CA2392026A1 - Charbons actifs et leur procede d'obtention a partir d'un brai partiellement mesophase et partiellement mesogene - Google Patents
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Abstract
La présente invention est relative à des charbons actifs. Elle a en outre po ur objet un procédé d'obtention de ces charbons actifs à partir d'un brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné. Elle est relative à un procédé d'obtention de charbons actifs à partir d'un brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40% de résines de type .alpha., plus d'environ 40% de résines de type .beta. et entre envir on 5 et 30% de résines de type .gamma. par activation dudit brai éventuellement précédée par sa carbonisation.
Description
Charbons actifs et leur procédé d'obtention à partir d'un brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné
La présente invention est~relative à d'es charbons actifs.
Elle a en outre pour objet un procédé d'obtention de ces charbons actifs à partir d'un brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné.
La production ~ et l'usage de charbons actifs n'a cessé de progresser au cours des vingt dernières années, du fait notamment des problèmes liés à l'environnement. Les principaux domaines d'application concernent actuellement:
- la séparation et la purification de mélanges de gaz .dans l'industrie chimique et pétrolière, - le traitement de l'air, - le traitement de l'eau, et - le stockage du méthane ou d'autres gaz.
D'autres domaines sont intéressés, notamment celui de la production de froid par adsorption/désorption de COZ ou NH3 par exemple.
Poûr chacun de ces ~domainés,. à ,l'exception, du traitement :de l'eau, les possibilités de déve~loppeme~nt ' ét ~d'âmélioration sont conditionnées par l'obtention de charbons actifs à texture microporeuse contrôlée et à faible coüt de revient.
C'est en effet la structure microporeuse qui détermine les propriétés d'adsorption définies par deux paramëtres principaux qui sont:
la taille des pores, - le volume microporeux qui détermine la capacité maximale d'adsorption dans les micropores, -et - le volume. total a.dsorbé~ qui détermine la capâcité maximale d'adsorption dans la totalité des pores et la surface.
Les pores sont classés en trois catégories, en fonction de leurs tailles:
- les micropores ayant une taille comprise entre 0 à 2 nm, - les mésop~ores ayant une taille comprise entre 2 à 50. nm,et - les macropores ayant une taille supérieure à 50nm
La présente invention est~relative à d'es charbons actifs.
Elle a en outre pour objet un procédé d'obtention de ces charbons actifs à partir d'un brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné.
La production ~ et l'usage de charbons actifs n'a cessé de progresser au cours des vingt dernières années, du fait notamment des problèmes liés à l'environnement. Les principaux domaines d'application concernent actuellement:
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D'autres domaines sont intéressés, notamment celui de la production de froid par adsorption/désorption de COZ ou NH3 par exemple.
Poûr chacun de ces ~domainés,. à ,l'exception, du traitement :de l'eau, les possibilités de déve~loppeme~nt ' ét ~d'âmélioration sont conditionnées par l'obtention de charbons actifs à texture microporeuse contrôlée et à faible coüt de revient.
C'est en effet la structure microporeuse qui détermine les propriétés d'adsorption définies par deux paramëtres principaux qui sont:
la taille des pores, - le volume microporeux qui détermine la capacité maximale d'adsorption dans les micropores, -et - le volume. total a.dsorbé~ qui détermine la capâcité maximale d'adsorption dans la totalité des pores et la surface.
Les pores sont classés en trois catégories, en fonction de leurs tailles:
- les micropores ayant une taille comprise entre 0 à 2 nm, - les mésop~ores ayant une taille comprise entre 2 à 50. nm,et - les macropores ayant une taille supérieure à 50nm
2 PCT/FR00/03204 Le volume microporeux est généralement souhaité le plus important, bien que chacune des applications fasse appel à des charbons actifs dont les caractéristiques diffèrent.
La séparation de mélanges gazeux et le traitement de l'air nécessitent des charbons actifs dont la taille de micropôres est déterminée par le taille des molécules du gaz à séparer. On recherche donc des charbons actifs à porosité 1a plus homogène possible et à volume microporeux élevé.
Pour le stockage de gaz, on privilégiera les charbons actifs à
fort volume microporeux, présentant des tailles de micropores élevées et un taux de mésopores faible puisque le gaz est stocké
dans ces derniers en phase gazeuse.
Enfin pour la production de froid, il a été montré que l'amélioration des performances des machines passe par l'obtention de charbon actif dont la taille des micropores varie suivant la température de froid désirée. Le coefficient de performance de la machine dépend très fortement de l'homogénéité
de la porôsité et du volume microporeux qui doit être le plus élevé
possible.
En conclusion quel que soit le domaine d'application, le besoin de charbons actifs à porosité contrôlée et homogène et à
forte capacité d'adsorption conditionne l'amélioration des procédés.
Une étude des possibilités offertes par les fabricants montre que les besoins sont loin d'être couverts actuellement. A titre d'exemple des produits utilisés pour le stockage des gaz sont ceux pouvant ëtre obtenus par le procédé décrit dans le brevet US-4.082.694. Ce procédé comprénd une étape de traitement d'un produit carboné, tel que des résidus de charbon ou de pétrole, par de la potasse, suivie d'une activation du produit en résultant par chauffage jusqu'à une température comprise entre 704°C (1300°F) et 982°C (1800°F). Dans ce brevet, les résidus de charbon ou de pétrole ne sont pas traités, et contiennent donc une proportion très importante de résines de type a, définies comme étant insolubles dans le toluène et la quinoléine et constituées d'une fraction aromatique organisée.
La séparation de mélanges gazeux et le traitement de l'air nécessitent des charbons actifs dont la taille de micropôres est déterminée par le taille des molécules du gaz à séparer. On recherche donc des charbons actifs à porosité 1a plus homogène possible et à volume microporeux élevé.
Pour le stockage de gaz, on privilégiera les charbons actifs à
fort volume microporeux, présentant des tailles de micropores élevées et un taux de mésopores faible puisque le gaz est stocké
dans ces derniers en phase gazeuse.
Enfin pour la production de froid, il a été montré que l'amélioration des performances des machines passe par l'obtention de charbon actif dont la taille des micropores varie suivant la température de froid désirée. Le coefficient de performance de la machine dépend très fortement de l'homogénéité
de la porôsité et du volume microporeux qui doit être le plus élevé
possible.
En conclusion quel que soit le domaine d'application, le besoin de charbons actifs à porosité contrôlée et homogène et à
forte capacité d'adsorption conditionne l'amélioration des procédés.
