DD283272A7 - Adsorptionsmittel zur luft- und gasreinigung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsmittel zur Luft- und Gasreinigung sowie zur Eliminierung von Daempfen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Adsorptionsmittel ohne groszen apparativen Aufwand bei niedrigen Verarbeitungskosten in verhaeltnismaeszig kurzer Zeit und mit hoher Ausbeute zu entwickeln. Erfindungsgemaesz besteht es aus den Ausgangskomponenten Tonmineral und/oder Tonerde sowie einem ueblichen Kohlenstofftraeger mit einem hohen Gehalt an fluechtigen Bestandteilen, wie z. B. Torf, Holzspaenen, Holzmehl, Xylit, Rohbraunkohle und Rueckstaenden der Zellstoffindustrie. Diese Komponenten werden in feinstvermahlenem Zustand vermischt, durch Zugabe eines Dehydratisierungsmittels im Verhaeltnis von 1:0,6 bis 1:1,2 vermaischt, mittels Strangpresse zu Formlingen verpreszt und bei Temperaturen von 400-700C karbonisiert und aktiviert sowie bei Temperaturen von 500C abschlieszend gesintert.{Adsorptionsmittel; Luftreinigung; Gasreinigung; Torf; Xylit; Ausbeute; Tonmineral; Tonerde; Aktivierung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsmittel zur Reinigung von Luft und Gasen sowie zur Beseitigung von Dämpfen, insbesondere zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln, zur Adsorption von Benzindämpfen bei Kraftfahrzeugen, zur Adsorption von Geruchsund Schadstoffen aus Zu- und Abluft, z. B. in Küchen, medizinischen und chemischen Laboratorien, zur Druckluftreinigung und zur Reinigung von Kohlensäure für die Getränkeindustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß aus unverkohlten Rohstoffen, wie Torfund Sägemehl durch Einwirkung eines dehydratisierenden Mittels bei höheren Temperaturen Aktivkohlen hergestellt werden können. Bei dieser chemischen Aktivierung werden Sauerstoff und Wasserstoff vol ständig au: dem kohlenstoffhaltigen Rohstoff entfernt und bei Temperaturen von kleiner 650⁰C gleichzeitig karbonisiert unl aktiviert. Als Aktivierungshilfsmittel werden in der Technik hauptsächlich Zinkchlorid, Phosphorsäure und Kaliumsulfid verwendet. Der Hauptnachteil der chemisch aktivierten Aktivkohlen besteht darin, daß sie aufgrund der relativ starren und nur in geringen Grenzen variierbaren Porenstruktur in der Anwendungsbreite und der maximalen Adsorptionsleistung eingeschränkt sind. Ein weiterer Nachteil besteht in der ungenügenden Selektivität derartiger Aktivkohlen.

Die in der letzten Zeit auf diesem Gebiet erzielten technologischen Fortschritte basieren meistens auf einer unökonomischen Doppelaktivierung.

Aktivkohlen mit einer durchweg hohen Adsorptionsleistung gegenüber Methylenblau und Jod werden durch Aktivierung von Sägemehl bei Temperaturen von 800⁰C mittels Zinkchlorid und dann zusätzlich mit Kaliumcarbonat erhalten (D. R. Baxi; I.K.Langalia; Ind. Chem.Manuf, 14/5(1976] S. 19-20). Eine Kombination von chemischer und Wasserdampfaktivierung ist ebenfalls möglich.

In DE-OS 2 656169 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aktivkohle mit sehr hoher ί T-Oberfläche beschrieben. Diese läßt sich durch eine 2stufige Behandlung von Kohle mittels einer mehrfachen Menge an festem wasserhaltigen Kaliumhydroxid, wobei in der 1. Stufe bei 480^cC entwässert und in der 2. Stufe bei 700-800°C aktiviert wird, erzielen.

Selektiv wirkende Aktivkohlen können auch durch Decarboxylierung von organischen Säuren bzw. Polysäuren mittels Kalilauge und Natronlauge hergestellt werden (OS-PS 3624004, US-PS 3642657, US-PS 3726808).

Sehr harte Aktivkohlen lassen sich durch Mischen des kohlenstoffhaltigen Materials mit einem ebenfalls kohlenstoffhaltigen Bindemittel, wie Ligninsulfonat, anschließende Formung und chemische Aktivierung, herstellen (DE-OS 2453325).

Mit den genannten Aktivierungsverfahren können Aktivkohlen gewonnen werden, die hinsichtlich Selektivität, Adsorptionsleistung, Adsorptionsvariabilität und Härte den nach dem klassigen Einstufenverfahren der chemischen Aktivierung hergestellten Aktivkohlen deutlich überlegen sind.

Aus ökonomischen Gründen werden diese Verfahren bisher nicht industriell angewandt. Die Nachteile liegen besonders im hohen apparativen Aufwand, den hohen Rohstoff- und Energiekosten, bedingt durch Mehrfachaktivierung und der ungenügenden Prozeßbeherrschung und Prozeßsteuerung.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Adsorptionsmittel zu entwickeln, das sich eine hohe Eliminierungsleistung gegenüber organischen Lösungsmitteln und organischen Geruchs- und Schadstoffen auszeichnet, eine hohe Trockenhärte und damit die Fähigkeit zur Mehrfachregenerierung besitzt und besonders im unteren Konzentrationsbereich selektiv wirkt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Adsorptionsmittel ohne großen apparativen Aufwand bei niedrigen Verarbeitungskosten in verhältnismäßig kurzer Zeit und mit hoher Ausbeute herzustellen.

