Способ концентрирования окиси углерода Советский патент 1983 года по МПК B01D53/02 

со

м

ел Изобретение относится к способам от бора из окружакшего возауха и концентрирования окиси угпероаа (СО) на цеолитном апсорбенте с целью ее дальнейшего опрецвления и может быть исполь зовано в практике санитарно-гигиеничес- ких лабораторий, которые осуществляют I контроль сооержания СО в атмосферном воздухе, а также в воздухе коммунальных и промышленных объектов. Известен способ концентрирования окиси углерода из воздуха в ловушке, заполненной цеолитом СаА, которая подвергается охлаждению жидким азотом 1 Однако данный способ отличается большим неудобством, связанным с использованием охладительного устройства и жидкого азота, что не позволяет широко внедрить его в санитарно-гигиени ческую практику. Известен также способ крнцентриро« вания окиси углерода, в котором конценр рирование СО осуществляют при комнатной температуре без охлаждения ловуш ки, заполненной серебросодержащёй формой цеолита типа У, В. последнем случае используют порошкообразный цеолит Naj, который требуется путем ионообмена превратить в форлу, содержащую хотя бы 8,5% обменных катионов серебра. Затем необходим обязательный перевод порошка в более компактный адсорбент, ибо сам порошок цеолита легко распыляется по газовым коммуникациям и детектирующему устройству хроматографа. Поэтому порошок подвергается таблетированию путем прессования, по- следуюш.ему 3-часовому нагреванию таблеток при 300 С и измельчению их до гранул желаемого размера (например 0, 1,0 мм) 21 . Недостатками известного способа являются значительный расход нитрата серебра - соли дорогостоящего металла, а также необходимость использования малодоступного и дефицитного синтетического цеолита, приготовление активной серебросодержащей формы из которо го требует значительной затраты времен Цель изобретения - повышение селективности извлечения и удешевление процесса.I . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу концентрирования окиси углерода из воздуха путем пропускания его через серебросодери аший цеолит, в качестве последнего используют серебряную природного мор денита с содержанием серебра 1-7 мас.% l s Преимущества серэбросодержащей формы природного морденита перед аналогичной формой синтетического цеолита в предлагаемом способе концентрирования окиси углерода иллюстрируют величины селективности уцерживания СО (см. таблицу). Влияние нитрата серебра на,селективность поглощения СО цеолитами при 20°С. Количественной мерой селективности в хроматографии может служить относительный объем удерживания, что на примере СО аредставлено величиной, которая показывает, во сколько раз окись углерода в хроматографической колонке задерживается дольше, чем основной компонент воздуха - азот. Данные таблицы показывают, что для достижения почти одинаковых (3,70 и 3,81) логарифмических показателей селективности извлечения СО из возауха требуется в 3,2 раза меньше соли серебра для природного образца, чем для синтетического. Если природный цеолит обработать лишь в 1,5 раза меньшим количеством нитрата серебра, чем синтетический (10,2 и 6,7% соответственно), то селективность извлечения СО природной серебросодержашей формой морденита возрастает в 60 раз (9,,в-1О). Таким образом, концентрирование монооксида углерода на серебррсодержащем мордените эффективнее, чем на NdO. Если удешевление сорбенита с оцно- временным повьш1ением селективности извлечения СО достигается за счет меньшего расхода нитрата серебра на обработку природного морценита, который в десятки раз дешевле синтетического цеолита, то упрощение и ускорение процесса приготовления сорбента происходит благо даря тому, что отпадает надобность прессования в таблетки природного цеолита и последуюш;его спекания с целью упрочения гранул, как это необходимо в случае синтетического цеолита.типаY.Упрощение подготовки цеолита возможно потому, что природный минерал уже сам- по себе очень прочен и требует не только измельчения, а также обработки полученных гранул (0,,5 или 0,5-1,0 мм) солью серебра. Пример 1 . Добытый из карьера кусковой природный морденит измельчают в ступке или на специальной дробилке, просеивают через сита и отбирают нуж кую фракцию гранул. К 100 г гранулированного цеолита прибавляют в сухой

олбе 1-7 г растертого в пуцру нитрата еребра, закрывают колбу пробкой и тщатеяьно встряхивают с целью равномерного распределения соли на поверхности гранул. атем в колбу наливают 5O-1LOO мл цкстшшированной воды и 15 мин взбалтывают, после чего переносят смесь на орсшсу Бюкнера, фильтруют, промывают гранулы воцой цо отсутствия серебра в промьшных воцах и высушивают готовый сорбент.

