DE2335297C3 - Process for enhancing the chemisorption capacity of carbon towards gases - Google Patents
Process for enhancing the chemisorption capacity of carbon towards gasesInfo
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Description
In der Industrie wird in großem Maße Adsorption bei den verschiedensten Verfahren angewendet Dabei ist die physikalische Adsorption gebräuchlicher. Chemische Adsorption oder Chemisorption ist spezifischer als physikalische Adsoirption. Ein großes Anwendungsgebiet der Chemisorption ist die Verwendung von Aktivkohle in Gasmasken.In industry, adsorption is used to a great extent in a wide variety of processes physical adsorption more common. Chemical adsorption or chemisorption is more specific than physical adsorption. A large area of application for chemisorption is the use of Activated carbon in gas masks.
Zur Verstärkung der Sorptionsfähigkeit, insbesondere der Chemisorption von Aktivkohle in Gasmasken und Luftfiltern ist es bereits bekannt, diese Aktvikohle mit Schwermetallen wie Kupfer, Chrom, Silber, Zink, Kobalt, Mangan und Molybdän zu imprägnieren.To increase the sorption capacity, especially the chemisorption of activated carbon in gas masks and air filters, it is already known to treat these active carbon with heavy metals such as copper, chromium, silver, zinc, Impregnate cobalt, manganese and molybdenum.
Beim Auffangen einer giftigen Substanz durch ein imprägniertes Kohlenstoff-Filter kannn folgendes eintreten: When a toxic substance is caught by an impregnated carbon filter, the following can occur:
1. Physikalische Sorption, wobei als typisches Beispiel Chlorpikrin zu nennen ist;1. Physical sorption, with chloropicrin as a typical example;
2. Chemisorption, für welche als typisches Beispiel Phosgen, Zyanchlorid und Blausäure zu nennen sind; und2. Chemisorption, for which as a typical example Phosgene, cyanochloride and hydrocyanic acid should be mentioned; and
3. Katalytisch^ Reaktion, deren typisches Beispiel Arsin ist.3. Catalytic reaction, a typical example of which Is arsine.
Die Kapazität eines Filters für giftige Gase wird durch Sättigung einer Standardmenge mit einem Luftstrom gemessen, welcher eine bestimmte Konzentration eines giftigen Gases enthält. Die Durchdringungszeit (min) ist ein Maßstab für die Kapazität und kann mit min/mi, d. h. in Minuten pro Milliliter an Filtermasse, ausgedrückt werden.The capacity of a filter for toxic gases is determined by saturating a standard amount with one Air flow measured, which contains a certain concentration of a poisonous gas. The penetration time (min) is a measure of the capacity and can be expressed as min / mi, i.e. H. in minutes per milliliter Filter mass, are expressed.
Es ist allgemein üblich, für diesen Test Zyanchlorid zu verwenden. Das Festhalten von Zyanchlorid durch imprägnierte Aktivkohle ist ein typischer Chemisorptions-Prozeß. Die Aufnahmefähigkeit des Kohlenstoffes gegenüber diesem Gas ergibt ein Maß für seine Kraft zum Festhalten anderer giftiger Gase, z. B. von Blausäure, durch Chemisorption.It is common practice to use cyanochloride for this test. The retention of cyanide through Impregnated activated carbon is a typical chemisorption process. The absorption capacity of carbon against this gas gives a measure of its power to hold on to other poisonous gases, e.g. B. from Hydrocyanic acid, by chemisorption.
Bei Qualifikationstesten für Filter, welche in Luftschutzkellern verwendet werden sollen (Dräger-Raumrilter), werden nachstehende typische Bedingungen angesetzt:For qualification testing for filters to be used in air-raid shelters (Dräger room r ilter), following typical conditions are applied:
\dsorption von Zyanchlorid.0,3 kg/25 I Kohlenstoff;
Adsorption von Blausäure: 0,3 kg/25 I Kohlenstoff.\ dsorption of cyan chloride. 0.3 kg / 25 l carbon;
Adsorption of hydrogen cyanide: 0.3 kg / 25 l carbon.
