CS218020B1 - Způsob přípravy sorbentú na bázi aktivního uhlíku na nosném skeletu práškovité dřevní hmoty - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu přípravy soťbentu na bázi aktivního uhlí o velikosti částic 1 až 1000 mm na nosném skeletu práškovité dřevní hmoty o velikosti částic 3 až 360 μΐη. Vzniklý sorbent vytváří velký stykový povrch a je vhodný zejména při použití při náplavové filtraci. Způsob přípravy sorbentu na bázi aktivního uhlíku na nosném skeletu práškovité dřevní hmoty spočívá v tom, že vodná suspenze obou složek s obsahem pevných částic 0,5 až 10 % hmotnosti se uvádí do styku s koagulační kapalinou, vykazující vůči směsi uhlík — práškovitá dřevní hmota vyšší smáčivost než voda, v hmotovém poměru 1 : 1 až 1 : 8 za vzniku aglomerátů, které se oddělí od vody, zbaví koagulační kapaliny a upravují tvářením.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy sorbentu na bázi aktivního uhlí práškovité dřevní hmoty, popř. dřevného obrusu, kde aktivní uhlí o velikosti částic 1 až 1000 nm je vázáno na pevný skelet práškovité dřevní hmoty o velikosti částic 3 až 360 μηι. Takto připravený sorbent, který je schopen vytvořit v důsledku mdlých základních částic velký stykový povrch, což má za následek dosažení rovnovážného stavu mezi sorbentem a absorptivem v řádově kratším čase než při použití sorbentu o větším zrnění, lze odstraňovat po desaktivaci filtrací, nebo podle charakterů absorptiva flotací, sedimentací apod. Přit odstraňování sorbentu s absorptivem filtrací se vytváří v důsledku přítomnosti práškovité dřevní hmoty stavba pevného skeletu, který zabraňuje degradaci tvaru odfiltrovaných mikroskopických částic sorbentu s absorptivem a tím zabraňuje vytvoření filtračního koláče s vysokým hydraulickým odporem. Vzrůst tlakové ztráty s nárůstem výšky filtračního' koláče při tomto způsobu filtrace za optimálních poměrů je lineární. Doba filtrace, průtokový výkon, čiřicí faktor, hloubka filtrace a další určující ukazatele jsou závislé na velikosti a typu aktivního uhlíku i dřevní hmoty a sekundárně jsou ovlivňovány typem absorptiva.

Při odstraňování uvedené sorpční hmoty flotací, dochází v důsledku přítomnosti práškovité dřevní hmoty k vytvoření vloček systému uhlík, dřevní hmota, absorptiv o velikosti poloměru schopné na svém povrchu vázat adhezními silami flotační bublinku vzduchu a vytvářet flotační pěnu.

Uvedený sorbent lze použít pro tzv. náplavovou filtraci k odstranění pevných, amorfních a koloidních látek i látek schopných sorpce na aktivním uhlíku postupem, kdy na filtrační přepážce se vytvoří základní naplav ze sorpčního materiálu podle vynálezu a dále se k filtrované kapalině kontinuálně nebo diskontinuálně . dávkuje sorbent připravený podle vynálezu, čímž dochází k neustálému obnovování filtrační mezistěny s přibližně stejnou strukturou, pro kterou je charakteristický lineární nárůst hydraulického odporu a vysoký stupeň prosazení.

Sorbent výše uvedených vlastností na bázi aktivního uhlíku na nosném skeletu práškovité dřevní hmoty se výhodně připraví způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vodná suspenze uhlíku a práškovité dřevní hmoty o velikosti částic uhlíku od 1 do 1000 nm, výhodně od 2 do 10 nm a částic práškovité dřevní hmoty od 3 do 360 μΐη, výhodně od 60 do 160 μΐη, s hmotn. obsahem pevných částic v suspenzi 0,5 až 10 %, výhodně 1 až 3 %, se uvádí do intenzivního styku s koagulační kapalinou, vykazující vůči směs uhlík — práškovitá dřevní hmota vyšší smáčivost než voda a jejíž hodnota mezipovrchového napětí vůči vodě je vyšší než 5 niN/m, ve hmotnostním poměru uhlíku s práškovitou dřevní hmotou ke koagulační kapalině 1 : 1 až 1 : 8, výhodně 1 : 2 až 1 : 4, za vzniku aglomerátů skládající se ze směsi uhlíku, práškovité dřevní hmoty a koagulační kapaliny, které se oddělí od vody, dále zbavují koagulační kapaliny stripováním vodní párou nebo sušením a upravují tvářením.

