Способ получения углеродминеральных адсорбентов Советский патент 1983 года по МПК B01J20/06 B01J20/20 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОдаИНЕРАЛЬНЫХ АДСОРБЕНТОВ 12

Изобретение относится .к химической технологии, в частности к способу получения углеродсодержащих гщсорбентов для очистки.тфокЕШленных стоков и газовых выбросов различных отраслей промышленности и может быть использовано Для очистки сточных/вод от различных органических примесей, например фенолов..

Известен спосрб получения сферического углеродного iaдcopбeнтa для очистки сточных вод от фенолов путем высокотемпературного пиролиза пористых органических сополийеров и пбследуюцего его активирования. П лучаемые по Данному способу адсорбенты характе р1изуются высокой механической прочностью я емкостью ,по отношемию к фенолам 40-60 мг/г . сорбента til.

Однако их производство отличается большой сложностью, мндгостадийностью и малым выходсж готового продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения углеродминеральных j copбантов,. включающий высокотемпературный пиролиз органических соединений

на поверхности гранулированных неорганических окислов, с образованием на последней слоя пиролитического углерода. По данному способу на поверхности окиси алюминия или других, окислов проводят пиролиз при 600700 С, используя предельные углеводороды. Для улучшения процесса в смесьдобавляют пары воды или кисло10РОД .

Недостатком данного способа является то, что получившиеся по нему адсорбенты обладают малой емкостью по отношению к органическим соеда«5 нениям (3-5 мг фенола (г сорбента).

Цель изобретения - повышение сорбционной способности адсорбентов по органическим соединениям.

Поставленная дель достигается

20 тем, .что пиролиз ведут до образования углерода в количестве 20-35 вес.% с последующим его высокотемпературным активированием до конечного содержания углерода 12-20 вес.%.

25

Отличительным признаком способа является пррведение высокотемпературного пиролиза -до содержания углерода на поверхности неорганических окислов в количестве 20-35 вес.% и

JO последутсяцего высокотемпературного

активирования до конечного содержания углерода 12-20 вес.%.

Технология способа состоит в следующем .

Для получения углеродсодержащих сорбентов с заданной пористой структурой с развитой поверхностью и избирательной сорбцией органических веществ из растворов и газов используют в качестве матриц различив модификации окиси алюминия у- , f, d, ACjOjr имеющие исходную удельную

поверхность. 200, 800, 8,6 м/r соответственно, а также алюмоликат с содерясанием 20% S-y , равной 300 . Образцы носителей предварительно прокаливают при 550°С алюмосиликат при .

Углерод наносят при 600-700°С ( преимущественно при путем пиролиза дивинила, пропан-бутана и других углеводородов до 21-35% от вса носителя в реакторе с виброожиженным слоем для лучшего перемешивания и равномерного покрытия. Материалы после такой обработки имеют низкую поверхность порядка 5-50 и малую адсорбционную емкость в отношении органических соединений. Например, адсорбционная емкость образца 28% С/у- AEgOj составляет 1,5 м фенола/г угля Диз водных растворов фенюла). Затем данный мат-ериал обрабатывают водяным паром или углекислым газом при 780-850°е, вследствие чего происходит обгар нанесенного углерода до 12-20% и развитие пористой структуры углерода (обрабока как и при получении активных углей). Поверхность возрастает при этом до 260, 240 и 50 м /г для образцов на основе - сЛ oi - и, 350 на основе алюмосиликатов

Приведенный интервал содержания .углерода на поверхности минеральных матриц является оптимальным, так как нанесение углерода выше 35 вес. приводит к образованию плотного, углеродного покрытия с графитоподобной структурой, которое с трудом поддается активированию водяным паром или углекислым газом. При этом требуются более жесткие условия активации, а качество получаемого конечного продукта не улучшается. Нанесение углерода ниже 20% также нецелесообразно, так как для получения активного сорбента о заданной пористой структурой требуется обгар до 50% и выше от первоначально нанесенного углерода. В . ,этом случае вконечном продукте после активации остается небольшое количество углерода (10% и ниже), такие сорбенты будут иметь более низкую адсорбционную емкость. К тому же углерод из-за малого его содержания не будет покрывать всю поверхность минерального носителя, что приводит при активации к спе.канию .самого носителя, резкому уменьшению его поверхности и фазовым переходом. Все этя факторы резко ухудшают характеристики конечных продуктов.

Механическая прочность углеродсодержащих сорбентов, полученных по предлагаемому способу, остается на

уровне прочности исходных носителей, т.е. на порядок и более превышает прочность угольных сорбентов.

