RU2393990C1 - Способ получения активного угля - Google Patents
Способ получения активного угля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393990C1 RU2393990C1 RU2009112348/15A RU2009112348A RU2393990C1 RU 2393990 C1 RU2393990 C1 RU 2393990C1 RU 2009112348/15 A RU2009112348/15 A RU 2009112348/15A RU 2009112348 A RU2009112348 A RU 2009112348A RU 2393990 C1 RU2393990 C1 RU 2393990C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activation
- volume
- activated charcoal
- total pore
- coal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства активных углей, предназначенных для очистки газовых и жидких сред. Способ включает совместное измельчение термически обработанных до объема микропор от 0,3 до 0,5 см3/г косточек плодовых деревьев или скорлупы кокосовых орехов и твердого пека, введение в измельченную смесь водного раствора гидроксида калия, формование из получаемой пасты гранул или таблеток, их сушку, карбонизацию при подъеме температуры до 500°С, активацию при температуре 850-900°С до суммарного объема пор, равного 1,3-1,7 см3/г, и отмывку. Изобретение позволяет получить активный уголь с высокими адсорбционной способностью по диметилформамиду и механической прочностью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области производства активных углей и может быть использовано для очистки газовых и жидких сред от токсичных веществ.
Известен способ получения активного угля, включающий совместное измельчение смеси каменного угля и твердого пека, формование измельченной смеси, карбонизацию в интервале температур от комнатной до 550-650°C со скоростью ее подъема 20-25°C/мин и активацию в среде водяного пара при 870-900°C (см. патент РФ №2184080 от 21.05.2001 г., заявка №2001113848, Кл. C01B, 31/08).
Недостатком известного способа является низкий объем микропор получаемых углей и, как следствие, низкая адсорбционная активность по диметилформамиду (ДМФА) при очистке отходящих промышленных газов и паров.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигнутому результату является способ получения активного угля, включающий совместное измельчение композиции из углеродсодержащего (каменноугольного марки «CC») сырья и твердого пека, введение в измельченную композицию водного раствора гидроксида калия (KOH), формование полученной пасты в гранулы, таблетки, шарики и др., карбонизацию в интервале температур от комнатной до 450-500°C со скоростью подъема температуры 10-15°C/мин, активацию карбонизата при температуре 850-900°C (см. патент РФ №2344075 от 09.11.2007 г., Кл. C01B, 31/08, заявка №2007141272/15).
Недостатком известного способа является низкая адсорбционная активность по диметилформамиду (ДМФА), а также низкая механическая прочность получаемого угля.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение адсорбционной активности углей по ДМФА за счет увеличения объема микропор, а также повышение их механической прочности.
Поставленная задача решается предложенным способом, включающим совместное измельчение термически обработанных до объема микропор 0,3 до 0,5 см3/г косточек плодовых деревьев или скорлупы кокосовых орехов и твердого пека, введение в измельченную смесь водного раствора гидроксида калия, формование из получаемой пасты гранул или таблеток, их сушку, карбонизацию в интервале температур от комнатной до 500°C со скоростью нагрева 1-6°C/мин, активацию при температуре 850-900°C до суммарного объема пор, равного 1,3-1,7 см3/г, а после активации уголь отмывают до PH, равного 6,5-7,0.
Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в качестве углеродсодержащего сырья используют термически обработанные до объема микропор 0,3-0,5 см3/г косточки плодовых деревьев или скорлупу кокосовых орехов, карбонизацию проводят со скоростью нагрева 1-6°C/мин, а после активации до суммарного объема пор 1,3-1,7 см3/г, уголь отмывают до PH, равного 6,5-7,0.
Анализ патентной и научной литературы показывает, что предложенный способ получения активных углей является новым.
Активный уголь, полученный предлагаемым способом, позволяет удалять диметилформамид - высокотоксичный растворитель, представляющий большую опасность для органов дыхания, имеющий довольно крупные по размеру молекулы (CH3)2NCHO и являющийся наиболее трудноудаляемым компонентом токсических выбросов химических производств.
