Углеродминеральный сорбент и способ его получения Советский патент 1987 года по МПК B01J20/20 B01J20/06 

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к области получения углеродминералькых сорбентов и способам их получения, и может быть использовано для синтеза сорбентов для очистки газовых и жидких сред, перфузии в медицине, рекуперации летучих растворителей из производственных или вентилляционных газов.

Цель изобретения - повышение удельной поверхности и механической прочности углеродминеральных сорбентов, а также снижение температуры пиролиза при их получении.

5%-ное содержание углерода в составе сорбента необходимо для монослойного за- чехления исходного носителя при минимальном количестве нитевидного углерода.

Верхний предел содержания углерода определяется количеством углерода, вмещаемым объемом пор исходного носителя. Так, при использовании в качестве исходного носителя 3 - AljOj верхний предел составляет 40 мас.% углерода. Введение в носитель свыше 40 мас.% углерода в нашем случае приводит к разбуханию и растрескиванию гранул сорбента и как следствие падению их прочности.

Необходи.мое содержание металла в составе сорбента, равное 0.5-5 мас.°/о обусловлено тем, что при пиролизе углеводородов на поверхности металлов подгруппы железа в предлагаемом режиме углерод откалывается в виде тонких (Ф 100 А) нитей. В результате этого экспериментально установленного факта при зауглероживании металл-оксидного носителя происходит не только покрытие тонкой пленкой внутренней поверхности А1гОз, но и заполнение преимущественно макропор нитевидным углеродом, в результате чего удается развить вторичную удельную поверхность получающихся сорбентов по сравнению с удельной поверхностью исходного оксида алюминия.

Кроме того, каталитическое воздействие металлов на разложение углеводородов позволяет снизить температуру зауглерожи- вания на 150-300°С. Наличие металлов в составе сорбентов обеспечивает их ферромагнитные свойства. Удельная намагниченность всех сорбентов достаточно высокая и в зависимости от содержания металла в образце меняется от 0,2 до 5 Гс .

Пример 1. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас./о: С 24,2; Ni 0,5, AljOj 75,3. у -А1гОз в количестве 300 см после предварительной четырехчасовой прокалки при 500°С сутки выдерживают в 600 см 0,015 М раствора аммиаката никеля. Избыток раствора сливают, носитель промывают дистиллированной водой, сушат под ИК-лампой при постоянном перемешивании и затем в муфельной печи при 300°С в течение 1 ч. Пропитку повторяют еще два раза.

Полученный носитель загружают в выполненный из нержавеющей стали стакан реактора, продувают аргоном со скоростью 70 л/ч, поднимая температуру в реакторе до

330--350°С и ведут в течение 1 - 1,5 ч разложение нанесенной соли до окисла металла. После этого для восстановления нанесенного окисла металла до чистого металла реактор продувают водородом со скоростью

120 л/ч и повышают температуру до температуры зауглероживания (600°С).

При достижении температуры зауглероживания в поток водорода добавляют пропан-бутан (пропана 46,2 об.°/о, бутана 49,6 об.°/о, этана 4,2 об.% со скоростью 120 л/ч. Зауглероживание ведут в течение 5 ч. Затем прекращают подачу углеводорода и водорода, выключают нагрев реактора и пропускают через реактор аргон для удаления из объема реактора непрореагировавших продуктов разложения и водорода.

Пример 2. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас.%: 37,6, Ni 0,9, AljOj 61,5. у-А12.Оэ в количестве 300 см сутки выдерживают в 0,15 М растворе нитрата никеля. Избыток раствора сливают, носитель сушат под ИК-лампой при постоянном перемешивании и загружают в реактор. Зауглероживание проводят аналогично примеру 1 в течение 15 ч. Пример 3. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас.%: С 16,5, Ni 5,0, AljOj 78,5. 3 -AllОз пропитывают 0,75 М раствором нитрата никеля и высушивают под ИК-лампой. Зауглероживание носителя проводят в лабораторном проточном реакторе с весами Мак-Бена (навеска носителя 0,2-0,3 г) дивинилом, разбавленным водородом (скорость подачи газов 1 и 20 л/ч соответственно), температура зауглероживания 450°С, время зауглероживания 2 ч. Пример 4. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас.%: С 28,3, Ni 5,0, Alj.Oj 66,7.

Носитель, приготовленный аналогично примеру 3, зауглерожйвают при 600°С в течение 0,5 ч по методике примера 3.

Пример 5. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас.%: С 14,8, Ni 1,2, А1гОз 74,0.у-AljOj после предварительной четырехчасовой прокалки при 500°С пропитывают 0,15 М раствором нитрата ни- келя.

Зауглероживание проводят по методике примера 1.

Пример 6. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас.%: С 5,0, Ni 0,5, 94,5. Носитель, полученный анало- гично примеру 1, зауглерожйвают по .методике примера 3 при 500°С в течение 1 ч.

Пример 7. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас.%: С 40, Fe 0,5,

AljOs 59,5. пропитывают 0,5 M раствором нитрата железа. Полученный носитель зауглероживают при 600°С в течение 4 ч по методике примера 1.

Пример 8. Получение углеродминераль- ного сорбента состава, мас.%: С 20,3, Fe 5,0, А1гОз 74,7.

Предлагаемый

Как видно из приведенных в таблице данных, полученные по предлагаемому способу углеродминеральные сорбенты во всем интервале их количественного состава имеют в 2-3 раза большую величину удельной поверхности и в 3-4 раза большую механическую прочность, чем известные сорбенты.

Формула изобретения

1. Углеродминеральный сорбент, содержащий в качестве основы пористый оксид

3 пропитывают 2М раствором нитрата железа. Носитель зауглероживают при 550°С в течение двух часов по методике примера 1.

Сравнительная характеристика углерод- минеральных сорбентов приведена в таблице.

алюминия и нанесенный на его поверхность углерод, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной поверхности и механической прочности, он дополнительно содержит железо или никель при следую цем их количественном соотношении, мас./о: Углерод5-40

Железо или никель0,5-5

Оксид алюминияОстальное

2. Способ получения углеродминераль- ного сорбента, включающий термообработку пористого оксида алюминия в газовом по5 13279576

токе органическими соединениями при по-железа или никеля с последующим их развышенной температуре, отличающийся тем,ложением до окислов при нагревании до

что, с целью увеличения удельной поверх-300°С в инертной атмосфере и восстановлености и механической прочности и упроще-нием до металлов в атмосфере водорода

НИН процесса за счет снижения температуры5 Р -600°С.

процесса, перед термообработкой оксида3. Способ по п. 2, отличающийся тем,

алюминия пропитывают раствором солейчто термообработку ведут при 450-600°С.

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к углеродминераль- ным сорбентам и способам их получения, и позволяет в 2-3 раза увеличить их удельную поверхность и в 3-4 раза - механическую прочность. Предлагаемые углерод- минеральные сорбенты включают в свой состав наряду с углеродом и исходным носителем - оксидом алюминия - нанесенный на исходный носитель никель или железо при их следующем количественном соотношении, мае./о . углерод 5-40; железо или никель 0,5-5,0, оксид алюминия остальное. Способ получения данных сорбентов включает пропитку оксида алюминия раствором солей железа или никеля с последующим их разложением до окислов при нагревании до 300° С в инертной атмосфере, восстановлением до металлов в атмосфере водорода при нагревании до 450- 600°С и проведением при этой температуре пиролиза в газовой фазе оргапических соединений. 2 с., I з.п. ф-лы. 1 табл. ( со ю о сд