CS258110B2 - Method of adsorbent production for principal air components separation - Google Patents
Method of adsorbent production for principal air components separation Download PDFInfo
- Publication number
- CS258110B2 CS258110B2 CS128182A CS128182A CS258110B2 CS 258110 B2 CS258110 B2 CS 258110B2 CS 128182 A CS128182 A CS 128182A CS 128182 A CS128182 A CS 128182A CS 258110 B2 CS258110 B2 CS 258110B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- adsorbent
- rock
- air
- production
- mordenite
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu výroby adsorbentu pro oddělování hlavních složek vzduchu; adsorbent se vyrábí z rhiolitových turfů, obsahujících mordenit, přičemž zpracováním podle vynálezu se má u tohoto druhu horniny dosáhnout intenzivnější adsorpce dusíku než kyslíku. Upravená hornina je potom vhodná pro- náplň adsorpčních jednotek pro výrobu kyslíku a/nebo dusíku, popřípadě plynů, obohacených kyslíkem a/ /nebo dusíkem ze vzduchu.The invention relates to a process for the production of an adsorbent for separating the main air components; the adsorbent is produced from rhiolite turf containing mordenite, and the treatment according to the invention is intended to achieve more intense nitrogen adsorption than oxygen in this type of rock. The treated rock is then a suitable charge of adsorption units for the production of oxygen and / or nitrogen or gases enriched with oxygen and / or nitrogen from the air.
Dosud se pro tyto účely používá především zeolitů, které jsou již delší dobu využívány pro selektivní oddělování molekul s rozdílnou velikostí, přičemž se využívá schopnosti zeolitů působit jako molekulové síto.To date, mainly zeolites have been used for these purposes, which have long been used for the selective separation of different sized molecules, utilizing the ability of zeolites to act as molecular sieves.
>Pro oddělování plynných složek s malým rozdílem velikostí molekul, například pro oddělování kyslíku a dusíku, je třeba použít adsorbent, který adsorbuje více jednu z těchto složek a ostatní složky jsou zadržovány méně. Pro tento účel je možno upravit některé syntetické zeolity nebo horniny, obsahující přírodní zeolity, které jsou potom vhodné pro selektivní adsorpci dusíku ze vzduchu a mohou být základem pro vypracování účinné adsorpční technologie pro oddělování složek vzduchu.> For the separation of gaseous components with small molecular size differences, for example for the separation of oxygen and nitrogen, an adsorbent must be used which adsorbs more of one of these components and the other components are retained less. For this purpose, some synthetic zeolites or rocks containing natural zeolites may be provided, which are then suitable for the selective adsorption of nitrogen from the air and may be the basis for developing an effective adsorption technology for separating the air components.
Známé způsoby oddělování složek plynných směsí pomocí adsorpce plynu jsou zpravidla založeny na změně adsorpční schopnosti adsorbentu v závislosti na změnách teploty nebo tlaku. Při oddělování složek vzduchu je dosahován požadovaný účinek převážně změnou tlaku vzduchu a krátkou dobou adsorpce a desorpce. Patentové spisy, popisující tuto metodu s působením kolísajícího tlaku a zařízení к provádění těchto postupů, uvádějí rovněž některé adsorbenty, použitelné pro dělení vzduchu.Known methods for separating components of gaseous mixtures by means of gas adsorption are generally based on a change in the adsorption capacity of the adsorbent as a function of changes in temperature or pressure. In separating the air components, the desired effect is achieved mainly by changing the air pressure and short adsorption and desorption times. The patents describing this method under varying pressure and apparatus for carrying out these processes also disclose some adsorbents useful for air separation.
Například DE-PS č. 1 265 724 uvádí jako vhodný adsorbent pro selektivní oddělování dusíku ze vzduchu A-zeolit, působící jako syntetické molekulové síto. Také řešení podle DE-PS č. 2 312 71'0 používá jako adsorbentu zeolitů s určitou krystalickou strukturou, například Ca-Ajzeolitu.For example, DE-PS No. 1,265,724 discloses A-zeolite acting as a synthetic molecular sieve as a suitable adsorbent for selectively separating nitrogen from air. Also the solution according to DE-PS No. 2 312 71'0 uses zeolites with a certain crystalline structure, for example Ca-A , zeolite as adsorbent.