Dies entspricht für jedes dieser Gase 12 mg/n Kohlenstoff. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ergib sich gemäß Tabelle 2, Versuch Nr. 1: 0,18 min/m entsprechend 13 mg/ml Kohlenstoff.This corresponds to 12 mg / n carbon for each of these gases. In the method according to the invention result according to table 2, experiment no. 1: 0.18 min / m corresponding to 13 mg / ml carbon.
Unter diesen giftigen Gasen werden einmal durcl Chemisorption typische Kampfgase entfernt, wi< Zyanchlorid, Chlorpikrin, Phosgen, Blausäure, Senfgai und Arsin, sowie die Nervengase »Sarin« unc »Taburin«. Einige dieser Gase finden sich auch iu industriellen Abgasen, bei denen des weiteren die Entfernung von SO2, NO2 u. dgl. durch Chemisorption erfolgtAmong these poisonous gases, typical war gases are removed by chemisorption, such as cyanochloride, chloropicrin, phosgene, hydrogen cyanide, mustard gai and arsine, as well as the nerve gases "sarin" and "taburine". Some of these gases are also found in industrial waste gases, from which SO 2 , NO 2 and the like are also removed by chemisorption
Die Erfindung von SO2 durch Sorption auf Aktivkohle ist seit langem bekannt Infolge der strengen Anforderungen bezüglich der Entfernung von SO2, welche in den letzten Jahren in vielen Ländern aufgestellt wurden, ist die Bedeutung der Sorption angestiegen, da allgemein verwendete Verfahren wie der Einsatz von Gaswäschern bei geringen Konzentrationen von unter 100 ppm nur wenig leistungsfähig sind. In den Fällen, in denen die Regeneration höhere Kosten oder spezielle Schwierigkeiten bedeutet, kann die Sorption ohne Regeneration durchaus von Vorteil sein. In diesem Fall wäre die Verstärkung der ursprünglichen Sorptionsfähigkeit besonders wichtig.The invention of SO 2 by sorption on activated carbon has been known for a long time. As a result of the stringent requirements for the removal of SO 2 which have been established in many countries in recent years, the importance of sorption has increased, as methods such as the use of gas scrubbers are commonly used are not very effective at low concentrations of less than 100 ppm. In those cases in which regeneration means higher costs or special difficulties, sorption without regeneration can definitely be an advantage. In this case, the strengthening of the original sorption capacity would be particularly important.
Die Anwendung von Chemisorption ist naturgemäß nicht auf die Entfernung von giftigen Gasen beschränkt, sondern sie kann auch zur Gastrennung dienen, und zwar infolge ihrer hohen Selektivität sogar für Gase, weiche nicht als giftig angesehen werden.The use of chemisorption is of course not limited to the removal of toxic gases, but it can also be used for gas separation, and due to its high selectivity even for gases, soft are not considered poisonous.
Bezüglich der Zusammensetzung der Imprägnierstoffe und der Imprägnierverfahren sind nur äußerst sparsame Informationen erhältlich, da sie oft in den Rahmen industrieller oder militärischer Geheimhaltung fallen.Regarding the composition of the impregnation materials and the impregnation process are only extreme Sparing information is available, as it is often within the framework of industrial or military secrecy fall.
In der deutschen Auslegeschrift 10 87 579 wird nachstehende Mischung zur Imprägnierung von 100 kg Kohlekörner vorgeschlagen:In German Auslegeschrift 10 87 579, the following mixture is used for impregnating 100 kg Coal grains suggested:
Mit einer derartigen Mischung imprägnierte Aktivkohle ergibt einen besonders guten Schutz gegen giftige Gase wie Blausäure und Zyanchlorid.Activated carbon impregnated with such a mixture provides particularly good protection against poisonous substances Gases such as hydrogen cyanide and cyanochloride.
