Claims (1)
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Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Aktivkohlen aus synthetischen organischen Polymeren.
The invention relates to a new process for the production of activated carbons from synthetic organic polymers.
Es sind Verfahren zur Herstellung von Aktivkohlen aus pflanzlichen Rohstoffen wie Torf, Holz, Fruchtkerne oder Kohlen bekannt, wobei grundsätzlich nach zwei verschiedenen Methoden vorgegangen wird: a) Nach Durchlaufen der Karbonisierungsphase in inerter Atmosphäre und bei Temperaturen zwischen 200 und 600" C wird das Karbonisierungsprodukt mit wasserdampfbeladenem Stickstoff oder mit CO und CO2 bei Temperaturen zwischen 700 und 1200 C physikalisch aktiviert.
Processes for the production of activated charcoal from vegetable raw materials such as peat, wood, fruit kernels or charcoal are known, whereby basically two different methods are used: physically activated with steam-laden nitrogen or with CO and CO2 at temperatures between 700 and 1200 C.
b) Bevor Ausführung der Karbonisierung werden die Ausgangsmaterialien mit den bekannten chemischen Aktivierungsmitteln, wie Zinkchlorid, verschiedene Kaliumsalze, Phosphor- oder Schwefelsäure, imprägniert. Anschliessend an die Karbonisierung in einerter Atmosphäre findet, ebenfalls in inerter Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 200 und 600" C, eine chemische Aktivierung der Karbonisierungsprodukte statt.
b) Before the carbonization is carried out, the starting materials are impregnated with the known chemical activating agents, such as zinc chloride, various potassium salts, phosphoric or sulfuric acid. After the carbonization in an atmosphere, chemical activation of the carbonization products takes place, also in an inert atmosphere at temperatures between 200 and 600 "C.
Die Ausbeute liegt bei den meisten Verfahren zwischen
15 und 50%, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Rohstoffe. Der Aschegehalt solcher Aktivkohlen beträgt, je nach Ausgangsmaterialien, 0,5 bis 20 Gew. %, der Schwefelgehalt (Katalysatorgift) 0,01 bis 0,5 Gew. %. Die spezifischen Oberflächen der nach den üblichen Verfahren erhaltenen Aktivkohlen betragen im allgemeinen 50 bis 1200 m2/g, in Ausnahmefällen bis zu 1500 m2/g.
In most processes, the yield is between
15 and 50%, based on the weight of the raw materials used. The ash content of such activated carbons is, depending on the starting materials, 0.5 to 20% by weight, the sulfur content (catalyst poison) 0.01 to 0.5% by weight. The specific surface areas of the activated carbons obtained by the customary processes are generally 50 to 1200 m2 / g, in exceptional cases up to 1500 m2 / g.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Aktivkohlen vollständig oder teilweise aus synthetischen organischen Polymeren herzustellen, um auf diese Weise zu einer besseren Selektivität des Adsorptionsprozesses, bei einem Aschegehalt von weniger als 0,5 % und einer spezifischen Oberfläche von mehr als 2000 m2/g. zu gelangen und/oder mit einem solchen Verfahren einen Beitrag zur sinnvollen Wiederverwertung von unerwünschten Abfallstoffen, wie z. B. abgefahrene, nicht mehr verwendbare Autoreifen, zu leisten.
The present invention is based on the object of producing activated carbon completely or partially from synthetic organic polymers in order to improve the selectivity of the adsorption process, with an ash content of less than 0.5% and a specific surface area of more than 2000 m2 / G. to arrive and / or with such a process a contribution to the meaningful recycling of unwanted waste materials, such as. B. worn, no longer usable car tires to afford.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass man die Polymeren mit Zinkchlorid vermischt, anschliessend karbonisiert und dann aktiviert.
The method according to the invention is now characterized in that the polymers are mixed with zinc chloride, then carbonized and then activated.
Vorzugsweise vermischt man das trockene Zinkchlorid auf eine geeignete Art homogen mit den zu verarbeitenden Rohstoffen.
The dry zinc chloride is preferably mixed homogeneously with the raw materials to be processed in a suitable manner.
Als Rohmaterialien können insbesondere eingesetzt werden: reine (einheitliche) organische, synthetische Polymerisate mit polaren Struktureinheiten, wie z. B. Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril usw.