Une étude des possibilités offertes par les fabricants montre que les besoins sont loin d'être couverts actuellement. A titre d'exemple des produits utilisés pour le stockage des gaz sont ceux pouvant ëtre obtenus par le procédé décrit dans le brevet US-4.082.694. Ce procédé comprénd une étape de traitement d'un produit carboné, tel que des résidus de charbon ou de pétrole, par de la potasse, suivie d'une activation du produit en résultant par chauffage jusqu'à une température comprise entre 704°C (1300°F) et 982°C (1800°F). Dans ce brevet, les résidus de charbon ou de pétrole ne sont pas traités, et contiennent donc une proportion très importante de résines de type a, définies comme étant insolubles dans le toluène et la quinoléine et constituées d'une fraction aromatique organisée.
3 PCT/FR00/03204 DAGUERRE et al. (1997, Carbon'87, 23ème Conférence biennale sur le carbone, 156-157) décrivent la préparation de charbons actifs en utilisant des fractions définies d'un brai de pétrole dénommé A240.
Après un traitemènt thermique, le brai est fractionné à l'aide de toluène. Deux fractions dénommées EP1 et EP2, définies par leur solubilité dans le toluène et dans la quinoléine sont particulièrement obtenues. Ces fractions sont ensuite préoxydées à
280°C puis carbonisées à 1000°C avant d'être activées daris un flux de gaz carbonique à 900°C. Le taux d'usure (burn-off) des charbons actifs ainsi obtenus est compris entre 10% et 60%. Les charbons issus des deux fractions EP1 et EP2 avec des taux d'usure variables, sont caractérisés par la mesure de leur volume de micropores et la dimension moyenne des pores.
II ressort de cette revue succincte de l'état de la technique que les produits obtenus ne présentent pas de propriétés optimales pour les applications mentionnées ci-dessus:
Les inventeurs se sont donc attachés à trouver de nouveaux procédés de synthèse de charbons actifs, afin d'obtenir des produits présentant des propriétés particulières, dans ces applications.
La présente invention a donc pour objet un procédé
d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40%,et préférentiellement moins de 30%,de résines de type a , plus d'environ 40%,et préférentiellement plus de 50%,de résines de t~pe ~3 et entre environ 5 et 30% de résines de type ~, comprenant l'activation d'un tel brai, éventuellement précédéè par sa carbonisation.
On entend par résines de type a les résines insolubles dans le toluène et dans la quinoléine, par résines de type ~3 les résines insolubles dans 1è toluène mais solubles dans la quinoléine et par résines de type y les résines solubles dans le toluène et dans la quinoléine.
Après un traitemènt thermique, le brai est fractionné à l'aide de toluène. Deux fractions dénommées EP1 et EP2, définies par leur solubilité dans le toluène et dans la quinoléine sont particulièrement obtenues. Ces fractions sont ensuite préoxydées à
280°C puis carbonisées à 1000°C avant d'être activées daris un flux de gaz carbonique à 900°C. Le taux d'usure (burn-off) des charbons actifs ainsi obtenus est compris entre 10% et 60%. Les charbons issus des deux fractions EP1 et EP2 avec des taux d'usure variables, sont caractérisés par la mesure de leur volume de micropores et la dimension moyenne des pores.
II ressort de cette revue succincte de l'état de la technique que les produits obtenus ne présentent pas de propriétés optimales pour les applications mentionnées ci-dessus:
Les inventeurs se sont donc attachés à trouver de nouveaux procédés de synthèse de charbons actifs, afin d'obtenir des produits présentant des propriétés particulières, dans ces applications.
La présente invention a donc pour objet un procédé
d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40%,et préférentiellement moins de 30%,de résines de type a , plus d'environ 40%,et préférentiellement plus de 50%,de résines de t~pe ~3 et entre environ 5 et 30% de résines de type ~, comprenant l'activation d'un tel brai, éventuellement précédéè par sa carbonisation.
On entend par résines de type a les résines insolubles dans le toluène et dans la quinoléine, par résines de type ~3 les résines insolubles dans 1è toluène mais solubles dans la quinoléine et par résines de type y les résines solubles dans le toluène et dans la quinoléine.
4 PCT/FR00/03204 Pour la présente invention, les pourcentages (%) des différentes résines sont exprimés par rapport au poids total de l'ensemble des résines.
La préserite invention a plus particulièrement pour objet un procédé d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40%,et préférentiellement moins de 30%,de résines de type a, plus d'environ 40%,et préférentiellement plus de 50%,de résines de type ~3 et entre environ 5 et 30% de résines de type y comprenant les étapes suivantes:
- mise en suspension du brai dans une solution de potasse pour imprégnation, jusqu'à l'obtention d'un précurseur imprégné, - déshydratation du précurseur imprégné, - chauffage du précurseur imprégné à une température comprise entre environ 300°C et 1000°C, - lavage et séchage du charbon actif résultant.
La présente invention 'est en outre relative à un procédé
d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40%, et préférentiellement _ moins de 30%,de résines de type a, plus d'environ 40%,et préférentiellement plus de 50%,de résines de type ~i et entre environ 5 et 30% de résines de type y comprenant les étapes suivantes:
- pré-oxydation du brai à une température comprise entre 250 et 350°C , - carbonisation en atmosphère inerte à une température comprise entre environ 800 et 1000°C , - activation par un courant d'un gaz inerte, tel que de l'azote, saturé en vapeur d'eau, et - récupération du charbon actif.
Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel de ces procédés le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contient entre environ 10 et 35% de résines de type a, entre environ 50 et 70% de résines de type ~i et entre environ 10 et 25% de résines de type ~.
La préserite invention a plus particulièrement pour objet un procédé d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40%,et préférentiellement moins de 30%,de résines de type a, plus d'environ 40%,et préférentiellement plus de 50%,de résines de type ~3 et entre environ 5 et 30% de résines de type y comprenant les étapes suivantes:
- mise en suspension du brai dans une solution de potasse pour imprégnation, jusqu'à l'obtention d'un précurseur imprégné, - déshydratation du précurseur imprégné, - chauffage du précurseur imprégné à une température comprise entre environ 300°C et 1000°C, - lavage et séchage du charbon actif résultant.
La présente invention 'est en outre relative à un procédé
d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40%, et préférentiellement _ moins de 30%,de résines de type a, plus d'environ 40%,et préférentiellement plus de 50%,de résines de type ~i et entre environ 5 et 30% de résines de type y comprenant les étapes suivantes:
- pré-oxydation du brai à une température comprise entre 250 et 350°C , - carbonisation en atmosphère inerte à une température comprise entre environ 800 et 1000°C , - activation par un courant d'un gaz inerte, tel que de l'azote, saturé en vapeur d'eau, et - récupération du charbon actif.
Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel de ces procédés le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contient entre environ 10 et 35% de résines de type a, entre environ 50 et 70% de résines de type ~i et entre environ 10 et 25% de résines de type ~.
5 PCT/FR00/03204 Un autre objet de la présente invention est un procédé
d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant environ 25 et 40%,et préférentiellement entre 30 et 35%,de résines de type a, entre environ 40 et 60% ,et préférentiellement entre 45 et 55%,de résines de type ~ et entre environ 15 et 30%, et préférentiellement entre 20 et 30% de résines de type ~y comprenant les étapes suivantes:
- oxydation du brai à une température comprise entre 200 et 400°C durant entre 10 min et 1 heure , - carbonisation sous atmosphère inerte,jusqu'à atteindre une température comprise entre 800 et 1000°C , - activation dans un courant de dioxyde de carbone à une température comprise entre environ 800 et 1000°C,et - récupération du charbon actif.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier de ces procédés, le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par extraction sélective, des résines de type y non polymérisées dans le toluène, à partir d'un brai contenant de telles résines. II s'agit alors d'une fraction polyaromatique.
Selon un autre mode de mise en oeuvre de ces procédés le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par distillation des résines y non polymérisées, à partir d'un brai contenant de telles résines.
Selon encore un autre mode de mise en oeuvre de l'invention le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par bullage d'air au sein d'un brai côntenant des résines de type Y, Les brais conduisant_à des brais partiellement mésophasé et partiellement mésogéné peuvent être des brais de pétrole, de houille, de pneus, de bois, de pyrolyse sous vide, ou encore de déchets divers. Ils peuvent être néanmoins tout autre brai, ou autre matière chimique ayant un potentiel aromatique, permettant l'obtention des charbons actifs répondant aux besoins exprimés ci dessus.
d'obtention de charbons actifs à partir d'une brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant environ 25 et 40%,et préférentiellement entre 30 et 35%,de résines de type a, entre environ 40 et 60% ,et préférentiellement entre 45 et 55%,de résines de type ~ et entre environ 15 et 30%, et préférentiellement entre 20 et 30% de résines de type ~y comprenant les étapes suivantes:
- oxydation du brai à une température comprise entre 200 et 400°C durant entre 10 min et 1 heure , - carbonisation sous atmosphère inerte,jusqu'à atteindre une température comprise entre 800 et 1000°C , - activation dans un courant de dioxyde de carbone à une température comprise entre environ 800 et 1000°C,et - récupération du charbon actif.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier de ces procédés, le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par extraction sélective, des résines de type y non polymérisées dans le toluène, à partir d'un brai contenant de telles résines. II s'agit alors d'une fraction polyaromatique.
Selon un autre mode de mise en oeuvre de ces procédés le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par distillation des résines y non polymérisées, à partir d'un brai contenant de telles résines.
Selon encore un autre mode de mise en oeuvre de l'invention le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par bullage d'air au sein d'un brai côntenant des résines de type Y, Les brais conduisant_à des brais partiellement mésophasé et partiellement mésogéné peuvent être des brais de pétrole, de houille, de pneus, de bois, de pyrolyse sous vide, ou encore de déchets divers. Ils peuvent être néanmoins tout autre brai, ou autre matière chimique ayant un potentiel aromatique, permettant l'obtention des charbons actifs répondant aux besoins exprimés ci dessus.
6 PCT/FR00/03204 La présente invention est en outre relative à un brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant entre environ 25 et 40%,et préférentiellement entre 30 et 35%,de résines de type a, entre environ 40 et 60% ,et préférentiellement entre 45 et 55%,de résines de type ~3 et entre environ 15 et 30%, et préférentiellement entre 20 et 30% de résines de type y.
Les procédés selon la présente invention permettent d'obtenir divers charbons actifs présentant des propriétés intéressantes dans les applications mentionnées ci-dessus.
Un tel charbon actif peut être caractérisé en ce qu'au moins 80% ,et préférentiellement 90% des micropores présentent, une taille comprise entre environ 0,10 et 0,60 nm, préférentiellement.
entre environ 0,25 et 0,55 nm,et un volume microporeux compris entre environ 0,10 et 0,30 cm3/g,et préférentiellement entre 0,15 et 0,25 cm3lg. Ce type de charbon actif présente un effet de porte.
Un autre charbon actif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'au moins 80% ,et préférentiellement 90%, des micrôpores présentent urie taille comprise entre environ 0,4 et 0,8 nm, préférentiellement entre environ 0,55 et 0,65 nm, et un volume microporeux compris entre environ 0,10 et 0,30 cm3/g,et préférentiellement entre 0,15 et 0,25 cm3/g.
Encore un autre charbon actif est celui caractérisé en ce qu'au moins 80%, et préférentiellement 90% des micropores présentent une taille comprise entre environ 0,5 et 0,9 nm et un volume microporeux compris entre environ 0,4 et 0,6 cm3/g.
Ces trois charbons peuvent être utilisés comme tamis moléculaire; et de manière générale dans des opérations de filtration ou de séparation.
Aussi d'autres objets de la présente invention sont des membranes de filtration et des colonnes de séparation contenant de tels charbons ou des charbons obtenus par l'un des procédés selon la présente invention.
Un autre charbon actif selon l'invention est celui caractérisé
en ce qu'au moins 80% ,et préférentiellement 90 %, des micropores présentent une taille comprise entre environ 0,5 et 3 nm, WO 01/36326 ~ PCT/FR00/03204 préférentiellement entre environ 0,7 et 2,7 nm, et un volume microporeux supérieur à environ 0,8 cm3/g,et préférentiellement supérieur à environ 1,2 cm3/g. II peut être utilisé pour le stockage de gaz.
La présente invention est encore relative à un élément de stockage de gaz ou un élément de production de froid, en particulier par sorption solide/gaz, contenant au moins un charbon actif de ce type, ou obtenu par un procédé selon la présente invention.
L'un quelconque des charbons actifs selon l'invention peut être inclus en tant que constituant de matériaux protecteurs vis-à-vis de gaz contenant des substances radioactives, bactériologiques.
ou chimiques délétères , tels que les matériaux utilisés pour la fabrication de tenues de protection dites « NBC »(protection Nucléaire, Bactériologique et Chimique), en particulier dans les mousses imprégnées pour tenues NBC. Selon le type de charbon actif selori l'invention choisi,. on .obtiendra soit une adsorption par affinité sélective du charbon actif vis-à-vis d'un gaz ou d'une molécule déterminée, soit une grande capacité d'adsorption de divers composés.