Tato řešení uvádějí jako použitelné adsorbenty běžně vyráběné syntetické zeolity a nezabývají se zvyšováním selektivity adsorbentů, aby se celý proces stal efektivnějším a účinnějším. Jiná řešení se zaměřují na náhradu poměrně drahých syntetických zeolitů levnějšími adsorbenty,, například některými druhy rozmělněných a tepelně upravených hornin.These solutions list commonly used synthetic zeolites as useful adsorbents and do not deal with increasing the selectivity of adsorbents to make the process more efficient and effective. Other solutions aim at replacing relatively expensive synthetic zeolites with cheaper adsorbents, for example, by some types of ground and heat treated rocks.
Úkolem vynálezu je vyřešit způsob výroby takového adsorbentu, jehož selektivní adsorpční schopnost by byla vůči dusíku podstatně zlepšena ve srovnání se známými adsorbenty, používanými к rozkladu vzduchu a který by mohl být vyráběn jednoduchým a hospodárným postupem z minerálních surovin.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process for the production of such an adsorbent whose selective adsorption ability to nitrogen is substantially improved compared to known adsorbents used for air decomposition and which can be produced in a simple and economical manner from mineral raw materials.
Tento úkol je vyřešen způsobem výroby adsorbentu pro dělení hlavních složek vzduchu z horniny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na horninu, obsahující v hmotnostním množství4 25 až 100 procent mordenitu a popřípadě dalších zeolitů a/nebo krystalických, případně amorfních minerálních složek, mající průměr pórů od 7,5 nm až 7 50Ό nm a objem pórů 0,38 cm/g, působí roztokem nebo taveninou, obsahující kovové ionty, zejména ionty sodíku, při teplotě 290 až 400 К a takto získaná látka s vyměněnými ionty se aktivuje při 600 až 900 К vakuováním nebo přiváděním aktivačního plynu.This object is solved by a method for producing an adsorbent for separating the main constituents of air from the rock of the invention, whose principle consists in that the rock containing an amount of 4 25 to 100 percent of the mordenite and, optionally, other zeolites and / or crystalline or amorphous mineral components having a pore diameter of from 7.5 nm to 7550 nm and a pore volume of 0.38 cm / g, are treated with a solution or melt containing metal ions, in particular sodium ions, at a temperature of 290 to 400 K and the ion exchange substance thus obtained is activated at 600 to 900 K by vacuuming or supplying the activation gas.
V konkrétním výhodném provedení způsobu podle vynálezu se hornina, obsahující alespoň částečně mordenit, se před nebo po výměně iontů rozmělní na částice a takto získaná látka se potom granuluje za případného přidání pojivá.In a particular preferred embodiment of the process according to the invention, the rock containing at least partially mordenite is ground to particles before or after the ion exchange, and the substance thus obtained is then granulated with optional addition of a binder.
Adsorbent získaný způsobem podle vynálezu má ve srovnání s dosud známými adsorbenty výhodu především v tom, že adsorpce probíhá v důsledku specifické struktury adsorbentu podle vynálezu mnohem rychleji stejně jako následná desorpce. Příprava adsorbentu způsobem podle vynálezu je velmi jednoduchá a adsorbent se vyrábí z levných základních surovin. Adsorbent takto vyrobený je zvláště vhodný pro oddělování základních složek vzduchu od sebe.The adsorbent obtained by the process according to the invention has the advantage, in comparison with the previously known adsorbents, that the adsorption proceeds much faster as well as the subsequent desorption due to the specific structure of the adsorbent according to the invention. The preparation of the adsorbent by the process according to the invention is very simple and the adsorbent is produced from cheap basic raw materials. The adsorbent thus produced is particularly suitable for separating the constituent air components from one another.
Způsobem podle vynálezu je možno například zpracovávat horniny z Tokajského pohoří, ze kterých měl například vybraný vzorek následující chemické složení:By the method according to the invention it is possible, for example, to treat rocks from the Tokaj Mountains, from which, for example, the selected sample had the following chemical composition:
Tabulka ITable I
Chemické složení vzorku horninyChemical composition of rock sample
Hodnoty difrakce rentgenového záření při průchodu horninou jsou uvedeny v tabulce II. Z refraktogramu rentgenového záření je možno zjistit, že hornina obsahuje mordenit, který je podmínkou pro výrobu adsorbentu způsobem podle vynálezu a který má být v hornině obsažen nejméně v hmotnostním množství 25 °/o.X-ray diffraction values as they pass through rock are given in Table II. The X-ray refractogram shows that the rock contains mordenite, which is a prerequisite for the production of the adsorbent according to the method of the invention, and which is to be contained in the rock at least 25% by weight.