Aus der französischen Patentschrift 15 75501 ist es bereits bekannt, daß durch Imprägnierung von Aktivkohle mit Kupferchromat in Gegenwart von Äthylendiamin und Pyridin eine sehr hohe Sorptionsfähigkeit bei Zyanchlorid erzielt wird. In der Patentschrift werden Kupfer- bzw. Chromgehalte von 1,9 bzw. 1,3% genannt.From French patent specification 15 75 501 it is already known that by impregnation of activated carbon with copper chromate in the presence of ethylenediamine and pyridine a very high sorption capacity for cyanochloride is achieved. Be in the patent specification Cited copper and chromium contents of 1.9 and 1.3%, respectively.
Bekannt ist außerdem, daß sich die Eigenschaften von Festkörpern durch sehr starke Bestrahlung verändern lassen. So wird beispielsweise in der Zeitschrift für physische Chemie (Frankfurt), 72 (No. 1-3-1970), S. 44, gezeigt, daß die Bestrahlung eines Katalysators, wie er für die Hydrierung von Kohlenmonoxid beim Fischer-Tropsch-Verfahren verwendet wird, mit einer Co60-Gammastrahlenquelle seinen Wirkungsgrad verringert. In diesen Zusammenhang gehört auch das aus der US-PS 32 17 032 bekannte Verfahren, bei dem bei der Herstellung von Vinylestern mit aktivierter Kohle gearbeitet wird, die zum Zwecke der Aktivierung mit Hochenergiestrahlung (Elektronenstrahlung, Gamma-It is also known that the properties of solids can be changed by very strong irradiation. For example, in the Zeitschrift für physical Chemie (Frankfurt), 72 (No. 1-3-1970), p. 44, it is shown that the irradiation of a catalyst such as that used for the hydrogenation of carbon monoxide in the Fischer-Tropsch process is reduced its efficiency with a Co 60 gamma radiation source. The process known from US Pat. No. 32 17 032, in which activated carbon is used in the production of vinyl esters, which for the purpose of activation with high-energy radiation (electron beams, gamma rays), also belongs in this context.
strahlung) behandelt und danach mit Metallverbindungen imprägniert wurde. Daß auch die Chemisorption von mit Metallverbindungen bereits imprägniertem Kohlenstoff durch Gammastrahlung verbessert werden kann, läßt sich aus diesen bekannten Maßnahmen nicht ableiten.radiation) and then impregnated with metal compounds. That also the chemisorption carbon already impregnated with metal compounds can be improved by gamma radiation can not be derived from these known measures derive.
Eine Elektronenbestrahlung von ZnO- und MgO-Katalysatoren nach einer Wärmebehandlung ergibt eine höhere Co2-Sorptionsfähigkeit für ZnO, jedoch nicht für MgO (s. Izv. Akad. Nauk, Kaz. SSR, Ser, Fiz-Mat 2 [No. 2-1971] S. 56).Electron irradiation of ZnO and MgO catalysts after heat treatment results in a higher Co2 sorption capacity for ZnO, but not for MgO (see Izv. Akad. Nauk, Kaz. SSR, Ser, Fiz-Mat 2 [No. 2-1971] p. 56).
Aus der britischen Patentschrift 12 30950 ist es bekannt, O2 auf SiO2 und Bentonit zu adsorbieren, während das Material bestrahlt wird.From British patent specification 12 30950 it is known to adsorb O2 on SiO 2 and bentonite while the material is being irradiated.
Die Neutronenbestrahlung eines Materials, welches Kohlenstoff enthält, setzt die Adsorptionsfähigkeit für Benzol bei 2O0C herab (s. Konstr. Mater. Ons. Grafita No. 5-1970).The neutron irradiation of a material containing carbon, sets the adsorption capacity for benzene at 2O 0 C down (see Fig. Constr. Mater. Ons. Grafita No. 5-1970).
