Способ регенерации активированного угля Советский патент 1991 года по МПК B01J20/34 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к технологии регенерации активированного угля, используемого для очистки сточных вод от первичных аминов, например карбамидсодержащих сточных вод.

Известны способы регенерации отработанных активированных гранулированных углей, используемых для адсорбционной очистки сточных вод от органических примесей путам обработки его растворами кислот и щелочей с последующим или одновременным окислением адсорбированных веществ кислородсодержащим газом.

i

Недостатками этих способов являются высокая стоимость, невозможность применения для регенерации порошкообразных сорбентов вследствие их уноса при продувке, а также низкая эффективность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату относится способ регенерации грэнулкровзчных углей, заключающийся в тс-, что регенерацию ведут путем катодной обработки активированного угля в растворе электролита, в качестве которого используют оодный хлорида натрия. Причем отработанный активиро-. ванный уголь засыпают между горизонтальными дмсковыми гоафитовыми электродами г цилиндрической ячейке.

Недостатками этого способа являются высокий расход электроэнергии, наличие жидких щелочньсх стоков (отработанный электролит), значительное количество вредных газообразных отходов хлооа и других компонентов, образующихся в процессе электролиза раствора хлорида натрия. Таким образом, указанный способ не является

I

(Л

о со со оэ

экологически безопасным. Его осуществление в промышленности приведет к значительному загрязнению окружающей среды.

Целью изобретения является увеличение степени регенерации, снижение расхода электроэнергии и исключение жидких и газообразных отходов.

Поставленная цель достигается тем, что по способу регенерации активированного угля от первичных аминов путем электродной обработки в растворе электролита проводят анодную обработку в 0,5-0,3 М растворе бикарбоната аммония в течение 10-15 мин при плотности тока 1 ,5-1 27,5 А/м2 .

Указанные режимы позволяют достигать полной десорбции загрязняющего вещества из активированного угля (и последующему его гидролизу в растворе) и за счет этого практически полностью восстановить сорбционную способность угля, снизить расход электроэнергии,и исключить жидкие и газообразные отходы.

Сущность изобретения заключается в том, что насыщенный карбамидом или другими первичными аминами активированный уголь (остаточная активность по иоду 0-33%) помещают в электролитическую ячейку с электродами. В качеств показателя эффективности регенерации отработанного активированного угля выбрано значение активности регенерированного угля по иоду (МРТУ № 6-16-1003-67).

В ячейку заливают 0,25-0,3 М водный раствор бикарбоната аммония. В результате электролиза на катоде происходит образование гидроксида аммония, который разлагается с образованием аммиака и воды. Аммиак выделяется в газообразную фазу. Одновременно на насыпном аноде происходят десорбция карбамида с активированного угля и последующий его гидролиз с образованием аммиака и диокси- па углерода, которые также выделяются в газообразную Фазу. Полученный газ, содержащий аммиак, диоксид углерода и кислород, направляют на абсорбцию. В качестве абсорбента применяется раствор этого н:е электро лита Регенерированный уголь посте слива раствора электролита мо/гет быть использован для очистки растворов, содержащих карбамид и другие первичные амины. Таким образом, сорбент и электролит могут использоваться многократно. А продукты электролиза полностью утилизируются и используются для приготовления раствора электролита.

Стадии адсорбции и электролиза можно совместить в одном аппарате фильтре-электролизере.

Электролиз ведут при плотности тока, равной ,5-127,5 А/м2 в течение 10-15 мин.

В табл.1 отражены показатели

5 электрохимической регенерации по

предлагаемому и известному способам.

Как видно из табл.1 по третьему варианту удалось не только полностью (до 95,5%) восстановить адсорбционQ ную емкость загрязненного активированного угля, но и снизить расход количества электричества до 0,9 А/ч. Газовая и жидкая фазы не содержат вредных и побочных компонентов. Обра

5 зующиеся в результате электролиза МНз и CfV, абсорбируют водным раствором бикарбоната аммония, получая более концентрированный раствор электролита, который многократно исполь0 зуется для осуществления предлагаемого способа регенерации угля.