Tabulka IITable II
Základní difrakční čáry rentgenového záření vzorku horniny d/А/ I/Io + Basic X-ray diffraction lines of rock sample d / А / I / I o +
13,552013.5520
9,05609.0560
6.57506.5750
6,05106.0510
5,79205.7920
4,51404.5140
4,25—4,25—
3,98603.9860
3,77—3,77—
3.64103.6410
3,471003,47100
3,39603.3960
3,35—3.35—
3,22803.2280
3,192,8930 + relativní intenzity čár, charakteristické pro mordenit3,192,8930 + relative line intensities characteristic of mordenite
Chemické složení horniny a rentgenové difraktogramy hornin použitelných к provádění způsobu podle vynálezu se mohou více či méně odchylovat od hodnot, uvedeiných v tabulkách I а II.The chemical composition of the rock and the X-ray diffraction patterns of the rocks usable for carrying out the process according to the invention may deviate more or less from the values given in Tables I and II.
Horniny, které jsou vhodné pro výrobu adsorbentu způsobem podle vynálezu, mohou obsahovat v množství 0,5 až 2,4 miliekvivalentu na gram takové kationty, které mohou být nahrazeny jinými kationty působením roztoku nebo taveniny, obsahující kovové ionty nebo ionty NHd, na horninu.The rocks which are suitable for the production of the adsorbent by the process according to the invention may contain, in an amount of 0.5 to 2.4 milliequivalents per gram, those cations which can be replaced by other cations by treating the rock with a solution or melt containing metal ions or NHd ions.
Při zpracovávání horniny ve formě drtě s vybranou zrnitostí roztokem, obsahujícím sodíkové ionty, popřípadě taveniinou se stejným obsahem iontů, může být za určitých podmínek dosaženo zvýšení obsahu sodíkových iontů oproti obsahu jiných alkalických iontů a iontů alkalických zemin. Při výměně iointů je možno kromě sodíku používat také draslíku, vápníku, hořčíku, železa, barya, stroncia nebo jiného kovového prvku. Takto předem zpracovaný prvek musí být před použitím ve formě adsorbentu aktivován.When treating the rock in the form of a pulp with a selected grain size with a solution containing sodium ions or a melt with the same ion content, under certain conditions an increase of the sodium ion content can be achieved compared to the content of other alkaline ions and alkaline earth ions. In addition to sodium, potassium, calcium, magnesium, iron, barium, strontium or other metallic elements can also be used for ion exchange. The pretreated element must be activated before being used as an adsorbent.
V průběhu aktivace ztrácí hornina a tím také mordenit vodu, takže póry jsou lépe připraveny pro adsonpci. Dehydratace horniny je možno dosáhnout jejím zahřátím na teplotu nejméně 600 K, přičemž účinek se zvýší současným snížením okolního tlaku nebo ofukováním proudem inertního plynu. Aktivace se nemá provádět za teplot vyšších, než 900 K, protože při vyšších teplotách může dojít к narušení struktury morde.nitu a tím к podstatnému snížení jeho adsorpční schopnosti.During activation, the rock and thus also mordenite lose water, so that the pores are better prepared for adhesion. Dehydration of the rock can be achieved by heating it to a temperature of at least 600 K, the effect being enhanced by simultaneously reducing the ambient pressure or blowing it with a stream of inert gas. Activation should not be carried out at temperatures higher than 900 K, because at higher temperatures the structure of the morde.nitus may be compromised and thus its adsorptive capacity may be significantly reduced.
Příklad 1 g zrnité frakce rhiolitového turfu o velikosti zrn 1,0 až 1,6 mm, obsahujícího v hmotnostním množství 50 % mordenitu a pocházejícího z Tokajského pohoří, bylo zahříváno v 60 ml IN rozteku NaCl pod zpětným chladičem po dobu 4 hodin, načež byl roztok nahrazen čerstvým solným roztokem, který byl zahříván další 4 hodiny. Roztok byl dekantován a vzorek byl promýván destilovanou vodou.EXAMPLE 1 g of a 1.0 to 1.6 mm grain size rhiolite turf granule containing 50% by weight of mordenite and originating in the Tokaj Mountains was heated in 60 ml of 1N NaCl solution under reflux for 4 hours, whereupon solution was replaced by fresh saline, which was heated for an additional 4 hours. The solution was decanted and the sample was washed with distilled water.