Die Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gesjellt, ein Verfahren anzugeben, mittels welchem die Chemisorptionsfähigkeit von Kohlenstoff gegenüber Gasen verstärkt werden kann, bei welchem der Kohlenstoff zwecks Adsorption giftiger Gase und industrieller Abgase mit einer oder mehreren Metallverbindungen imprägniert wird.The invention now has the task of specifying a method by means of which the chemisorption capacity of carbon with respect to gases can be increased, in which the carbon is impregnated with one or more metal compounds for the purpose of adsorbing toxic gases and industrial waste gases.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung im wesentlichen vor, die imprägnierte Aktivkohle vor der Chemisorption mit Gammastrahlen in einer Stärke von wenigstens 1 Mrad zu bestrahlen.To solve this problem, the invention proposes essentially, the impregnated activated carbon before To irradiate chemisorption with gamma rays to an intensity of at least 1 Mrad.
Versuche haben gezeigt, daß eine Bestrahlung von imprägnierter Aktivkohle für Gasmasken mit Gammastrahlen eine wesentlich höhere Chcmisorptionsfähigkeit (min/ml-Filtermasse) ergibt, was durchaus überraschend ist. Die Fähigkeit Chlorpikrin zurückzuhalten, was für die physikalische Adsorption typisch ist, stieg allerdings nicht an, da die Sorptionsfähigkeit des Kohlenstoffs für Chlorpikrin die gleiche war wie vor der Bestrahlung.Experiments have shown that an irradiation of impregnated activated carbon for gas masks with gamma rays a much higher chcmisorptive capacity (min / ml filter mass) results, which is quite surprising is. The ability to retain chloropicrin, which is typical for physical adsorption, increased but not because the sorption capacity of carbon for chloropicrin was the same as before Irradiation.
Nach einer Besonderheit der Erfindung erfolgt die Bestrahlung des Kohlenstoffes in einer Stickstoffatmosphäre. Aus bisher noch unbekannten Gründen scheint es so, daß zur Erzielung einer verstärkten Chemisorption durch Bestrahlung von Kohlenstoff Stickstoff erforderlich ist.According to a special feature of the invention, the carbon is irradiated in a nitrogen atmosphere. For reasons as yet unknown, it appears that in order to achieve increased chemisorption by irradiating carbon nitrogen is required.
Bei den meisten im Rahmen der Erfindung durchgeführten Experimenten wurde imprägnierter Kohlenstoff des Typs »ASC-12 χ 30, Pittsburg Activated Carbon«, ein Produkt der Chemviron, verwendet. Es wurden Kohlenstoffe verwendet, welche verschiedene Mengen an Imprägnierstoffen enthielten, welche nachstehend als Typ A und Typ B bezeichnet werden. Dabei wurde der Typ A zwei oder drei Jahre lang in einer offenen Trommel aufbewahrt, während der Typ B vom Hersteller frisch in einem versiegelten Behälter geliefert wurde.Most of the experiments conducted within the scope of the invention have impregnated carbon of the type »ASC-12 χ 30, Pittsburg Activated Carbon«, a product from Chemviron. Carbons have been used in various amounts contained of impregnating substances, which are hereinafter referred to as type A and type B. The Type A kept in an open drum for two or three years, while Type B dated Manufactured fresh in a sealed container.
In beiden Fällen bestanden die Imprägnierstoffe aus basischem Kupferkarbonat, Silbernitrat-und Chromoxiden zusätzlich zu Ammoniak.In both cases the impregnating agents consisted of basic copper carbonate, silver nitrate and chromium oxides in addition to ammonia.
Eine Anaiyse dieser Imprägnierstoffe ergab, daß der Typ A etwas weniger ergiebig war als der Typ B, siehe Tabelle!.An analysis of these impregnating substances showed that type A was somewhat less productive than type B, see Table!.
Typ AType a
Typ BType B
Zu, % insgesamt
"r, % insgesamt To. % Total
"r,% total
5,4 bis 7,0
2,0 bis 2,15.4 to 7.0
2.0 to 2.1
6,2 bis 7,8
2,4 bis 2,66.2 to 7.8
2.4 to 2.6
Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele. A more detailed explanation of the invention emerges from the following description of some exemplary embodiments.