Intenzita styku parní směsi voda, uhlík, práškovité dřevní hmota a koagulační kapalina je charakterizována energií dodanou do systému od 300 do 9000 kJ/jm³ směsi a Re bezrozměrným kritériem v hodnotě 10³ až 5 .10⁽ⁱ. Vzniklé aglomeráty se mohou dále zhutňovat do tvaru granulí v hydraulicky rovnoměrném turbulentním toku s vodou o hodnotě Re bezrozměrného kritéria Re 10⁵ až 5 . 10°, výhodně řízeném ve směru rotační spirály, a energií dodanou do systému 600 až 12 000 kj/m³ suspenze.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že při použití koagulačních kapalin vytvářejících vůči suspendovaným látkám menší styčné napětí, např. uhlovodíky nebo chlorované uhlovodíky, výhodně s bodem varu do 140 °C, získá se tímto způsobem sorbent na skeletu práškovité dřevní hmoty ve formě aglomerátů snadno oddělitelných od vody, které po zbavení koagulantu lze použít jako sorpčního filtračního a kleračního činidla, a to jak v homogenizováném systému čištěná kapalina — sorbent, tak v systému, kde sorbent tvoří pevnou vrstvu, přes kterou protéká čištěná kapalina. Izolované aglomeráty lze dále zpracovat na požadovanou formu tvarováním, nebo po jejich vysušení tabletací na tabletovacích a tvářecích strojích.

Regenerace koagulantu z aglomerátů po jejich oddělení od vody, např. na vibračních, rotačních sítech, nebo prostým oddělením z hladiny vody se výhodně provádí stripováním vodní párou při teplotě 60 až 160 °C, kdy lze pracovat za atmosférického tlaku i zvýšeného tlaku za použití směšovacích kondenzátorů pro kondenzaci par.

Takto získaný sorbent obsahuje 5 až 85 proč. hmotnosti vlhkosti a méně než 0,5 % hmotnosti koagulantu, a lze jej výhodně použít pro sorpční procesy vodných roztoků, emulzí a suspenzí a filtraci vodných roztoků suspenzí, emulzí nebo jejich kombinací.

Suchý sorbent, zbavený koagulační kapaliny i vody, se získá sušením v proudu plynu a to buď sušením po vystripování koagulantu vodní párou, výhodně při jednom průchodu při teplotě 80 až 220 °C, nebo sušením původních aglomerátů po izolaci od vody v proudu inertního plynu v uzavřeném okruhu při teplotě 40 až 400 °C, výhodně při 180 až 250 °C s kondenzací par koagulantu a vody.

Pro sorbent připravený podle vynálezu za použití koagulantu s následným jeho vystripováním párou, nebo vysušením v proudu plynu je charakteristické, že v průběhu jeho dalšího použití a to jak ve formě sus218020 pendované, nebo jako filtrační vrstva, sorbent — aktivní uhlík a práškovitá dřevní hmota, vytváří systém s vysokou sorpční účinností s pevnou porézní stavbou, která vykazuje nízký hydraulický odpor.

Příklad 1

K vodní suspenzi aktivního uhlíku z vypírání plynu získaného nedokonalým spalováním mazutu v kyslíkopární směsi s obsahem uhlíku 1,5 % hmotnosti se přidá práškovitá dřevní hmota v množství 1,5 %’ hmotnosti, vztaženo na suspenzi uhlíku. Takto připravená směs se nastřikuje do koagulačního zařízení tvořeného průtočnou míchanou nádobou s turbinovým míchadlem otáčejícím se rychlostí 780 otáček za minutu s průměrnou dobou zdržení 5 minut a turbulencí vyjádřenou Re kritériem v hodnotě 2.105. j_ak₀ koagulační kapaliny se použije perchloru (chlorovaný etylén) v poměrovém množství vodní suspenze ke koagulantu 15 :

: 1, tj. 450 g suspendovaných látek na 1000 gramů perchloru.