Полученный активный уголь характеризуется развитым объемом микропор с размером 1,0-1,6 нм, которые по классификации ак. М.М.Дубинина относятся к супермикропорам.
Дальнейшими нашими экспериментами было установлено, что улучшить пористую структуру в направлении развития более крупных пор, а следовательно и повысить адсорбционную активность по ДМФА можно, используя термически обработанные продукты косточкового сырья с развитым объемом микропор от 0,3 до 0,5 см3/г, что дает возможность при дальнейшей активации не только увеличить объем микропор, но и их размеры.
Однако положительные результаты достигались только в том случае, если проводилась медленная карбонизация со скоростью подъема температуры 1-6°C/мин.
Другим немаловажным фактором решения поставленной задачи изобретения является, во-первых, проведение глубокой активации до суммарного объема пор 1,3-1,7 см3/г, что, как оказалось, позволило получить соотношение объемов собственно микропор и супермикропор 1:3±0,1, а во-вторых, осуществление дополнительной операции - отмывки готового угля от ионов калия. Отмывки, в основном от ионов калия, ведут до PH 6,5-7,0, что соответствует степени отмывки 95-98%.
Способ осуществляется следующим образом.
Берут обуглероженные (т.е. термически обработанные, карбонизованные) косточки плодовых деревьев, имеющие развитый объем микропор от 0,3 до 0,5 см3/г с зольностью 2-4%, смешивают с твердым пеком в соотношении 3±0,5:1. Полученную смесь измельчают в шаровой, дисковой или вибромельнице до тонины помола менее 90 мкм. Затем в угольно-пековую композицию добавляют раствор гидроксида калия (40-50% мас.) Получению пасту перемешивают в течении 20-25 минут и затем формуют на шнековых грануляторах или других типах прессов в гранулы, шарики, таблетки и т.п. при удельном давлении 100-130 кг/см2. Полученный продукт подсушивают до остаточного содержания влаги 1-5%. Подсушенный продукт помещают в печь и подвергают нагреванию от комнатной температуры (25°C) до 500°C со скоростью нагрева 1-6°C/мин. Выгруженный карбонизат помещают во вращающуюся печь и активируют при 850-900°C до суммарного объема пор, равного 1,3-1,7 см3/г. Обгар при этом составляет от 60 до 70%, что позволяет достигнуть соотношения объема собственно микропор к супермикропорам 1:3±0,1. Затем продукт отмывают дистиллированной водой до PH 6,5-7,0, что соответствует степени отмывки 95-98%. Следующие примеры поясняют сущность изобретения.
Пример 1. Берут 3,0 кг термически обработанных косточек персиков с объемом микропор, равным 0,3 см3/г, и зольностью 2% и смешивают их с твердым пеком - 1,0 кг. Полученную смесь измельчают в вибромельнице до дисперсности - остаток на сетке 90 мкм не более 1%. Затем в полученную смесь добавляют раствор гидроксида калия. Полученную пасту перемешивают в течении 20 минут, затем формуют в гранулы на шнековом прессе при удельном давлении 100-130 кг/см2, после чего полученные гранулы подсушивают до остаточного содержания влаги 1%, затем помещают в печь и подвергают нагреванию со скоростью подъема температуры 1°C/мин от 25 до 500°C. Выгруженный после 500°C карбонизат помещают в печь и активируют при 900°C до суммарного объема пор 1,3 см3/г, в качестве активатора используют водяной пар.
Объем супермикропор составляет 0,70 см3/г. Затем уголь выгружают и отмывают водой (лучше дистиллированной) до остаточного содержания ионов калия 0,1-0,2%. Степень отмывки равна 95%, что контролируется определением показателя PH, который в данном случае составляет 6,5-7,0.
Уголь выгружают и анализируют.
Адсорбционная емкость угля по ДМФА составляет 190 мг/г, механическая прочность - 92,5%.
Пример 2. Аналогично примеру 1 за исключением того, что термически обработанную косточку или скорлупу (карбонизат) берут с объемом микропор, равным 0,4 см3/г, карбонизацию ведут со скоростью подъема температуры 3,5°C в минуту, а активацию проводят до суммарного объема пор, равного 1,5 см3/г. Полученный уголь отмывают до PH=6,9, что соответствует степени отмывки 96%.