Selon un mode de réalisation particulier, ces différentes fonctions pourraient être combinées en incorporant à ces matériaux de protection au moins deux des charbons actifs selon l'invention.
L'invention concerne. aussi un matériau protecteur vis-à-vis de gaz contenant des substances radioactives, bactériologiques ou chimiques comprenant au moins un charbon actif selon l'invention.
La présente invention est illustrée, sans pour autant être limitée par les exemples qui suivent.
La figure 1 résume schématiquement les étapes du procédé
de préparation de charbons actifs par activation par de la vapeur d'eau.
La figure 2~ illustre la porosité d'un charbon actif obtenu par activation par de la vapeur d'eau.
WO 01/36326 g PCT/FR00/03204 La figure 3 résume schématiquement les étapes du procédé
de préparation de charbons actifs par activation par du dioxyde de carbone.
La figure 4 illustre la porosité d'un charbon actif obtenu par activation par du dioxyde de carbone.
La figure 5 résume schématiquement les étapes du procédé
de préparation de charbons actifs par activation par de la potasse.
La figure 6 illustre la porosité d'un charbon actif obtenu par activation par de la potasse pour un taux d'imprégnation dé 1/1 présentant une taille de pore de 0,7 nm et un volume microporeux de 0.5 cm3/g.
Production de charbons actifs par activation par de la vapeur d'eau (1) Préparation d'un brai maturé adapté à la production de charbons actifs Le précurseur utilisé ici est un brai de houille non traité de composition a 11 % ~3 16% y 73% et un point de ramollissement de 1 10°C et une densité de 1 ,308 g/cm3. 500 grammes de brai sont placés dans un réacteur Pyrex de 1 litre et chauffés sous atmosphère inerte (0,5 I/min) à 2°C/min jusqu'à une température de 400°C. Après 5 heures de maturation à cette température, le brai est refroidi à température ambiante. Une agitation cisaillante (turbine rushton 4 pales avec 4 contre-pales) est maintenue à une vitesse de 500 tours/min durant toûte la période de fluidité du brai.
Un brai matu~é est' ainsi obtenu et présente une densité
supérieure au brai de départ (1,33 g/cm3) consécutive à une perte de masse durant le traitement thermique de 5% en masse.
L'évolution de la composition due aux réactions chimiques de polymérisation cbnduit à une composition a15% X326% y59%. Le rendement massique global de cette opération est de 95%.
(2) Concentration par extraction de la fraction polyaromatique La fraction aromatique est alors isolée par extraction sélective des résines .y non-polymérisées dans le toluène. '100 grammes de brai maturé broyé et tamisé en particules de taille inférieure à 200 Nm sont mélangés à 20 litres de toluène, puis filtrés sous vide. Après rinçage à l'alcool, le résidu d'extraction est séché sous vide. Toutes les opérations d'extraction, filtration et séchage sont réalisées à température ambiante. Le résidu d'extraction obtenu présente alors une composition a32% ~i52%
y16%. Le rendement global de cette opération est de 25%.
(3) Préoxydation et carbonisation Le résidu d'extraction ainsi obtenu est ensuite chauffé dans un four tubûlaire à 2°C/min sous air (0,5 I/min). jusqu'à une température de 280°C et laissé à cette température durant 30 minutes afin de favoriser les réactions d'oxydation contribuant à la réticulation des molécules' polyaromatiques et à l'obtention d'un matériau infusible: Le matériau infusible ainsi obtenu est alors carbonisé sous azote (0,5 I/min) à 2°C/min jusqu'à une température de 900°C. La perte de masse lors des étapes de stabilisation et de carbonisation est de 20%.
(4) Préparation du charbon actif par activation L'ouverture et le développement de micropores dans le carbonisat obtenu par les opérations (1), (2) et (3) sont réalisés dans un four tubulaire à 800°C à l'aide d'un courant gazeux d'azote (0,1 I/min) saturé en vapeur d'eau par bullage dans un bain d'eau distillée thermost~atée à 63°C durant une période variant de 3 à 12 heures permettant l'obtention de charbons actifs dans la gamme de taux d.'usure de 30% à 60%.
La figure 1 représente les étapes de ce procédé..
WO 01/36326 1 ~ PCT/FR00/03204 Les matériaux obtenus présentent des volumes adsorbables Wo allant de 0,25 cm3/g à 0,60 cm3/g correspondant respectivement à des tailles de micropores de 0,60 nm à 1,50 nm.
Ainsi pour une durée d'activation de 2 heures on obtient un taux d'usure de 13%. Le charbon actif présente une taille de pores distribuée de manière homogène autour de 0,6 nm, comme l'illustre la figure 2 et un volume microporeux de 0,2 cm3/g. Un tel charbon actif peut être utilisé comme tamis moléculaire.
L'obtention de charbons actifs fortement activés (80% de taux d'usure) conduit à des charbons actifs de volumes microporeux supérieurs à 0,8 cm3/g et de taille de pores de l'ordre de 2 à 3 nm.
Production de charbons actifs par activation par du dioxyde de carbone La procédure présentée dans l'exemple 1 a été répétée à
l'exception de la procédure d'activation qui est réalisée à 900°C
sous courant de dioxyde de carbone (0,5 I/min) durant une période permettant l'obtention de taux d'usure inférieur à 15% en masse.
La figure 3 résume schématiquement ce procédé.
Le charbon actif ainsi obtenu possède un volume microporeux de 0,20 cm3/g et une porosité essentiellement composée de micropores de taille comprise entre 0,3 nm et 0,5 nm. Ce type de microporosité dite à effet-de-porte confère à ce charbon actif une très forte sélectivité vis-à-vis de divers adsorbats.
La mise .en évidence d'une telle propriété est réaliséé par la technique de calorimétrie d'immersion dans divers liquides organiques de dimension moléculaire comprise entre 0,33 et 1,5 nm.
La distribution de la taille des pores est illustrée par la figure 4.
Production de charbons actifs de porosité homogène, à faible taille de pores et forte capacité d'adsorption par traitement par de la potasse Les procédures (1) et (2) de préparation d'un précurseur ex-brai concentré en molécules polyaromatiques présentées dans l'exemple 1 ont été répétées et le précurseur obtenu est mis en suspension dans une solution normale de potasse. Ce mélange s'effectue en présence d'un agent tensio-actif afin de faciliter la mise en suspension des particules de brai qui sont à l'origine hydrophobes. Ce mélange est déshydraté sous agitation durant 2 à.