Získají se aglomeráty o velikosti 0,1—3 milimetry, které se stripují v diskontinuální koloně vodní párou při teplotě 105 °C. Získá se sorbent ve tvaru hrudek s obsahem vlhkosti 60 % hmotnosti.

Příklad 2

Vodná suspenze uhlíku z vypírání synplynu s obsahem 1,6 % hmotnosti uhlíku se homogenně smísí s práškovou dřevní hmotou v množství 18 g na 1000 g suspenze uhlíku. Tato směs se přivádí kontinuálně do míchané průtočné uzavřené nádoby s lopatkovitým míchadlem otáčejícím se rychlostí 940 otáček za minutu s intenzitou míchání odpovídající Re kritérium 6.10⁵, a dobou zdrženi 30 s. Do míchané nádobky se paralelně přivádí koagulant, benzinová frakce s destilačním rozmezím 60 až 80 °C v objemovém poměru homogenní suspenze ke koagulantu 1 : 0,18 což odpovídá poměru

3,7 g koagulantu na 1 g suspendovaných látek. Vzniklé aglomeráty s vodou se dále vedou do spodní částí mezikruží tvořeného systémem statického a rotačního válce, kterým se vytváří turbulence v mezikruží charakterizovaná Re 10⁶.

V důsledku hydrodynamiky toku dojde k zhmotnění původních aglomerátů do tvaru granují. Obsah vody zadržovaný v porézní hmotě aglomerátů se sníží z 30 % hmotnosti na 5 % hmotnosti v granulátu.

Granulát se stripuje vodní párou ve stripovací koloně a dosouší proudem vzduchu při teplotě 140 °C.

Příklad 3

a) Sorbent připravený postupem uvedeným v příkladu 2;

bj Původní vodná suspenze uhlíku s obsahem 1,6 % hmotnosti;

cj Suspenze práškovité dřevní hmoty ve vodě s obsahem 1,6 % hmotnosti byly podrobeny filtračním zkouškám;

Filtrace probíhala za konstantního Δρ a měřena byla závislost množství filtrátu na čase. Z naměřených hodnot byly vypočítány potřebné konstanty pro rovnice koláčové filtrace a vypočten čas potřebný pro získání 100 ml filtrátu při Δρ = 25 kPa. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce.

vzorek doba potřebná pro přefiltrování 100 ml filtrátu τ [min]

a] Sorbent 1,5

b] Suspenze uhlíku 8,4 cj Suspenze obrusu 1,1

Claims (3)

1. Způsob přípravy sorbentu na bázi aktivního uhlíku na nosném skeletu práškovité dřevní hmoty, vyznačený tím, že vodná suspenze uhlíku a práškovité dřevní hmoty o velikosti částic uhlíku od 1 do 1000 nm, výhodně od 2 do, 10 nm a částic práškovité dřevní hmoty od 3 do 360 μΐη, výhodně od 60 do 160 μΐη s hmotn. obsahem pevných částic v suspenzi 0,5 až 10 %, výhodně 1 až 3 % se uvádí do inertního styku s koagulační kapalinou, vykazující vůči směsi uhlík — — práškovitá dřevní hmota vyšší smáčivost než voda a jejíž hodnota mezipovrchového· napětí vůči vodě je vyšší než 5 mN/m ve hmotnostním poměru uhlík s práškovitou dřevní hmotou ke koagulační kapalině 1 : 1 až 1 : 8, výhodně 1 : 2 až 1 : 4, za vzniku aglomerátů skládajících se ze směsi uhlíku, práškovité dřevní hmoty a koagulační kapaliny, které se oddělí od vody, dále zbavují koagulační kapaliny stripováním vodní párou nebo sušením a upravují tvářením.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že intenzita styku fází směsi voda, uhlík, práškovitá dřevní hmota a koagulační kapalina je charakterizována dodanou energií do systému od 300 do 9000 kj/m² směsi a bezrozměrným kritériem Re v hodnotě 10³ až 5.10⁶.

3. Způsob podle bodu 2 vyznačený tím, že vzniklé aglomeráty se dále zhutňují do tvaru granulí v hydraulicky rovnoměrném turbulentním toku s vodou o hodnotě bezrozměrného kritéria Re 10⁵ až 5.10⁶, výhodně řízeném ve směru rotační spirály.