Адсорбционная активность по диметилформамиду в этом случае составляет 210 мг/г, а механическая прочность составляет 87,0%.
Пример 3. Аналогично примеру 1 за исключением того, что берут карбонизат с объемом микропор 0,5 см3/г, а последующую карбонизацию проводят при скорости подъема температуры 6°C/мин. Продукт активируют до суммарного объема пор, равного 1,7 см3/г. Уголь отмывают до PH, равного 7,0, что соответствует степени отмывки 98%.
Адсорбционная активность по диметилформамиду составляет 240 мг/г, а механическая прочность 87%.
Примечание
Адсорбционная емкость определялась по привесу угля:
- концентрация газового потока составляла 0,5 мг/г;
- скорость газового потока - 0,2 л/мин×см2;
- температура слоя - 25±1°C;
- высота слоя - 3,5 см.
В таблицах представлены примеры 4-15, полученные аналогично примеру 1.
Таблица 1 | ||
Влияние исходного объема микропор косточкового сырья на адсорбционную активность по ДМФА и прочность активных углей | ||
Объем микропор исходного сырья, см3/г | Адсорбционная активность по ДМФА, мг/г | Механическая прочность активных углей, % |
0,2 | 142 | 80,1 |
0,3 | 190 | 92,5 |
0,4 | 210 | 87,1 |
0,5 | 240 | 87,5 |
0,6 | 150 | 82,5 |
0,7 | 140 | 80,0 |
Прототип | 140 | 80,0 |
Как следует из данных таблицы 1, максимальные показатели активности по диметилформамиду, а также механической прочности достигаются в случае использования сырья с объемом микропор, равным 0,3-0,5 3/г. При уменьшении объема микропор в исходном продукте адсорбционная активность по ДМФА существенно падает вследствие недостаточного развития объемов супермикропор. Падение адсорбционной активности при увеличении исходного объема микропор связано с преобладанием объемов мелких микропор.
В изменении прочности наблюдаются те же закономерности. Влияние скорости подъема температуры при карбонизации на качество полученных угольно-пековых сорбентов представлено в таблице 2.
Таблица 2 | ||
Влияние скорости подъема температуры при карбонизации на адсорбционную активность по ДМФА и прочность активных углей | ||
Скорость подъема температуры, °C/мин | Адсорбционная активность по ДМФА, мг/г | Механическая прочность активных углей, % |
0,5 | 148 | 80,1 |
1,0 | 200 | 87,3 |
3,0 | 220 | 87,4 |
5,0 | 240 | 87,5 |
6,0 | 240 | 87,0 |
7,0 | 148 | 80,0 |
Экспериментами показано, что увеличение темпа подъема температуры при карбонизации выше 6°C/мин приводит к ухудшению адсорбционной активности вследствие, очевидно, интенсивного развития балластной транспортной пористости, а скорость нагрева менее 1°C/мин приводит к преобладающему развитию мелких микропор, вследствие чего активность по более крупным молекулам снижается («эффект захлопывания»).
Наилучшие адсорбционная способность по ДМФА и механическая прочность получаемого угля достигнуты при отмывке до PH=6,5-7,0. Снижение степени отмывки до PH=7,2-7,5 приводит к ухудшению этих показателей, наверное, вследствие блокировки входов в микропоры мельчайшими частицами калия. Повышение степени отмывки до PH=6,3-6,5 не приводит к улучшению качественных показателей, но является технически трудно осуществимой, что нам представляется нецелесообразным.
Кроме того, экспериментально было доказано, что изменение суммарного объема пор при активации существенно влияет на адсорбционные и механические свойства получаемых активных углей. Наилучшие результаты наблюдаются в интервале суммарного объема пор 1,3-1,7 см3/г. При выходе суммарного объема пор из указанного интервала резко падает адсорбционная способность активного угля по ДМФА.
Таким образом, предложенный способ позволяет получить активный уголь с высокими адсорбционной способностью по ДМФА и механической прочностью.
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявляемого технического решения.