Пример . Сферические гранулы -у- AEjOjCd 0,4-0,

количестве 60 см помещают в реактор

из кварцевого стекла (объем 100 см,

создают виброожижение слоя, до вы1хода на заданный температурный режим

650°С подают в реактор инертный газ,

затем пропускают дивинил со ско- ростью 30 л/ч в течение 1 ч. После прекращения подачи дивинила при в течение 30 мин пропускают через реактор инертный газ для удаления непрореагировавших продуктов разложения. Получают углеродсодер- , жащий продукт с содержанием углерода 28%, и небольшой удельной поверхностью S 50 . Адсорбционная

активность по отношению к фенолу из водных растворов низка и составляет 1,5 м г фенола /г углерода. Затем образец в этом же реакторе подвергают обработке водяным паром при

780°С в течение 5 ч. Поток водяного пара создают пропусканием инертного газа (аргона, азотаJ через кипящую воду. Скорость подачи водяного пара 90 л/ч при атмосферном давлении и температуре активации, При этих

условиях происхбдит выжигание углерода с рбразца до 17% и увеличение поверхности до 255 . Динамическая адсорбционная емкость (ДАЕ|

по фенолу из водного раствора составляет 100 мг/г углерода. Статическая емкость (СДЕ/ по парам авиационного бензина (за 5 ч - 590 мг/г углерода.

П р и м е р 2 . Сферические гранулы d 0,8 - 1,2 AgjOj закоксовывают дивинилом по методике

примера. 1,но продолжительность обработки дивини лом увеличивается до 2 ч,Содержание углерода 29%, буд 38 MVr, после активации водяным паром (90 л/ч} в течение 8 чпри 800°С получается активный сорбент с развитой поверхностью 240 при содержании 20% углерода на ACjOj, ДАЕ по фенолу из водных растворов составляет 140 мг/г угля, САЕ, по парам бензина - 263 мг/г угля. П р и м р 3 . Сферические гранулы (d 0,4 - 0,6 мм)с Ае2Оз закоксовывают дивинилом по методике примера 1 в течение 3 ч. Содержание

углерода 21%, S 8,6 . После активации водяным паром (90 л/ч) в течение 4 ч при получается активный сорбент с развитой поверх- ностью 50 м/г при 16% С Hact AfjOa |ДАЕ по фенолу из водныйс растворов 67 мг/г угля и СОЕ по парам изооктана (за5 ч) - 73 мг/г угля.

П р и м е р 4 . Гранулы алюмосиликата содержащего 20 2.3 V 0,8 - 1,2 мм ) закоксовывают дивинилом по методике примера 1 в течение 1ч. Содержание углерода после коксования 30%, Зуд 5 . После активации водяным паром (90 л/ч пара) при 800 С в течение 6 ч получается активный сорбент с 15% С, S 320 , ДАЕ по фенолу из водных .растворов - 123 мг/г угля и САЕ по изооктану из газовой среда 570 мг/г

угля.

Примерз . Гранулы окиси кремния (d 2 мм закоксовывают дивинилом по методике примера 1 в течение 1,5 ч. Содержание углерода 35%, S д 7 . После активации водяным, паром (90 л/ч )при в течение 8 ч получается активный сорбент с содержанием 12% углерода, SVA 350 м2/г, ДАЕ по фенолу 90,0 мг/г угля и САЕ по парам изооктана 90 мг/г угля.

Как видно из приведенных примеро полученные по предлагаемому способу сорбенты обладают высокой адсорбционой емкостью как при адсорбции И5 водных растворов, так и из газов (в раза превышакяоих емкость известных сорбентов ).

Технико-экономический эффект предагаемого способа обусловлен повышением адсорбционной способности конечного продукта по органическим приесям, простотой получения и относи- тельной дешевизной получаемых карб0)у инеральных ещсорбентов.

Формула изобретения

Способ получения углеродминеральных адсорбентов, включающий высокотемпературный пиролиз органических соединений на поверхности гранулированных неорганических окислов ,с Образованием на последней слря пиролитического углерода, отличающийс я тем, что-, с целью повышения сорбционной способности адсорбентов по органическим соединениям, пиролиз ведут до образования углерода ч количестве 20-35 вес.% с последующим его высокотемпературным активированием до конечного содержания углерода 12-20 вес.%. ;. Источники информации,

(тринятые во внимание при экспертизе

1.С.Н. Chang. Enviг end Technology,v.15, 2, 1981, p. 201-206.

2.Патент Англии tt 1118651, КЛ. С 1 Р, 1968 (прототип).