Takto zpracovaná horninová drť byla potom vystavena při teplotě 600 К podtlaku 101 Pa po dobu 8 hodin. Adsorpční kapacita takto připraveného adsorbentu dosahovala při 293 К a tlaku 105 Pa u kyslíku 0,16 mmolů/g a u dusíku 0,76 mmolů/g.The treated rock pulp was then subjected to a vacuum of 10 1 Pa at a temperature of 600 K for 8 hours. The adsorption capacity of the thus prepared adsorbent at 293 K and the pressure of 10 5 Pa for oxygen was 0.16 mmol / g nitrogen and 0.76 mmol / g.
Příklad 2Example 2
К 10 g zrnité frakce rhiolitového turfu s velikostí zrn 250 až 400 μΐη, obsahujícího v hmotnostním množství 50 % mordenitu, bylo přidáno 60 ml koncentrovaného roztoku NaCl a roztok se vařil pod zpětným chladičem po dobu 4 hodin. Roztok se potom dekantoval, к hornině se přidalo stejné množství čerstvého roztoku a směs se potom zahřívala po dobu 4 hodin. Vzorek se dekantoval, vysušil a použil jako· náplň plynové chromatografické kolony, kde se postupně zahřál na 600 К a ina této teplotě se udržoval po dobu 4 hodin, přičemž kolonou se po tuto dobu nechal procházet dusík.To 10 g of a 250-400 μΐη rhiolite grain granule fraction containing 50% mordenite by weight, 60 ml of a concentrated NaCl solution was added and the solution was refluxed for 4 hours. The solution was then decanted, an equal amount of fresh solution was added to the rock, and the mixture was then heated for 4 hours. The sample was decanted, dried, and used as a gas chromatography column, where it was gradually heated to 600 K and held at this temperature for 4 hours while nitrogen was passed through the column.
Kolona s takto aktivovaným adsorbentem byla vložena do plynového chromatografu, ve kterém proběhlo při teplotě 293 К tepelné ustálení a do chromatografu byl potom přiveden vzorek vzduchu v množství 1 ml, přicházející v héliu jako nosném plynu, přiváděném rychlostí 20 ml/min. U vzorku vzduchu se dosáhlo dělicí hodnoty 35 s za minutu, což je podstatně více než při výměně iontů u dosud používaných adsorbentů.The adsorbent-activated column was loaded into a gas chromatograph, at which temperature stabilized at 293K, and a 1 ml sample of air coming in helium as a carrier gas was fed to the chromatograph at a rate of 20 ml / min. For the air sample, a separation value of 35 s per minute was achieved, which is significantly more than the ion exchange of the adsorbents used hitherto.
Příklad 3Example 3
Pomocí zrnité frakce rhiolitového turfu, u kterého proběhla výměny iontů a který byl aktivován při teplotě 650 К a tlaku 100 kPa v suchém vzduchu, byla připravená při pokojové teplotě směs plynů, obsahující 95 procent kyslíku. Tato plynná směs byla připravována pomocí zařízení, obsahujícího válcovou kolonu s výškou 2 m a vnitřním průměrem sloupce 3 cm, ve které byla uložena náplň 3 kg adsorbentu. Zařízení pracuje plynulým provozním režimem, při kterém se nejprve sníží tlak uvnitř kolony na 1 kPa, načež se kolona naplní předsušeným vzduchem na tlak 400 kPa a potom se ode258110 bírá plyn, obohacený kyslíkem, až tlak poklesne na 350 kPa.A gas mixture containing 95 percent oxygen was prepared at room temperature using a granular fraction of ion exchange exchanged rhiolite activated at a temperature of 650 K and a pressure of 100 kPa in dry air. This gaseous mixture was prepared by means of a device comprising a cylindrical column of 2 m height and an inner diameter of a column of 3 cm in which a 3 kg load of adsorbent was loaded. The apparatus operates in a continuous mode of operation in which the pressure inside the column is first reduced to 1 kPa, after which the column is filled with pre-dried air to a pressure of 400 kPa, and then oxygen-enriched gas is taken up from 258110 until the pressure drops to 350 kPa.