Aktivkohle des Typs A, imprägniert mit 7,0% Cu, 2,1 % Cr und 0,05% Ag wurde 50 h mit Gammastrahlen bestrahlt, was eine Strahlenmenge von 43 Megarad (Mrad) oder eine Strahlenmenge von 725 Kilorad/h ergab. Eine versiegelte Flasche aus Polyäthylen mit 150 m! Granulat dieses Kohlenstoffes wurde in dem Strahlenfeld angeordnet Ihre Entfernung von der Strahlenquelle betrug 6 cm. Als Bestrahlungsatmosphäre wurde trockene Luft verwendet, und zwar bei einer Temperatur von etwa 200C Die Körnung des Granulats entsprach 0,59 mm (78%) und 0,42 mm (21 0Jo) (zwischen 50 und 35 Maschen). Als Bestrahlungsquelle wurde Kobalt 60 verwendet Es ergaben sich zwei Gammaquanten mit Energien von 1,33 Mev bzw. 1,17 Mev durch Zerfall.Type A activated carbon impregnated with 7.0% Cu, 2.1% Cr and 0.05% Ag was irradiated with gamma rays for 50 hours, resulting in a radiation amount of 43 megarads (Mrad) or a radiation amount of 725 kilorads / h. A sealed polyethylene bottle of 150 m! Granules of this carbon were placed in the radiation field. Their distance from the radiation source was 6 cm. Dry air was used as the irradiation atmosphere, specifically at a temperature of about 20 ° C. The grain size of the granules corresponded to 0.59 mm (78%) and 0.42 mm (21 ° Jo) (between 50 and 35 meshes). Cobalt 60 was used as the radiation source. Two gamma quanta with energies of 1.33 Mev and 1.17 Mev resulted from decay.
Zu Beginn des Experiments betrug die Aktivität der Strahlungsquelle 32 300 Curie. Sie bestand aus sieben zylindrischen Stäben von jeweils 20 cm Länge, weiche horizontal angeordnet waren. Die Strahlenmenge wurde mit einem Friecke-Dosimeter überprüft.At the beginning of the experiment, the activity of the radiation source was 32,300 Curie. It consisted of seven cylindrical rods each 20 cm long, which were arranged horizontally. The amount of radiation was checked with a Friecke dosimeter.
Nach der Bestrahlung wurde der Kohlenstoff etwa 48 h in einem Polyäthylen-Behälter gelagert, bevor er bezüglich der Zyanchlorid-Sorptionsfähigkeit getestet wurde.After the irradiation, the carbon was stored in a polyethylene container for about 48 hours before being has been tested for cyanochloride sorbability.
Das bestrahlte Granulat (76 ml) wurde in einen Filterbehälter eingefüllt In den Filter wurde dann Zyanchloridgas mit einer Menge von 72 ± 3 mg Gas in 301 Trockenluft/min eingeleitet Diese Mischung wurde thermostatisch auf 18 ± 0,50C gesteuert. Die Druchdringungszsit (min) für Zyanchlorid ist ein Maßstab der Filterleistungsfähigkeit oder Filterkapazität. Die Durchdringungszeit wird hier als die Zeitspanne bezeichnet, welche von dem Augenblick, in welchem dem Filtereiniaß Zyanchlorid zugeleitet wurde, bis zu dem Augenblick, in dem das Gas am Filterauslaß aufgespürt werden konnte, verlief.The irradiated granulate (76 ml) was filled into a filter container. Cyan chloride gas was then introduced into the filter in an amount of 72 ± 3 mg of gas in 301 dry air / min. This mixture was thermostatically controlled to 18 ± 0.5 ° C. The penetration time (min) for cyan chloride is a measure of filter performance or filter capacity. The permeation time is referred to herein as the time elapsed from the moment cyanochloride was added to the filter inlet to the moment the gas could be detected at the filter outlet.
