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Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle.
Es ist bekannt, Aktivkohle in der Weise herzustellen, dass man pulverisierte kohlenstoffhältige Materialien mit geeigneten Bindemitteln versetzt, hierauf formt, und die so gewonnenen Briketts in an sich bekannter Weise versehwelt und aktiviert, z. B. durch Einwirkung von Wasserdampf bei hohen Temperaturen (U. S. A. Patent Xr. 1,497. 543).
Dieses Verfahren schien anfänglich von grosser Bedeutung, da die Hoffnung bestand, mit dessen Hilfe unabhängig von den wertvollen Rohmaterialien, wie z. B. Holzkohle, auch minderwertige Materialien (Torf, Braunkohle usw. ) verwenden zu können. Es zeigte sich jedoch, dass die nach dem vorangeführten Verfahren hergestellten Briketts der Aktivierung dieselben oder noch grössere Schwierigkeiten bereiten,
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entsprechend aktiviert sind, das Innere noch praktisch inaktiv bleibt, zum Zeitpunkte, da das Innere aktiviert ist, an der Oberfläche der Abbrand (Oxydation) grosse Fortschritte gemacht hat.
Die erhöhten Schwierigkeiten, die bei dem vorangeführten Verfahren zu Tage treten, werden verständlich, wenn man bedenkt, dass die an sich weicheren Rohmaterialien (Torf, Braunkohle) durch den hohen Druck in der Brikettiermasehine zu einer Masse mit Kapillaren von kleinstem Durchmesser zusammengedruckt werden.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die schwerwiegenden Nachteile des vorangeführten Verfahrens zur Gänze zu beseitigen. Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher Weise dadurch gelöst, dass eine aus pulverisierten kohlenstoffhaltigen Materialien hergestellte Masse zur Aktivierung gelangt, welche infolge künstlicher Strukturierung ein das Material aderförmig durchziehendes System von Makrokapillaren aufweist, bzw. ein solches System während der Aktivierung entstehen lässt. Bei einem solchen Material findet sich also neben den natürlichen MakrokapiHaren, die die Grundlage aller aktiven Kohlen bilden, ein das Material aderförmig durchziehendes kunstlieh hervorgerufenes System von Kapillaren grösserer Durchmesser (Makrokapillaren).
Da diese Makrokapillaren durch künstliche Strukturrierung hervorgerufen werden, können ihre Grössenverhältnisse und ihre Anzahl beliebig geregelt und dem verwendeten Rohmaterial entsprechend angepasst werden.
Die das Material aderförmig durchziehenden Makrokapillaren ermöglichen den aktivierenden Gasen einen ausserordentlich raschen und wirksamen Zutritt zu allen Partien der Kohle, so dass die Aktivierung eine vollständig homogene wird. Gleichzeitig wird auch die zur Aktivierung erforderliche Zeit ausserordentlich herabgesetzt. Man erhält daher nach dem neuen Verfahren ganz unabhängig von der Art der verwendeten Rohmaterialien in verhältnismässig kurzer Zeit eine vollständig homogen aktivierte Kohle von höchstem Aktivitätsgrad, wie sie bisher in ähnlicher Qualität nur durch hochwertige faserige Rohstoffe erhalten werden konnte.
Die künstliehe Strukturierung kann natürlich auf jede geeignete Weise in der Masse erzielt werden, z. B. auf rein mechanischem Wege, etwa durch Ausziehen der Brikettiermasse zu dünnen Fäden, die nachträglich miteinander verflochten werden, usw. Am zweckmässigsten wird die künstliche Strukturierung dadurch erreicht, dass man das zu aktivierende Material mit faserigen Stoffen vermischt. Die faserigen Stoffe werden am besten derart gewählt, dass die entstehenden Makrokapillaren ungefähr der Grössenordnung der Haarkapillaren entsprechen. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Brikettierungsmasse unter Zusatz von tierischen Haaren oder andern natürlichen oder künstlichen Faserstoffen, wie z. B.
Baumwolle, Seide, Kunstseide, oder andern organischen faserigen
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Zur Bildung der Makrokapillaren eignen sich vorzugsweise solche Faserstoffe, die wie z. B. tierische Haare, von vornherein bereits Kapillaren besitzen ; ebenso lassen sich aber auch alle andern faserigen organischen Substanzen, insbesondere tierischen Ursprungs, verwenden, welche bei der Erhitzung oder bei der Trockendestillation durch Vergasung Hohlräume in der Masse entstehen lassen.
Bei der grossen Auswahl der für diese Zwecke zur Verfügung stehenden Stoffe bleibt es dem jeweiligen Ermessen des Fachmannes freigestellt, seine spezielle Wahl für den jeweils vorliegenden Rohstoff zu treffen.
Ausführungsbeispiel : Kohlenstoffhaltiges Material (z. B. Holzkohle oder Braunkohle) wird fein pulverisiert und in an
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in einer ungefähren Menge von 0-5 bis 2-0 Gewichtsprozenten vermischt. Die Menge dieser Zusatzstoffe kann beliebig variieren, je nachdem, ob eine grössere oder geringere Anzahl von Makrokapillaren in der Masse gewünscht werden. Die auf diese Weise erhaltene Masse wird hierauf in an sich bekannter Weise in Brikettierungsmaschinen geformt, verschwelt und beispielsweise mit Wasserdampf bei hoher Temperatur aktiviert.
An die Stelle der Wasserdampfaktivierungsverfahren können auch chemische Aktivierungsverfahren treten, wobei die Vorteile der anwesenden Makrokapillaren gleichfalls in Wirkung treten.
Die den Ofen verlassenden Stüeke sind dadurch gekennzeichnet, dass sie ein durch künstliche Strukturierung hervorgerufenes, das Material durchziehendes System von Makrokapillaren von der beiläufigen Grössenordnung der Haarkapillaren aufweisen. Sie besitzen also ein heterogenes Kapillarsystem, da sich neben den natürlich entstehenden lY1ikrokapillaren, durch künstliche Strukturierung hervorgerufene, das Material aderförmig durchziehende Makrokapillaren vorfinden.
Die aus dem Ofen gelangenden Kohlen können entweder als solche in grösseren oder kleineren Stücken, oder nach an sich bekannter Weiterverarbeitung, wie z. B. Pulverisieren, Waschen usw. dem Gebrauch zugeführt werden. Wird die in Stücken aktivierte Kohle sehr fein gepulvert, so geht hiebei natürlich das künstliche Adersystem verloren. Der Effekt des vorliegenden Verfahren ist aber bereits während der Aktivierung der in den Ofen eingesetzten Stücke zur Geltung gekommen.
Die nach dem Verfahren hergestellten Aktivkohlen zeigen einen erhöhten Aktivierungseffekt und daher auch einen erhöhten Effekt bei der Adsorption und nachträglichen Austreibung der adsorbierten Stoffe. Ein besonderer technischer und wirtschaftlicher Vorteil liegt darin, dass man die bisher zur Erzeugung von höchst aktiver Kohle nicht, oder schlecht geeigneten Rohmaterialien, wie z. B. Haldenkohle usw. durch das neue Verfahren mit vollem Erfolg zur Erzeugung höchst aktiver Kohle heranziehen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle durch Aktivierung von aus pulverisierten kohlenstoffhaltigen Materialien hergestellten Massen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material zur Aktivierung gelangt, das ein künstlich hergestelltes aderförmiges System von Makrokapillaren aufweist bzw. ein solches System während der Aktivierung entstehen lässt.