Způsobem podle vynálezu je možno připravovat adsonbent, který je potom využitelný pro výrobu kyslíku nebo pro obohacování vzduchu kyslíkem a který tak pomáhá řešit různé průmyslové, zemědělské i ekologické úkoly.The process according to the invention makes it possible to prepare an adsonbent which can then be used for the production of oxygen or for the enrichment of the air with oxygen, thus helping to solve various industrial, agricultural and environmental tasks.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU44181A HU184947B (en) | 1981-02-24 | 1981-02-24 | Process for preparing adsorbents for the separation of gaseous mixtures containing oxygen and nitrogen from rhyolite tuffs containing mordenite |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS258110B2 true CS258110B2 (en) | 1988-07-15 |
Family
ID=10949615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS128182A CS258110B2 (en) | 1981-02-24 | 1982-02-24 | Method of adsorbent production for principal air components separation |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT381040B (en) |
CS (1) | CS258110B2 (en) |
DD (1) | DD204625A1 (en) |
DE (1) | DE3206340A1 (en) |
HU (1) | HU184947B (en) |
PL (1) | PL235189A1 (en) |
YU (1) | YU41582A (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5145578A (en) * | 1987-07-03 | 1992-09-08 | Shiseido Company Ltd. | Packing material for liquid chromatography |
CA1321188C (en) * | 1987-07-03 | 1993-08-10 | Kazuo Tokubo | Packing material for liquid chromatography |
US5258060A (en) * | 1992-09-23 | 1993-11-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Adsorptive separation using diluted adsorptive phase |
-
1981
- 1981-02-24 HU HU44181A patent/HU184947B/en not_active IP Right Cessation
-
1982
- 1982-02-12 AT AT54782A patent/AT381040B/en not_active IP Right Cessation
- 1982-02-22 DD DD23758782A patent/DD204625A1/en unknown
- 1982-02-22 DE DE19823206340 patent/DE3206340A1/en not_active Withdrawn
- 1982-02-23 PL PL23518982A patent/PL235189A1/xx unknown
- 1982-02-24 CS CS128182A patent/CS258110B2/en unknown
- 1982-02-24 YU YU41582A patent/YU41582A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT381040B (en) | 1986-08-11 |
DD204625A1 (en) | 1983-12-07 |
HU184947B (en) | 1984-11-28 |
YU41582A (en) | 1984-12-31 |
PL235189A1 (en) | 1982-10-25 |
ATA54782A (en) | 1986-01-15 |
DE3206340A1 (en) | 1982-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0140513B1 (en) | Improved absorbent beds for pressure swing absorption operation | |
JP2891493B2 (en) | Removal of mercury from fluids by contact with activated zeolite A | |
US4708853A (en) | Mercury adsorbent carbon molecular sieves and process for removing mercury vapor from gas streams | |
US4058586A (en) | Forming and crystallization process for molecular sieve manufacture | |
US9050581B2 (en) | Aggregate zeolitic absorbents, their method of preparation and their uses | |
US7309676B2 (en) | Remover for heavy metals contained in water | |
US6096194A (en) | Sulfur adsorbent for use with oil hydrogenation catalysts | |
KR930005300B1 (en) | Adsorbent for gas purification and method of purification | |
US4206183A (en) | Method of removing mercury-containing contaminations in gases | |
KR20010034569A (en) | Decarbonating gas streams using zeolite adsorbents | |
EP0128998B1 (en) | Treatment process for commercial pellets to improve gas separation kinetics | |
EP0124737B1 (en) | Granules of a-type zeolite bonded by magnesium silicates, process for their production and their use | |
RU2145258C1 (en) | Adsorbents for isolation of nitrogen from original gas | |
JP3050147B2 (en) | Adsorbent for air separation, production method thereof and air separation method using the same | |
CS258110B2 (en) | Method of adsorbent production for principal air components separation | |
JP3451664B2 (en) | Carbon dioxide adsorbent and method for producing the same | |
Mihara et al. | Functionalization of shirasu-balloons surface for removal of cadmium ions from contaminated soil | |
JPH0685870B2 (en) | Adsorption separating agent | |
US3772852A (en) | Process for the separation or concentration of gaseous mixture | |
WO2005009610A1 (en) | Heavy metal ion adsorbing agent | |
RU2097124C1 (en) | Method for production of sorbent and sorbent | |
JPS58124539A (en) | Adsorbent for separating gas | |
JPS6240283B2 (en) | ||
JPH10128106A (en) | Adsorbent for oxygen psa(pressure swing adsorption), its preparation and preparation of oxygen using it | |
KR870002011B1 (en) | Preparation method of a sintered body deodorant |