Im vorliegenden Fall wurde die Durchdringungszeit mit 20,5 min gemessen. Die Filterkapazität läßt sich als Durchdringungszeit pro Volumeneinheit des Filtermaterials festlegen. Für die bestrahlte Menge würde dies einen Wert von 0,27 min/ml bedeuten. Die Sorptionsfähigkeit des ursprünglichen nichtbestrahlten Produktes wurde mit 0,18 min/ml gemessen.In the present case, the penetration time was measured to be 20.5 minutes. The filter capacity can be expressed as Define the penetration time per unit volume of the filter material. For the amount irradiated, this would be mean a value of 0.27 min / ml. The sorption capacity of the original non-irradiated product was measured to be 0.18 min / ml.
Zur Aufspürung der Durchdringung von Zyanchlorid wurde V6 des Luftstromes über einen Trog geleitet, welcher eine Indikatorlösung enthielt. Der vertikale Abstand zwischen dem Filterauslaß und dem Trog betrug 2 cm. Der Trog enthielt 0,5 ml an frischer Dimedon- Lösung, welche folgendermaßen hergestellt wurde: 1 mg an Dimethyldehydroresorcinal wurde in 90ml Pyridin p.a. gelöst und dann 10ml distilliertes Wasser zugesetzt Der Indikator bestand aus 0,5 ml dieser Lösung. Die Durchdringung von Zyanchlorid färbte diese Lösung scharlachrot. Die Durchdringungszeit wurde durch den Augenblick bestimmt, zu welchem diese Färbung in 20' see erfolgt war, wobei die Farbintensität dann der scharlachroten Farbe einer Standardlösung identisch war. Diese Standardlösung enthält 0,15 mg »Sudan«-rot und 0,12 mg Pararot-Töner, gelöst in 100 ml Pyridin.In order to detect the penetration of cyan chloride, V 6 of the air flow was passed over a trough which contained an indicator solution. The vertical distance between the filter outlet and the trough was 2 cm. The trough contained 0.5 ml of fresh Dimedon solution, which was prepared as follows: 1 mg of dimethyldehydroresorcinal was dissolved in 90 ml of pyridine and then 10 ml of distilled water was added. The indicator consisted of 0.5 ml of this solution. The penetration of cyan chloride colored this solution scarlet. The penetration time was determined by the moment at which this staining had occurred in 20 seconds, the color intensity then being identical to the scarlet color of a standard solution. This standard solution contains 0.15 mg of "Sudan" red and 0.12 mg of parrot toner, dissolved in 100 ml of pyridine.
Unter den gleichen allgemeinen Versuchsbedingungen wie im Beispiel 1 wurde eine R«yhe von VersuchenA number of tests were carried out under the same general test conditions as in Example 1
durchgeführt, mit Ausnahme dessen, daß die Bestrahlungsdosierung von 1 bis 100 Mrad verändert wurde. Die Bedingungen und Resultate sind in nachstehender Tabelle 2 niedergelegtperformed, with the exception that the radiation dosage changed from 1 to 100 Mrad. The terms and results are in below Table 2 laid down
Zyanchlorid-Sorptionsfähigkeh von Gamma-bestrahlter »ASC-Aktivkohle, Typ A«Cyan chloride sorption capacity of gamma-irradiated »ASC activated carbon, type A«
Kapazitätsgewinn im Vergleich zu nichtbestrahltem Material, Experiment Nr. 1.Capacity gain compared to non-irradiated material, experiment no. 1.
Versuche analog denen gemäß Beispiel 1 und 2 wurden mit imprägniertem Kohlenstoff mit etwas höherem Cu-Cr-Gehalt durchgeführt In ProzentzahlenExperiments analogous to those according to Example 1 and 2 were with impregnated carbon with something higher Cu-Cr content carried out in percentages
entsprach die Imprägnierungsmischung dem Kohlenstoff von Typ B, Tabelle 1. Die Bedingungen waren im übrigen die gleichen wie im Beispiel 2. Die genauen Bedingungen und Resultate zeigt nachstehende Tabelle 3.the impregnation mixture corresponded to type B carbon, Table 1. The conditions were im otherwise the same as in Example 2. The precise conditions and results are shown in the table below 3.