3 heures et le brai imprégné obtenu est chauffé à 800°C sous flux d'azote (0,5 I/min) avec une vitesse de chauffe de 10°C/min dans une cellule en nickel. Après deux heures de traitement à cette température, le charbon actif obtenu est refroidi et mis en suspension dans l'eau en évitant tout contact ' avec l'air ambiant (une mise à l'air provoque une combustion spontanée du réactif).
Le charbon actif est alors_ filtré et rincé à l'eau jusqu'à obtention d'un filtrat de pH neutre:
La figure 5 résume les étapes de ce procédé.
Un tel charbon actif imprégné dans des conditions respectant une proportion massique de 1:1 entre le précurseur ex-brai et la potasse, conduit après une perte de masse de 15%, à un charbon actif dont la microporosité est centrée sur 0,6 nm, comme l'illustre la figure 6, et de volume microporeux Wo=0,5 cm3/g. II convient de remarquer la forfe capacité d'adsorption qui est environ le double de celle des charbons actifs de structure microporeuse semblablé.
L'augmentation des proportions massiques d'imprégnation jusqu'à des taux d'imprégnation de potasse de 1:4 ou plus, permet d'obtenir des charbons actifs dont le volume microporeux est supérieur à 1,3 cm3/g et des tailles de pores voisines de 2 nm.
Production de charbon actif à partir d'un brai distillé traité par de la potasse Un brai de houille de composition initiale y=84,5%, ~i=13,5%
et a=1,9% (insolubles à la quinoléine primaires), a été soumis dans un premier temps à un traitement thermique (2°C/min) sous atmosphère inerte (flux d'azote 0,5 I/min) à 470°C sans plateau de maturation. Ce traitement permet d'augmenter le taux initial de résines ~i sans pour autant développer trop de résines a. Le brai obtenu contient à ce stade du procédé 4% de résines a, 23,7% de résines ~i et 72,3% de résines y.
Ce traitement thermique est, du point de vue de la modification de la composition du brai, équivalent au traitement de l'exemple 1 (400°C 5 heures), il existe ainsi une possibilité de choix entre un procédé de traitement thermique avec plateau ou un procédé avec rampe thermique seule.
Le brai modifié est ensuite distillé sous pression réduite dans le but d'éliminer les résines y, 125 grammes de brai modifié sont introduits dans un réacteur de 500 millilitres et chauffés jusqu'à
380°C à une vitesse de 10°C/min. Après obtention d'un brai parfaitement fluide (vers 180°C dans notre cas), un vide dynamique (10 mmHg) âssuré par une~trompe à vide est créé dans le réacteur.
Les matières volatiles sont entraînées vers un condenseur par le biais d'une conduite thermostatée à 250°C. Durant toute la distillation, le brai est soumis à une agitation (mobile pompant à 4 pales inclinées, 300 tours/min) afin d'homogénéiser sa composition. On obtient un brai mésogénique de composition a=14% ~=62% y=24% et de densité d=1,344cm3/g. Le rendement global des étapes de traitement thermique et de distillation est alors de 60%.
L'activations de ce brai par la procédure présentée dans l'exemple 3, conduit à l'obtention de charbons actifs identiques aux matériaux obtenus par activation d'un brai extrait. Leurs propriétés sont présentées dans le tableau ci-après.
Production de charbon actif à partir d'un brai oxydé par bullage traité par de la potasse 500 grammes de brai , identique à celui de l'exemple 4, ont été broyés et introduits dans un réacteur de 1 litre en inox. Le brai est chauffé à 300°C à une vitesse de chauffe de 2°C/min et maturé
à cette température pendant une durée de 5 heures. Le bullage d'air (0,5 I/min) au sein du brai est assuré par un bulleur en inox fritté soudé à la base du réacteur tandis qu'une agitation mécanique, assurée par une turbine rushton à 4 pales associées à .
un ensemble de 4 contre-pales, garantit une répartition homogène du gaz réactif au sein du brai. Enfin, un thermocouple immergé, relié à un régulateur, permet de contrôler la température de maturation à + 1 °C.
L'agitation du brai et le bullage réactif débutent dès l'obtention d'un brai parfaitement liqûéfié, c'est-à-dire à partir dè
180°C.
Après maturation, l'a.gitation et le bullage sont arrêtés et le brai est refroidi jusqu'à température ambiante sous une atmosphère inerte. Le brai est ensuite broyé. Sa composition en résines est de 23,1% de résines a, 59,0% de résines ~i et 17,9% de résines y. Sa densité est de 1,32 cm3/g. Elle est par comparaison plus faible que celle des produits présentés dans les exemples 1 et 4 obtenus par des traitements thermiques à plus haute température. Le rendement global est 75%.
L'activation dè ce brai par la procédure présentée dans l'exemple 3 conduit à l'obtention de charbons actifs identiques à
ceux obtenus par activation d'un brai extrait.
Leurs propriétés sont présentées dans le tableau ci-après.
Tableau: Caractéristiques des charbons actifs des exemples 4 et 5 Distillation Bullage Exemple Exemple Taux Lo Wo V totalLo Wo V.total d'imprgnation 0,5 0,60 0,32 0,33 1 0,75 0,48 0,50 0,85 0,54 0,54 2 0,95 0,58 0,62 1,20 0,69 0,75 3 1,35 0,64 0,74 1,50 0,85 0,95 4 1,95 0,84 1,04 1,90 0,92 1,04 2,80 1,14 1,30 Wo: Volume microporeux en cm3/g Lo: Taille moyenne des pores en nm
Les procédés selon la présente invention permettent d'obtenir divers charbons actifs présentant des propriétés intéressantes dans les applications mentionnées ci-dessus.
Un tel charbon actif peut être caractérisé en ce qu'au moins 80% ,et préférentiellement 90% des micropores présentent, une taille comprise entre environ 0,10 et 0,60 nm, préférentiellement.
entre environ 0,25 et 0,55 nm,et un volume microporeux compris entre environ 0,10 et 0,30 cm3/g,et préférentiellement entre 0,15 et 0,25 cm3lg. Ce type de charbon actif présente un effet de porte.
Un autre charbon actif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'au moins 80% ,et préférentiellement 90%, des micrôpores présentent urie taille comprise entre environ 0,4 et 0,8 nm, préférentiellement entre environ 0,55 et 0,65 nm, et un volume microporeux compris entre environ 0,10 et 0,30 cm3/g,et préférentiellement entre 0,15 et 0,25 cm3/g.