The following raw materials can be used in particular: pure (uniform) organic, synthetic polymers with polar structural units, such as. B. polyvinyl chloride, polyamide, polyester, polyacrylonitrile, etc.
Vorzugsweise enthalten sämtliche Polymerisatgemische einen Anteil von mindestens 10,0 Gew. % PVC oder Polyamid, und man verwendet vor allem solche Mischungen, wie z.
Preferably, all polymer mixtures contain a proportion of at least 10.0 wt.% PVC or polyamide, and mixtures such as.
PVC/Polystyrol, PVC/Polyamid/Polyäthylen, Polyamid/ Polystyrol usw.
PVC / polystyrene, PVC / polyamide / polyethylene, polyamide / polystyrene, etc.
Ebenfalls besteht die Möglichkeit, alte Autoreifen als Ausgangsprodukt anzuwenden, wobei diese aber keine Metalle enthalten dürfen.
It is also possible to use old car tires as a starting product, but these must not contain any metals.
Die oben erwähnten Rohmaterialien können zu einem beliebigen Anteil pflanzliche Zellulosematerialien, wie z. B.
Any proportion of the above-mentioned raw materials can be derived from vegetable cellulose materials such as e.g. B.
Holz, Papier oder Baumwolle, enthalten.
Wood, paper or cotton.
Die eingesetzte Menge Zinkchlorid beträgt gewöhnlich das 0,2- bis 1,5fache, vorzugsweise das 0,5- bis 1,2fache des Gewichts des Ausgangsmaterials. Eine bevorzugte Karbonisierung findet in inerter Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 100 und 500 C statt und dauert gewöhnlich 30 Minuten bis mehrere Tage. Die Aktivierungstemperaturen liegen vorzugsweise zwischen 500 und 900" C, und die Aktivierungsdauer kann zwischen 30 und 180 Minuten betragen.
The amount of zinc chloride used is usually 0.2 to 1.5 times, preferably 0.5 to 1.2 times the weight of the starting material. A preferred carbonization takes place in an inert atmosphere at temperatures between 100 and 500 C and usually lasts from 30 minutes to several days. The activation temperatures are preferably between 500 and 900 ° C., and the activation time can be between 30 and 180 minutes.
Die Anwendungsmöglichkeiten der auf die oben beschriebene Weise hergestellten Aktivkohlen sind grundsätzlich dieselben wie für Aktivkohlen aus pflanzlichen Rohstoffen, und vor allem dient die erfindungsgemäss hergestellte Aktivkohle als molekülselektives Filtermaterial.
The possible uses of the activated carbons produced in the manner described above are basically the same as for activated carbons from vegetable raw materials, and above all the activated carbon produced according to the invention serves as a molecule-selective filter material.
Beispiel 1
10 Gewichtsteile weichmacherfreies PVC-Pulver wurden mit 8 Gewichtsteilen trockenem Zinkchlorid vermischt und während 24 Std. von 150 auf 200 C aufgeheizt und anschliessend während 48 Std. bei 200 C belassen. Darauf wurde die Probe unter Stickstoff in 15 Minuten von 300 auf 500 C aufgeheizt und während 60 Minuten bei der Endtemperatur belassen. Die Kohlenstoffausbeute (Kohlenstoff in PVC = 100 betrugmehr als 95 %, der Aschegehalt weniger als 0,2% und die nach BET bestimmte spezifische Oberfläche 2250 m2/g.
example 1
10 parts by weight of plasticizer-free PVC powder were mixed with 8 parts by weight of dry zinc chloride and heated from 150 to 200 ° C. over 24 hours and then left at 200 ° C. for 48 hours. The sample was then heated from 300 to 500 ° C. in 15 minutes under nitrogen and left at the final temperature for 60 minutes. The carbon yield (carbon in PVC = 100 was more than 95%, the ash content less than 0.2% and the BET specific surface area 2250 m2 / g.
Beispiel 2
3 Gewichtsteile PVC-Pulver wurden mit 2 Gewichtsteilen Polystyrol-Granulat und 5 Gewichtsteilen trockenem Zinkchlorid vermischt und unter Stickstoff während 12 Stunden von 180 auf 300 C, und in 1 Stunde von 300 auf 600" C aufgeheizt und während 45 Minuten bei der Endtemperatur belassen. Die Kohlenstoffausbeute betrug 72%, der Aschegehalt weniger als 0,5% und die nach BET bestimmte spezifische Oberfläche 1280 m2/g.