Таким образом, предлагаемый способ электрохимической регенерации активированного угля, насыщенного первичными аминами, позволяет решить

5 три технические задачи.

Практически полностью восстановить адсорбционную емкость отработанного угля, снизить расход электроэнергии, исключить загрязнение окружающей среды газообразными и жидкими вредными отходами (сорбент, электролит и продукты электролиза, используются многократно).

5 Пример.В электролитическую ячейку, изготовленную из органического стекла, засыпали 1,5 г активированного угля АГ-2, насыщенного карбамидом. Заливали 50 мл электролита

CQ бикарбонат аммония. Интервал изучаемых концентраций в водном растворе составлял 0,1-0,5 М. Ячейка состояла из двух частей, между которыми устанавливали стальную пластинку - катод. Угольный стержень (анод) вводили в ячейку через верхнее отверстие. Второе верхнее отверстие ячейки служило для отвода и последующего сбора газообразных продуктов элект5

ролизл. Электролиз проводили в течение мин. Плотность тока изменяли в интервале ЭЗ,-. А/м2 .

По окончании опыта уголь с электролитом выгружали из ячейки, отфильтровывали, промывали, высушивали и определяли активность по иоду (МРТУ № 6-16-1003-6/).

Фильтрат и уловленную газовую фазу анализировали на содержание NH5 и СО.

Результаты опытов по предлагаемому способу электрохимической регенерации угля занесены в табл...

Как видно из табл.2, наиболее высокая степень регенерации угля достигнута в опытах 9,10,12,13,23,, 27 и 28. Следовательно, параметры проведения процесса регенерации АУ, при которых осуществлены указанные опыты, следует считать оптимальными.

В опытах 11 и 1 также достигнута

(до и

после электролиза), свидет Л ствует об отсутствии каких-либо ины соединений в отработанном электроли

г те и возможности многократного его использования.

Таким образом, технико-экономические преимущества заявляемого спо ба заключаются в более полном вос10 становлении активности регенерирова ного угля (по известному - 70Ј, по предлагаемому способу - 95,5%), низкой электродной плотности тока, а значит в снижении расхода электро

15 энергии, отсутствия жидких и газообразных отходов после электролиза.

Формула изобретения

20Способ регенерации активированного угля от первичных аминов, включаю щий электрохимическую обработку угля в растворе электролита, отличающийся тем, что, с целью увели

большая степень регенерации АУ. Одна- 25 чения степени регенерации, снижения

6996ПО

(до и

после электролиза), свидет Л - ствует об отсутствии каких-либо иных соединений в отработанном электролиг те и возможности многократного его использования.

Таким образом, технико-экономические преимущества заявляемого спосо ба заключаются в более полном вос10 становлении активности регенерированного угля (по известному - 70Ј, по предлагаемому способу - 95,5%), низкой электродной плотности тока, а значит в снижении расхода электро15 энергии, отсутствия жидких и газообразных отходов после электролиза.

Формула изобретения

20Способ регенерации активированного угля от первичных аминов, включающий электрохимическую обработку угля в растворе электролита, отличающийся тем, что, с целью увели

ко уже небольшое увеличение концентрации электролита от 0,25 до 0,3 М приводит к резкому снижению степени регенерации (опыты 31 и 32).

Баланс по компонентам, входящим в состав электролита, который составлен по результатам жидкой и газовой фаз

Уготть масизеи первичными амингян {карбамидом)

расхода электроэнергии, исключения вредных отходов, в качестве электролита используют раствор бикарбоната аммония концентрацией 0,25-0,3 М и электрохимическую обработку ведут при плотности тока 12,5-127,5 А/м2 в течение 10-15 мин.

Т а б л и ц a t

Таблица