Способ получения волокнистого угольного адсорбента Советский патент 1977 года по МПК B01J1/22 C01B31/16 

Изобретение относится к технологии получеиия активных углей, преимущественно волокнистых, и может быть использовано в различных областях сорбционной техники.

Известны способы нолучеиия волокнистых УГОЛЬНЫХ адсорбентов путем карбонизации целлюлозных волокон с последующим активированием. Получаемый при этом адсорбент обладает смешанной пористой структурой 1.

Известен способ получения волокнистых угольпых адсорбептов обработкой целлюлозных волокон водными растворами солей металлов, например Zn, А1, Са, Mg, Fe с последующей карбонизацией и активированием 2. Целевой продукт, полученный по этому способу, представляет собой гибкий угольный адсорбент с повышенными прочностными показателями ,сильно развитой удельной поверхностью, достаточной высокой сорбционной емкостью по четыреххлористому углероду (свыше 100 вес. %), низкой плотностью до 1 г/см.

Однако известный способ не позволяет получать угольные адсорбенты с молекулярноситовыми свойствами.

Цель изобретения - придание адсорбенту молекулярно-ситовых свойств к молекулам с

эффективным диаметром 5-10 А, например к бензолу, четыреххлористому углероду.

Предлагаемый способ получения волокнистого адсорбента, состоит в окислении целлюлозного волокна, его обработке раствором соли поливалентного металла, карбонизации

при 700--1200°С и активации.

Отличительными признаками способа является то, что исходные целлюлозные волокна предварительно подвергают окислению, а карбонизацию ведут при 700-1200°С.

Способ осуществляют следующим образом. Целлюлозный волокнистый материал, например волокна, ткань, нетканый материал, , тесьма и т. д., подвергают окислению окислами азота до содержания карбоксильных групп

5-15%. Проводят обработку 0,1н. и водным раствором солей металлов, например А1, La, Zn, К, Mg и других, образец промывают, сушат при 80-100°С. Затем загрул ают в камеру электропечи и осуществляют карбонизацию

в инертной среде (азот или гелий) до температуры 700-1200°С, лучше 800-1000°С. После карбонизации волокнистый угольный материал активируют действием водяного пара или углекислого газа при 700-900°С до достижения степени обгара 25-50%.

Пример 1. Вискозные волокна (1-2 кг) окисляют окислами азота в стеклянном сосуде емкостью 20 л в течение 14 ч при комнатной температуре. Затем образец извлекают, тщательно промывают водой до рП 5-6, сушат при 80-lOO C и определяют кальцийацетатпым методом содержания карбоксильных групп. Полученные в данном примере окисленные вискозные волокна содержат 10,7% карбоксильных групп. Путем ионного обмена в полученнзю монокарбоксилцеллюлозу (МКЦ) вводят ионы А13+, обрабатывая МКЦ 0,1 н. водным раствором хлористого алюминия в течение 10 ч. Алюминиевую соль МКЦ промывают .водой, сушат при 80 100°С и загружают в камеру электропечи, в которой осуществляют карбонизацию в среде азота со скоростью подъема температуры 1,5°С/мин до 1200°С с выдержкой при этой температуре 30-40 мин. Затем карбонизованные алюминийсодержащие угольные волокна активируют в этой же печи действием водяного пара при температуре 900°С до обгара 35 вес. %. Получаемый при этом волокнистый угольный адсорбент проявляет молекулярно-ситовые свойства к а-дсорбируемым молекулам с Эффективным диаметром свыше 5 А, например бензолу и четыреххлористому углероду. Пример 2. Монокарбоксилцеллюлозу, полученную по примеру 1, обрабатывают 0,1 н. водным раствором LaCla в течение 12 ч, промывают, сушат при 80-100°С и карбонизуют по примеру 1, до температуры 1000°С. Затем карбонизованные волокна активируют водяным паром при температуре 700°С до обгара 25%. Полученный волокнистый угольный адсорбент проявляет молекулярно-сито.вые свойства по отношению к адсорбируемым молекулам с эффективным диаметром свыше 6 А, например к четыреххлористому углероду и третичному бутилбензолу. Пример 3. Углеродные в-олокна, полученные цо примеру 1 и карбонизованные до температуры 700°С, подвергают активированию действием водяного пара нри температуре 800°С до обгара 50%. Целевой продукт проявляет молекулярноситовые свойства по отношению к адсорбируемым молекулам с эффективным диаметром свыше 8 А, например к третичному бутилбепзолу. Высокоселективпые молекул яр но-ситовые свойства, большая скорость сорбции, улучшенные прочностные ноказатели и ряд других преимуществ волокнистых угольных адсорбентов позволяют использовать для разделения газов и паров, для очистки воздуха от вредных веществ и т. д. Формула изобретения Способ получения волокнистого угольного адсорбента путем обработки целлюлозного волокна раствором соли поливалентного металла с последующими карбонизацией и активацией полученного нродукта, отличающийся тем, что, с целью придания адсорбенту молекулярно-ситовых свойств к молекулам с эффективным диаметром 5-10 А, например к бензолу, четыреххлористому углероду, исходные целлюлозные волокна предварительно подвергают окислению, а карбонизадию ведут при 700-1200°С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3053775, кл. 252-421, 1962. 2.Патент Великобритании № 1301101, кл. 1А, 08.04.1972.