Перец употреблением с целью отбора О из воздуха порцию гранул (3-10 см) полученного сорбента предварительно активируют нагреванием при около 1 ч, затем переносят вU-обратную стеклянную или металлическую ловушку (длина колена 10-2О см, внутренний диаметр не менее 3 мм). Через ловушку пропускают газ-носитель, нагревают ее при ЗОО G в электропечке (например от газоанализатора ВТИ-2), где в течение 0,5-3 ч завершается активация гранул. Остывание гранул желательно провести также ,в потоке газа-носйтеля. После такой поцготовки сорбент обретает высокую cejKKTHBHOcTb извлечения окиси углерода. .

Оптимальный образец, полученный обработкой гранул цеолита нитратом серебра, содержит 1-7% А( от массы природного мораенита и обеспечивает достаточно хорошую селек-швность поглощения

окиси углерода из воздуха в

диапазоне температур от -30 до Ь40°С

и позволяет затем почти мгновенно десорбировать сконцентрированную СО при нагревании до 2SO-28O°C. Цеолитные формы с высшим содержанием серебра еще значительно удерживают окись углерода в последнем интервале температур. Однако это сопровождается нежелательным запаздыванием и расширением пика СО при десорбции, что наблюдается во время

хроматографического анализа обогащен-. ной окиси утлерЬда, в силу чего следует использовать серебряную форму морденита с содержанием 1-7 мас.%.

Концентрирование метюоксида углерода осуществляют либо в упомянутых раньше тонких О-образных трубках, либо ь ловушках, имеющих форму более широкого цилиндра с впаянной пористой пластинкой, препятствующей выдуванию гранул потоком газа. Последние ловушки более эффективны при отборе следов СО из сравнительно больших (несколько литров) объемов анализируемого воздуха, когда при высокой объемной скорости

(1-2 л/мин) необходимо снизить (до 10 см/с) линейную скорость прохоЖ; дения воздуха через адсорбент с целью предотвращения проскока СО. При кспояь зовании таких широких ловушек необходимо гранулы цеолигас прочно адсорбированной окисью углерода перенести в узкую Ц-образную ловушку, в которой после ее подключения на место аозировочной петли крана-аозатора и нагреванш абсорбируется «СО и потоком гаэа-носвте- ля направляется в анализи ющую ку хроматографа для количественного определения.

Полнота извлечения и цесорбции СО

5 тщательно проверена на искусственных смесях, а также в естественных условиях и подтверждена хорошей воспроизводимостью полученных .результатов при 0 концентрациях СО в возцухв порядка 1 мг/м. Прк увеличении отбираемой пробы указанный предел концентраций окиси углерода цеолитом подтвержден путем последовательного сочетания двух ловушек, причем во второй

5 по ходу газа ловушке не обнаружено даже следов СО. Количественная десорб ция СО из колонки проверена после пов-; торного улавливания окиси углерода с помсшью еще одной ловушки, установ0ление на выходе газа из анализирующей колонки хроматографа. Доказательством полноты десорбции СО служит одинаковая площадь полученных пиков.

Предлагаемый цеолит для отбора

5 монооксида углерода из воздуха апробируют при комнатных температурах в диапазоне 15-30 0 и в условиях открытой атмосферы в пределах температур от -2О до +ЗО С. Газохроматографичес-

0 кий анализ обогащенной окиси углерода показывает, что при соблюдении всех условий адсорбции и десорбции СО его погрешность при использовании для кон- ц1Э{1трированиг предлагаемого цеолита не

5 превышает ошибки газохроматографичесв;о го метода.

Пример 2 . Через несколько одинаковых ловушек, содержащих по 5 г

гранул (фракция О,25-О,50 мм) природного закарпатского морденита, который предварительно обрабатывают солью серебра (1,6 г нитрата серебра на 100 г гранул) и активируют, пропускают с

помощью электроаспиратора по 20 л воздуха городской улицы в зимний период при -6, и атмосферном давлении 9,902-10 Па (742,7 мм рт.ст.).

СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ОКИСИ УГЛЕРОДА из воздуха путем пропускш|ия его через cepвбpocoдepжaIIIidt цеолит, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности извлечения и удешевления процесса, в ка честве серебросодержащего цеолита используют серебряную форму природного морденита с содержанием серебра 17 мас.%.