях или в фильтрующих средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания. Адсорбент содержит активный уголь, соли никеля, соединения щелочных металлов в виде смеси хлорида и оксихлорида никеля, хлоридов, карбонатов и гидроксидов щелочных металлов переменного состава, при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлориды и оксихлориды никеля в пересчете на хлорид никеля - 16-26; хлориды, карбонаты, гидроксиды щелочных металлов в пересчете на металл - 0,6-3,1; активный уголь - остальное. Технический результат - увеличение сорбционной способности адсорбента по парам органических веществ при сохранении высокой поглотительной способности аммиака в условиях высокой влажности. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Адсорбент для средств сорбционной техники, содержащий активный уголь, соли никеля и соединения щелочных металлов, отличающийся тем, что используют соединения щелочных металлов в виде смеси хлорида и оксихлорида никеля, хлоридов, карбонатов и гидроксидов щелочных металлов переменного состава при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлориды и оксихлориды никеля в пересчете на хлорид никеля16-26Хлориды, карбонаты, гидроксиды щелочных металлов в пересчете на металл0,6-3,1Активный угольОстальное