Zyanchlorid-Sorptionsfähigkeit von Gamma-bestrahlter »ASC-Aktivkohle, Typ B«Cyan chloride sorption capacity of gamma-irradiated »ASC activated carbon, type B«
Gasmaskenfilter mit einem Volumen von 180 ml in der Herstellerverpackung und durch Aluminiumfolie isoliert, wurden mit einer Co^-Strahlenquelle bestrahlt.Gas mask filter with a volume of 180 ml in the manufacturer's packaging and through aluminum foil isolated, were irradiated with a Co ^ radiation source.
Bei den Filtern handelte es sich um imprägnierte Aktivkohle. Das Imprägnierungsmateriai enthielt Cu 4.9%, Cr 3,3%, Ag 0,04%.The filters were impregnated activated carbon. The impregnation material contained Cu 4.9%, Cr 3.3%, Ag 0.04%.
Im Anschluß an die Bestrahlung wurden die Filter auf Zyanchlorid-Sorptionsfähigkeit getestet. Die Versuchsbedingungen waren die gleichen wie im Beispiel 1 mit Ausnahme dessen, daß der Feuchtigkeitsgehalt auf 75% Raumfeuchtigkeit gehalten wurde. Nachstehende Tabelle 4 zeigt die Versuchsbedingungen und Resultate sowie die Resultate bei nichtbestrahlten Filtern.Following the irradiation, the filters were tested for cyanochloride sorption capacity. The test conditions were the same as in Example 1 with Except that the moisture content was kept at 75% room humidity. Table below 4 shows the test conditions and results as well as the results with non-irradiated filters.
Experiment experiment
Dosierung
der Gamma-Bestrahlung
(Mrad)dosage
of gamma irradiation
(Mrad)
Bestrahlungsatmosphäre Irradiation atmosphere
Relative
FeuchtigkeitRelative
humidity
(o/o)(o / o)
FiltervolumenFilter volume
Durchlässigkeitszeit Permeability time
(min)(min)
Kapazität
(min/ml)capacity
(min / ml)
Kapazitätsgewinn*) Capacity gain *)
(o/o)(o / o)
Kiipa/.itiitspcwinn im Vergleich /um iinbcsirahltcn Oiu'iiüiliiliur. Kxnerimcni Nr. 1.Kiipa / .itiitspcwinn compared / um iinbcsirahltcn Oiu'iiüiliiliur. Kxnerimcni No. 1.
Tabelle 5 zeigt, wie die Atmosphäre bei der Bestrahlungsstufe die Zyanchiorid-Sorptionsfähigkeit des imprägnierten Kohlenstoffs beeinflußte (min/ml-Filtermasse). Alle Proben wurden mit einer Strahlendosierung von M) Mrad bestrahlt. Vor der BestrahlungTable 5 shows how the atmosphere at the irradiation stage increases the cyanochloride sorbability of the impregnated carbon influenced (min / ml filter mass). All samples were irradiated with a radiation dose of M) Mrad. Before the irradiation
wurden alle Proben für 0,5 h mit dem betreffenden Gas gespült.all samples were flushed with the gas in question for 0.5 h.
Wie nachstehende Tabelle zeigt, er;; ab die Bestrahlung des Kohlenstoffs in einer StickstofI atmosphäre vor der Adsorption von Zyanchlorid den höchsten Kapazitätsgewinn. As the table below shows, he ;; starting with the irradiation of carbon in a nitrogen atmosphere the adsorption of cyan chloride has the greatest capacity gain.
*) Kapazitätsgewinn im Vergleich /u unbestrahltem Material. Experiment Nr.*) Capacity gain compared to / u unirradiated material. Experiment no.