Encore un autre charbon actif est celui caractérisé en ce qu'au moins 80%, et préférentiellement 90% des micropores présentent une taille comprise entre environ 0,5 et 0,9 nm et un volume microporeux compris entre environ 0,4 et 0,6 cm3/g.
Ces trois charbons peuvent être utilisés comme tamis moléculaire; et de manière générale dans des opérations de filtration ou de séparation.
Aussi d'autres objets de la présente invention sont des membranes de filtration et des colonnes de séparation contenant de tels charbons ou des charbons obtenus par l'un des procédés selon la présente invention.
Un autre charbon actif selon l'invention est celui caractérisé
en ce qu'au moins 80% ,et préférentiellement 90 %, des micropores présentent une taille comprise entre environ 0,5 et 3 nm, WO 01/36326 ~ PCT/FR00/03204 préférentiellement entre environ 0,7 et 2,7 nm, et un volume microporeux supérieur à environ 0,8 cm3/g,et préférentiellement supérieur à environ 1,2 cm3/g. II peut être utilisé pour le stockage de gaz.
La présente invention est encore relative à un élément de stockage de gaz ou un élément de production de froid, en particulier par sorption solide/gaz, contenant au moins un charbon actif de ce type, ou obtenu par un procédé selon la présente invention.
L'un quelconque des charbons actifs selon l'invention peut être inclus en tant que constituant de matériaux protecteurs vis-à-vis de gaz contenant des substances radioactives, bactériologiques.
ou chimiques délétères , tels que les matériaux utilisés pour la fabrication de tenues de protection dites « NBC »(protection Nucléaire, Bactériologique et Chimique), en particulier dans les mousses imprégnées pour tenues NBC. Selon le type de charbon actif selori l'invention choisi,. on .obtiendra soit une adsorption par affinité sélective du charbon actif vis-à-vis d'un gaz ou d'une molécule déterminée, soit une grande capacité d'adsorption de divers composés.
Selon un mode de réalisation particulier, ces différentes fonctions pourraient être combinées en incorporant à ces matériaux de protection au moins deux des charbons actifs selon l'invention.
L'invention concerne. aussi un matériau protecteur vis-à-vis de gaz contenant des substances radioactives, bactériologiques ou chimiques comprenant au moins un charbon actif selon l'invention.
La présente invention est illustrée, sans pour autant être limitée par les exemples qui suivent.
La figure 1 résume schématiquement les étapes du procédé
de préparation de charbons actifs par activation par de la vapeur d'eau.
La figure 2~ illustre la porosité d'un charbon actif obtenu par activation par de la vapeur d'eau.
WO 01/36326 g PCT/FR00/03204 La figure 3 résume schématiquement les étapes du procédé
de préparation de charbons actifs par activation par du dioxyde de carbone.
La figure 4 illustre la porosité d'un charbon actif obtenu par activation par du dioxyde de carbone.
La figure 5 résume schématiquement les étapes du procédé
de préparation de charbons actifs par activation par de la potasse.
La figure 6 illustre la porosité d'un charbon actif obtenu par activation par de la potasse pour un taux d'imprégnation dé 1/1 présentant une taille de pore de 0,7 nm et un volume microporeux de 0.5 cm3/g.
Production de charbons actifs par activation par de la vapeur d'eau (1) Préparation d'un brai maturé adapté à la production de charbons actifs Le précurseur utilisé ici est un brai de houille non traité de composition a 11 % ~3 16% y 73% et un point de ramollissement de 1 10°C et une densité de 1 ,308 g/cm3. 500 grammes de brai sont placés dans un réacteur Pyrex de 1 litre et chauffés sous atmosphère inerte (0,5 I/min) à 2°C/min jusqu'à une température de 400°C. Après 5 heures de maturation à cette température, le brai est refroidi à température ambiante. Une agitation cisaillante (turbine rushton 4 pales avec 4 contre-pales) est maintenue à une vitesse de 500 tours/min durant toûte la période de fluidité du brai.
Un brai matu~é est' ainsi obtenu et présente une densité
supérieure au brai de départ (1,33 g/cm3) consécutive à une perte de masse durant le traitement thermique de 5% en masse.
L'évolution de la composition due aux réactions chimiques de polymérisation cbnduit à une composition a15% X326% y59%. Le rendement massique global de cette opération est de 95%.
(2) Concentration par extraction de la fraction polyaromatique La fraction aromatique est alors isolée par extraction sélective des résines .y non-polymérisées dans le toluène. '100 grammes de brai maturé broyé et tamisé en particules de taille inférieure à 200 Nm sont mélangés à 20 litres de toluène, puis filtrés sous vide. Après rinçage à l'alcool, le résidu d'extraction est séché sous vide. Toutes les opérations d'extraction, filtration et séchage sont réalisées à température ambiante. Le résidu d'extraction obtenu présente alors une composition a32% ~i52%
y16%. Le rendement global de cette opération est de 25%.
(3) Préoxydation et carbonisation Le résidu d'extraction ainsi obtenu est ensuite chauffé dans un four tubûlaire à 2°C/min sous air (0,5 I/min). jusqu'à une température de 280°C et laissé à cette température durant 30 minutes afin de favoriser les réactions d'oxydation contribuant à la réticulation des molécules' polyaromatiques et à l'obtention d'un matériau infusible: Le matériau infusible ainsi obtenu est alors carbonisé sous azote (0,5 I/min) à 2°C/min jusqu'à une température de 900°C. La perte de masse lors des étapes de stabilisation et de carbonisation est de 20%.
(4) Préparation du charbon actif par activation L'ouverture et le développement de micropores dans le carbonisat obtenu par les opérations (1), (2) et (3) sont réalisés dans un four tubulaire à 800°C à l'aide d'un courant gazeux d'azote (0,1 I/min) saturé en vapeur d'eau par bullage dans un bain d'eau distillée thermost~atée à 63°C durant une période variant de 3 à 12 heures permettant l'obtention de charbons actifs dans la gamme de taux d.'usure de 30% à 60%.
La figure 1 représente les étapes de ce procédé..
WO 01/36326 1 ~ PCT/FR00/03204 Les matériaux obtenus présentent des volumes adsorbables Wo allant de 0,25 cm3/g à 0,60 cm3/g correspondant respectivement à des tailles de micropores de 0,60 nm à 1,50 nm.
Ainsi pour une durée d'activation de 2 heures on obtient un taux d'usure de 13%. Le charbon actif présente une taille de pores distribuée de manière homogène autour de 0,6 nm, comme l'illustre la figure 2 et un volume microporeux de 0,2 cm3/g. Un tel charbon actif peut être utilisé comme tamis moléculaire.