Example 2
3 parts by weight of PVC powder were mixed with 2 parts by weight of polystyrene granules and 5 parts by weight of dry zinc chloride and heated under nitrogen from 180 to 300 ° C. for 12 hours and from 300 to 600 ° C. in 1 hour and left at the final temperature for 45 minutes. The carbon yield was 72%, the ash content was less than 0.5% and the BET specific surface area was 1280 m2 / g.
Beispiel 3
10 Gewichtsteile Autoreifen (inkl. Textileinlage, ohne Drähte) wurden mit 6 Gewichtsteilen trockenem Zinkchlorid vermischt und unter Stickstoff während 12 Stunden von 150 auf 250 C, und in 2 Stunden von 250 auf 550" C aufgeheizt und während 60 min bei einer Endtemperatur belassen. Die Ausbeute betrug 55%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Materials. Die spezifische Oberfläche betrug 850 m2/g.
Example 3
10 parts by weight of car tires (including textile insert, without wires) were mixed with 6 parts by weight of dry zinc chloride and heated under nitrogen from 150 to 250 ° C. for 12 hours and from 250 to 550 ° C. in 2 hours and left at a final temperature for 60 minutes. The yield was 55%, based on the weight of the material used, and the specific surface area was 850 m2 / g.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle aus synthetischen organischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, dass man die Polymeren mit Zinkchlorid vermischt, anschliessend karbonisiert und dann aktiviert.
PATENT CLAIM 1
Process for producing activated carbon from synthetic organic polymers, characterized in that the polymers are mixed with zinc chloride, then carbonized and then activated.
UNTERANSPRoCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterialien synthetische organische Polymerisate mit polaren Struktureinheiten verwendet, wie z. B. Polyvinylchlorid, Polyamide oder Polyester.
SUBClaims
1. The method according to claim I, characterized in that synthetic organic polymers with polar structural units are used as starting materials, such as. B. polyvinyl chloride, polyamides or polyester.
2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterial eine Mischung verwendet, die mindestens 10 Gew. % Polyvinylchlorid oder Polyamid enthält.
2. The method according to dependent claim 1, characterized in that the starting material used is a mixture which contains at least 10% by weight of polyvinyl chloride or polyamide.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterialien abgefahrene, von Metallen befreite Autoreifen verwendet.
3. The method according to claim I, characterized in that used car tires freed from metals are used as starting materials.
4. Verfahren nach Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmaterialien einen beliebigen Anteil pflanzlicher Zellulosematerialien, wie z. B. Holz, Papier oder Baumwolle, enthalten.
4. The method according to dependent claims 1 to 3, characterized in that the starting materials contain any proportion of vegetable cellulose materials, such as. B. wood, paper or cotton.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man, bezogen auf das Ausgangsmaterial, die 0,2- bis 1,5fache Gewichtsmenge an trockenem Zinkchlorid verwendet.
5. The method according to claim I, characterized in that, based on the starting material, 0.2 to 1.5 times the amount by weight of dry zinc chloride is used.
6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Karbonisierung in inerter Atmosphäre bei Temperaturen von 100-500 C 30 Minuten bis mehrere Tage lang durchgeführt wird.
6. The method according to claim I, characterized in that the carbonization is carried out in an inert atmosphere at temperatures of 100-500 C for 30 minutes to several days.
7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung in inerter Atmosphäre bei
7. The method according to claim I, characterized in that the activation in an inert atmosphere
Temperaturen von 500-900 C 30-180 Minuten lang ausgeführt wird.
Temperatures of 500-900 C for 30-180 minutes.
8. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Anwesenheit von Schwefel in den Ausgangsmaterialien die erhaltene Aktivkohle zusätzlich mit verdünnter HCI auswäscht.
8. The method according to claim I or dependent claim 3, characterized in that, if sulfur is present in the starting materials, the activated carbon obtained is additionally washed out with dilute HCl.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung der nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenen Aktivkohle als molekülselektives Filtermaterial.
PATENT CLAIM II
Use of the activated carbon obtained by the process according to claim I as a molecule-selective filter material.