Claims (2)
1. Способ получения активного угля, включающий измельчение смеси углеродсодержащего сырья с твердым пеком, введение в нее водного раствора гидроксида калия, формование из полученной пасты гранул или таблеток, сушку, карбонизацию в интервале температур от комнатной до 500°С и последующую активацию при температуре 850-900°С, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего сырья используют термически обработанные до объема микропор 0,3-0,5 см3/г косточки плодовых деревьев или скорлупу кокосовых орехов, измельчению подвергают смесь с массовым соотношением упомянутого углеродсодержащего сырья к пеку, равным (2,5-3,5):1, карбонизацию проводят со скоростью нагрева 1-6°С/мин, а после активации уголь отмывают до рН, равного 6,5-7,0.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что активацию проводят до суммарного объема пор, равного 1,3-1,7 см3/г.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112348/15A RU2393990C1 (ru) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Способ получения активного угля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112348/15A RU2393990C1 (ru) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Способ получения активного угля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2393990C1 true RU2393990C1 (ru) | 2010-07-10 |
Family
ID=42684627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009112348/15A RU2393990C1 (ru) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Способ получения активного угля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2393990C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102275911A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-12-14 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 微孔型活性炭及化学药剂孔径调控的制备方法 |
CN112125306A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-25 | 烟台中科恩吉科创新产业园管理有限公司 | 一种活性炭及其制备方法 |
CN114715970A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-08 | 延安大学 | 煤焦油沥青基片层多孔碳材料吸附去除水中草甘膦的方法 |
-
2009
- 2009-04-06 RU RU2009112348/15A patent/RU2393990C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МУХИН В.Н. Активные угли России. - М.: Металлургия, 2000, с.78-84. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102275911A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-12-14 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 微孔型活性炭及化学药剂孔径调控的制备方法 |
CN112125306A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-25 | 烟台中科恩吉科创新产业园管理有限公司 | 一种活性炭及其制备方法 |
CN114715970A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-08 | 延安大学 | 煤焦油沥青基片层多孔碳材料吸附去除水中草甘膦的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gergova et al. | A comparison of adsorption characteristics of various activated carbons | |
ES2209931T3 (es) | Procedimiento para preparar carbon activado conformado. | |
Demiral et al. | Surface properties of activated carbon prepared from wastes | |
CN104437432B (zh) | 一种分散均匀的活性炭硅藻土空气净化颗粒及其制备方法 | |
JP2017222547A (ja) | 活性炭の製造方法及び活性炭製造システム | |
RU2393111C1 (ru) | Способ получения микропористого углеродного материала из лигноцеллюлозного сырья | |
JP2006083052A (ja) | 球状活性炭及びその製造法 | |
KR20180079546A (ko) | 바이오매스를 이용한 활성탄의 제조방법 및 이를 이용한 필터 제조방법 | |
RU2436625C1 (ru) | Способ получения углеродного адсорбента | |
RU2393990C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
CN106669601A (zh) | 一种高吸附性活性半焦及其制备方法和应用 | |
US20220096981A1 (en) | Pelletized activated carbon and methods of production | |
JP2000313611A (ja) | 活性炭及びその製造方法 | |
RU2372287C1 (ru) | Способ получения углеродного адсорбента | |
RU2567311C1 (ru) | Способ получения углерод-минерального сорбента из тростника южного для очистки водных сред от органических и неорганических соединений | |
JP2006225231A (ja) | キチン質物質を原料とする活性炭及びその製造方法 | |
RU2597400C1 (ru) | Способ получения композиционного сорбента на основе минерального и растительного углеродсодержащего сырья | |
JP5863532B2 (ja) | 活性炭及びその製造方法 | |
KR101914836B1 (ko) | 바이오매스를 이용한 필터용 활성탄의 제조방법 | |
CN111247097B (zh) | 活性炭及该活性炭的制备方法 | |
RU2344075C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
RU2362734C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
RU2607810C2 (ru) | Способ получения дробленого активного угля | |
RU2339573C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
RU2111923C1 (ru) | Способ получения активного угля из косточек плодов и скорлупы орехов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130407 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151210 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200514 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210407 |