L'obtention de charbons actifs fortement activés (80% de taux d'usure) conduit à des charbons actifs de volumes microporeux supérieurs à 0,8 cm3/g et de taille de pores de l'ordre de 2 à 3 nm.
Production de charbons actifs par activation par du dioxyde de carbone La procédure présentée dans l'exemple 1 a été répétée à
l'exception de la procédure d'activation qui est réalisée à 900°C
sous courant de dioxyde de carbone (0,5 I/min) durant une période permettant l'obtention de taux d'usure inférieur à 15% en masse.
La figure 3 résume schématiquement ce procédé.
Le charbon actif ainsi obtenu possède un volume microporeux de 0,20 cm3/g et une porosité essentiellement composée de micropores de taille comprise entre 0,3 nm et 0,5 nm. Ce type de microporosité dite à effet-de-porte confère à ce charbon actif une très forte sélectivité vis-à-vis de divers adsorbats.
La mise .en évidence d'une telle propriété est réaliséé par la technique de calorimétrie d'immersion dans divers liquides organiques de dimension moléculaire comprise entre 0,33 et 1,5 nm.
La distribution de la taille des pores est illustrée par la figure 4.
Production de charbons actifs de porosité homogène, à faible taille de pores et forte capacité d'adsorption par traitement par de la potasse Les procédures (1) et (2) de préparation d'un précurseur ex-brai concentré en molécules polyaromatiques présentées dans l'exemple 1 ont été répétées et le précurseur obtenu est mis en suspension dans une solution normale de potasse. Ce mélange s'effectue en présence d'un agent tensio-actif afin de faciliter la mise en suspension des particules de brai qui sont à l'origine hydrophobes. Ce mélange est déshydraté sous agitation durant 2 à.
3 heures et le brai imprégné obtenu est chauffé à 800°C sous flux d'azote (0,5 I/min) avec une vitesse de chauffe de 10°C/min dans une cellule en nickel. Après deux heures de traitement à cette température, le charbon actif obtenu est refroidi et mis en suspension dans l'eau en évitant tout contact ' avec l'air ambiant (une mise à l'air provoque une combustion spontanée du réactif).
Le charbon actif est alors_ filtré et rincé à l'eau jusqu'à obtention d'un filtrat de pH neutre:
La figure 5 résume les étapes de ce procédé.
Un tel charbon actif imprégné dans des conditions respectant une proportion massique de 1:1 entre le précurseur ex-brai et la potasse, conduit après une perte de masse de 15%, à un charbon actif dont la microporosité est centrée sur 0,6 nm, comme l'illustre la figure 6, et de volume microporeux Wo=0,5 cm3/g. II convient de remarquer la forfe capacité d'adsorption qui est environ le double de celle des charbons actifs de structure microporeuse semblablé.
L'augmentation des proportions massiques d'imprégnation jusqu'à des taux d'imprégnation de potasse de 1:4 ou plus, permet d'obtenir des charbons actifs dont le volume microporeux est supérieur à 1,3 cm3/g et des tailles de pores voisines de 2 nm.
Production de charbon actif à partir d'un brai distillé traité par de la potasse Un brai de houille de composition initiale y=84,5%, ~i=13,5%
et a=1,9% (insolubles à la quinoléine primaires), a été soumis dans un premier temps à un traitement thermique (2°C/min) sous atmosphère inerte (flux d'azote 0,5 I/min) à 470°C sans plateau de maturation. Ce traitement permet d'augmenter le taux initial de résines ~i sans pour autant développer trop de résines a. Le brai obtenu contient à ce stade du procédé 4% de résines a, 23,7% de résines ~i et 72,3% de résines y.
Ce traitement thermique est, du point de vue de la modification de la composition du brai, équivalent au traitement de l'exemple 1 (400°C 5 heures), il existe ainsi une possibilité de choix entre un procédé de traitement thermique avec plateau ou un procédé avec rampe thermique seule.
Le brai modifié est ensuite distillé sous pression réduite dans le but d'éliminer les résines y, 125 grammes de brai modifié sont introduits dans un réacteur de 500 millilitres et chauffés jusqu'à
380°C à une vitesse de 10°C/min. Après obtention d'un brai parfaitement fluide (vers 180°C dans notre cas), un vide dynamique (10 mmHg) âssuré par une~trompe à vide est créé dans le réacteur.
Les matières volatiles sont entraînées vers un condenseur par le biais d'une conduite thermostatée à 250°C. Durant toute la distillation, le brai est soumis à une agitation (mobile pompant à 4 pales inclinées, 300 tours/min) afin d'homogénéiser sa composition. On obtient un brai mésogénique de composition a=14% ~=62% y=24% et de densité d=1,344cm3/g. Le rendement global des étapes de traitement thermique et de distillation est alors de 60%.
L'activations de ce brai par la procédure présentée dans l'exemple 3, conduit à l'obtention de charbons actifs identiques aux matériaux obtenus par activation d'un brai extrait. Leurs propriétés sont présentées dans le tableau ci-après.
Production de charbon actif à partir d'un brai oxydé par bullage traité par de la potasse 500 grammes de brai , identique à celui de l'exemple 4, ont été broyés et introduits dans un réacteur de 1 litre en inox. Le brai est chauffé à 300°C à une vitesse de chauffe de 2°C/min et maturé
à cette température pendant une durée de 5 heures. Le bullage d'air (0,5 I/min) au sein du brai est assuré par un bulleur en inox fritté soudé à la base du réacteur tandis qu'une agitation mécanique, assurée par une turbine rushton à 4 pales associées à .
un ensemble de 4 contre-pales, garantit une répartition homogène du gaz réactif au sein du brai. Enfin, un thermocouple immergé, relié à un régulateur, permet de contrôler la température de maturation à + 1 °C.
L'agitation du brai et le bullage réactif débutent dès l'obtention d'un brai parfaitement liqûéfié, c'est-à-dire à partir dè
180°C.
Après maturation, l'a.gitation et le bullage sont arrêtés et le brai est refroidi jusqu'à température ambiante sous une atmosphère inerte. Le brai est ensuite broyé. Sa composition en résines est de 23,1% de résines a, 59,0% de résines ~i et 17,9% de résines y. Sa densité est de 1,32 cm3/g. Elle est par comparaison plus faible que celle des produits présentés dans les exemples 1 et 4 obtenus par des traitements thermiques à plus haute température. Le rendement global est 75%.