Erfindungsgemäß besteht das Absorptionsmittel aus den Ausgangskomponenten Tonmineral und/oder Tonerde sowie einem üblichen Kohlenstoffträger mit einem hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, wie z. B. Torf, Holzspänen, Holzmehl, Xylit, Rohbraunkohle und Rückständen der Zellstoffindustrie. Diese Komponenten werden in feinvermahlenem Zustand vermischt, durch Zugabe eines Dehydratisierungsmittels im Verhältnis von 1:0,6 bis 1:1,2 vermaischt, mittels Strangpresse zu Formungen verpreßt und bei Temperaturen von 400-70O⁰C karbonisiert und aktiviert sowie bei Temperaturen > 500⁰C abschließend gesintert.

Der Anteil des Tonminerals und/oder der Tonerde im Adsorptionsmittel beträgt mindestens 10Ma.-%, vorzugsweise 30-40 Ma.-%. Zur Verbesserung der Selektivität des Adsorptionsmittels kann eine Imprägnierung der Tonmineral· und/oder Tonerdekomponente vor dem Vermischen mit dem Kohlenstoffträger durch Zugabe einer 10-30%igen Alkalilauge und/oder einer 5-15%igen wäßrigen Alkalisalzlösung, vorzugsweise verwendet man eine 15%ige Natronlauge und/oder eine 10%ige Natriumcarbonatlösung, erfolgen. Als Dehydratisierungsmittel werden Zinkchlorid, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Eisen-lll-chlorid, vorzugsweise Eisen-lll-chloridlösung, eingesetzt.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

Qualitätsparameter der Ausgangsprodukte:

Tonmineral/Tonerde: Art: montmorillonithaltigesTonmineral ,

spezifische Oberfläche: 255mVg

Rütteldichte: 740 g/l

Körnung: 100%kleiner0,05mm

Torf: Art: Hochmoortorf

Feuchte: 34%

Asche: 7,2%

flüchtige Bestandteile: 60,5%

C-fiy 32,3%

Körnung: 100% kleiner 0,05mm

400g eines montmorillonithaltigen Tonminerals und 600g Hochmoortorf wurden im feinstvermahlenen Zustand unter Zugabe einer konzentrierten Eisen-lll-chloridlösung, die 900g wasserfreies Eisen-lll-chlorid enthielt, im Verhältnis von 1:0,9, bezogen auf Trockensubstanz, vermaischt, mittels Strangpresse bei einem Druck von 170atzu Formungen verpreßt, bei Temperaturen von 550°C im Drehrohrofen karbonisiert und aktiviert. Eine Verfestigung und damit hohe Trockenhärte wurde durch abschließende Sinterung bei einer Temperatur von 650⁰C erreicht

Das Adsorptionsmittel ist durch folgende Qualitätsparameter charakterisiert:

spezifische Oberfläche: 33OmVg Jodzahl: 1020 mg/g

Methylenblau: 18,6ml

Benzolbeladung bei 1 Vol.-% benzolgesättigte Luft in Luft: 35Gew.-% 10VoI.-% beiizolgesättigte Luft in Luft: 48Gew.-%

Beispiel 2

Qualitätsparameter der Ausgangsprodukte gemäß Beispiel 1.

400g eines montmorilloiiithaltigen Tonminerals wurden mit 300ml einer 10%igen wäßrigen Natriumcarbonatlösung 24 Stunden getränkt, anschließend mit 600g Hochmoortorf vermischt, unterZugabe einer konzentrierten Eisen-lll-chloridlösung, die 800g wasserfreies Eisen-lll-chlorid enthielt, im Verhältnis von 1:0,8 bezogen auf Trockensubstanz, vermaischt, mittels Strangpresse bei einem Druck von 165 at zu Formungen verpreßt, bei einer Temperatur von 580°C karbonisiert, aktiviert und bei einer Temperatur von 680⁰C gesintert.

Das Adsorptionsmittel ist durch folgende Qualitätsparameter gekennzeichnet:

spezifische Oberfläche: 112OmVg Jodzahl: 1180 mg/g

Methylenblau: 21,5ml

Benzolbeladung bei 1 Vol.-% gesättigte Luft in Luft: 38Gew.-% 10Vol.-% gesättigte Luft in Luft: 52Gew.-%

Claims (4)

1. Adsorptionsmittel zur Luft- und Gasreinigung sowie zur Eliminierung von Dämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus den Ausgangskomponenten Tonmineral und/oder Tonerde sowie einem üblichen Kohlenstoffträger mit einem hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, wie z. B. Torf, Holzspänen, Holzmehl, Xylit, Rohbraunkohle, Rückständen der Zellstoffindustrie, besteht, die in feinstvermahlenem Zustand vermischt, durch Zugabe eines Dehydratisierungsmittels im Verhältnis von 1:0,6 bis 1:1,2 vermaischt, mittels Strangpresse zu Formungen verpreßt und bei Temperaturen von 400-700^cC karbonisiert und aktiviert sowie bei Temperaturen von >500°C abschließend gesintert sind.

2. Adsorptionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Tonminerals und/oder der Tonerde im Adsorptionsmittel mindestens 10 Ma.-%, vorzugsweise 30-40 Ma.-%, beträgt.

3. Adsorptionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung seiner Selektivität eine Imprägnierung der Tonmineral- und/oder Tonerdekomponente vor dem Vermischen mit dem Kohlenstoffträger durch Zugabe einer 10-30%igen Alkalibuge und/oder einer 5-15%igen wäßrigen Alkalisalzlösung, vorzugsweise 15%igen Natronlauge und/oder 10%igen Natriumcarbonatlösung, erfolgt.

4. Adsorptionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dehydratisierungsmittel Zinkchlorid, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Eisen-lll-chlorid, vorzugsweise Eisen-Illchloridlösung, eingesetzt wird.