L'activation dè ce brai par la procédure présentée dans l'exemple 3 conduit à l'obtention de charbons actifs identiques à
ceux obtenus par activation d'un brai extrait.
Leurs propriétés sont présentées dans le tableau ci-après.
Tableau: Caractéristiques des charbons actifs des exemples 4 et 5 Distillation Bullage Exemple Exemple Taux Lo Wo V totalLo Wo V.total d'imprgnation 0,5 0,60 0,32 0,33 1 0,75 0,48 0,50 0,85 0,54 0,54 2 0,95 0,58 0,62 1,20 0,69 0,75 3 1,35 0,64 0,74 1,50 0,85 0,95 4 1,95 0,84 1,04 1,90 0,92 1,04 2,80 1,14 1,30 Wo: Volume microporeux en cm3/g Lo: Taille moyenne des pores en nm
Claims (19)
1. Procédé d'obtention de charbons actifs à partir d'un brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contenant moins d'environ 40% de résines de type .alpha., plus d'environ 40% de résines de type .beta. et entre environ 5 et 30% de résines de type .gamma.
par activation dudit brai éventuellement précédée par sa carbonisation.
par activation dudit brai éventuellement précédée par sa carbonisation.
2. Procédé selon la revendication 1 comprenant les étapes suivantes:
- mise en suspension du brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné dans une solution de potasse pour imprégnation jusqu'à l'obtention d'un précurseur imprégné, - déshydratation du précurseur imprégné, - chauffage du précurseur imprégné à une température comprise entre environ 300°C et 1000°C, et - lavage et séchage du charbon actif résultant.
- mise en suspension du brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné dans une solution de potasse pour imprégnation jusqu'à l'obtention d'un précurseur imprégné, - déshydratation du précurseur imprégné, - chauffage du précurseur imprégné à une température comprise entre environ 300°C et 1000°C, et - lavage et séchage du charbon actif résultant.
3. Procédé selon la revendication 1 comprenant les étapes suivantes:
- pré-oxydation du brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné à une température comprise entre 250 et 350°C, - carbonisation en atmosphère inerte à une température comprise entre environ 800 et 1000°C, - activation par un courant d'un gaz inerte saturé en vapeur d'eau, et - récupération du charbon actif.
- pré-oxydation du brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné à une température comprise entre 250 et 350°C, - carbonisation en atmosphère inerte à une température comprise entre environ 800 et 1000°C, - activation par un courant d'un gaz inerte saturé en vapeur d'eau, et - récupération du charbon actif.
4. Procédé selon l'une dés revendications 1 à 3 caractérisé
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contient entre environ 10 et 35% de résines de type .alpha., entre environ 50 et 70% de résines de type .beta. et entre environ 10 et 25% de résines de type .gamma..
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contient entre environ 10 et 35% de résines de type .alpha., entre environ 50 et 70% de résines de type .beta. et entre environ 10 et 25% de résines de type .gamma..
5. Procédé d'obtention de charbons actifs selon la revendication 1 caractérisé en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné contient environ 25 et 40%
de résines de type .alpha., entre environ 40 et 60% de résines de type .beta. et entre environ 15 et 30% de résines de type .gamma. et en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- oxydation du brai à une température comprise entre 200 et 400°C durant entre 10 min et 1 heure, - carbonisation sous atmosphère inerte, jusqu'à atteindre une température comprise entre 800 et 1000°C
- activation dans un courant de dioxyde de carbone à une température comprise entre environ 800 et 1000°C,et - récupération du charbon actif.
de résines de type .alpha., entre environ 40 et 60% de résines de type .beta. et entre environ 15 et 30% de résines de type .gamma. et en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- oxydation du brai à une température comprise entre 200 et 400°C durant entre 10 min et 1 heure, - carbonisation sous atmosphère inerte, jusqu'à atteindre une température comprise entre 800 et 1000°C
- activation dans un courant de dioxyde de carbone à une température comprise entre environ 800 et 1000°C,et - récupération du charbon actif.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par extraction sélective, des résines de type.
.gamma. non polymérisées dans le toluène, à partir d'un brai contenant de telles résines.
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par extraction sélective, des résines de type.
.gamma. non polymérisées dans le toluène, à partir d'un brai contenant de telles résines.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par distillation des résines .gamma. non polymérisées, à partir d'un brai contenant de telles résines.
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par distillation des résines .gamma. non polymérisées, à partir d'un brai contenant de telles résines.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par bullage d'air au sein d'un brai contenant des résines .gamma. non polymérisées.
en ce que le brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné est obtenu par bullage d'air au sein d'un brai contenant des résines .gamma. non polymérisées.
9 Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le brai est un brai de houille.
10. Brai partiellement mésophasé et partiellement mésogéné
caractérisé en ce qu'il contient entre environ 25 et 40% de résines de type .alpha., entre environ 40 et 60% de résines de type .beta. et entre environ 15 et 30% de résines de type .gamma..
caractérisé en ce qu'il contient entre environ 25 et 40% de résines de type .alpha., entre environ 40 et 60% de résines de type .beta. et entre environ 15 et 30% de résines de type .gamma..
11. Charbon actif caractérisé en ce qu'au moins 80% des micropores présentent une taille comprise entre environ 0,10 et 0,60 nm et un volume microporeux compris entre environ 0,10 et 0,30 cm3/g.
12. Charbon actif caractérisé en ce qu'au moins 80% des micropores présentent une taille comprise entre environ 0,4 et 0,8 nm et un volume microporeux compris entre environ 0,10 et 0,30 cm3/g .
13. Charbon actif caractérisé en ce qu'au moins 80% des micropores présentent une taillé comprise entre environ 0,5 et 0,9 nm et un volume microporeux compris entre environ 0,4 et 0,6 cm3/g.
14. Charbon actif caractérisé en ce qu'au moins 80% des micropores présentent une taille comprise entre environ 0,5 et 3 nm et un volume microporeux supérieur à environ 0,8 cm3/g .
15. Membrane de filtration caractérisée en ce que elle comprend du charbon actif selon l'une des revendications 11, 12 et 13.
16. Colonne de séparation caractérisée en ce qu'elle contient du charbon actif selon l'une des revendications 11, 12 et 13.
17. Elément de stockage de gaz caractérisé en ce qu'il contient du charbon actif selon la revendication 14.
18. Equipement de production de froid caractérisé en ce qu'il contient du charbon actif selon la revendication 14.
19. Matériau protecteur vis-à-vis de gaz contenant des substances radioactives, bactériologiques ou chimiques, ledit matériau protecteur comprenant au moins un charbon actif selon l'une des revendications 11 à 14.
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