Aktives Kohlengranulat des Typs A, Tabelle 1, wurde mit 50 Mrad in einem Stahlbehälter bestrahlt. Der Behälter mit der Aktivkohle wurde vorher bei Raumtemperatur etwa 20 min auf etwa 0,1 mm Hg-Druck evakuiert, woraufhin reines Stickstoffgas (99,9%) in den Behälter eingefüllt wurde, um den Druck auf eine Atmosphäre zurückzubringen. Der Behälter wurde dann einer Gamma-Bestrahlung (CO60) in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise ausgesetzt. Die Temperatur während dieser Bestrahlung betrug etwa 2O0C. Im Anschluß an die Bestrahlung wurde die Aktivkohle in eine Polyäthylenflasche in Stickstoffatmo-Sphäre umgefüllt und etwa drei Tage lang dort belassen, bevor sie auf ihre Adsorptionsfähigkeit bezüglich Blausäuregas getestet wurde.Active charcoal granules of type A, Table 1, were irradiated at 50 Mrad in a steel container. The container with the activated carbon was previously evacuated to about 0.1 mm Hg pressure at room temperature for about 20 minutes, after which pure nitrogen gas (99.9%) was poured into the container to bring the pressure back to one atmosphere. The container was then exposed to gamma irradiation (CO 60 ) in the manner described in Example 1. The temperature during this irradiation was about 2O 0 C. After the irradiation, the activated carbon in a polyethylene bottle in Stickstoffatmo sphere was transferred and long maintained there for about three days before they re cyanide gas was tested for its adsorption capacity.
Eine Probe von 79 ml des bestrahlten Granulats (12 x 30 Maschen) wurde in einen Filterbehälter mit einer Fläche von 30 cm2 eingefüllt. In diesen Filter wurde Luft in einer Menge von 30 l/min eingeleitet. Die wobei Konzentration an Blausäure in dieser Luft betrug 1.38 mg/l. Die relative Feuchtigkeit betrug etwa 75%, entsprechend einer Dosierung von 340 bis 360 mg H20/min. Diese Gasmischung wurde durch thermostatische Steuerung auf 18 ± 0,5° C gehalten. Die Durchdringungszeit wurde wie im Beispiel 1 bestimmtA 79 ml sample of the irradiated granulate (12 × 30 mesh) was placed in a filter container with an area of 30 cm 2 . Air was introduced into this filter at a rate of 30 l / min. The concentration of hydrogen cyanide in this air was 1.38 mg / l. The relative humidity was about 75%, corresponding to a dosage of 340 to 360 mg H 2 0 / min. This gas mixture was kept at 18 ± 0.5 ° C by thermostatic control. The penetration time was determined as in Example 1
Im vorliegenden Fall ergab sich eine gemessene Durchdringungszeit von 33 min. Die Kapazität läßt sich als das Haltevermögen durch Chemisorption von Blausäure (mg) pro Volumeneinheit der Filtermasse bestimmen. Auf diesem Wege gelangt man zu 173 mg HCN/mL Die Kapazität in bezug auf anbestrahltes Originalprodukt wurde in gleicher Weise gemessen, und es ergab sich ein Wert von 16 mg HCN/nd, was bedeutet daß die Bestrahlung des Granulate die Adsorptionsfähigkeit um 8,1% verstärkte.In the present case, the measured penetration time was 33 minutes than the retention capacity through chemisorption of hydrocyanic acid (mg) per unit volume of the filter mass determine. This leads to 173 mg HCN / mL The capacity in relation to the irradiated original product was measured in the same way, and the result was a value of 16 mg HCN / nd, what means that the irradiation of the granulate increased the adsorption capacity by 8.1%.
Die Feststellung der Durchlässigkeit des Piters bezüglich der Blausäure wurde in der Weise durchgefährt, daß das aus dem Filter austretene Gas auf Filterpapiersfreifen geleitet wurde, welche vorher mit «ner Lösung befeuchtet wurden, welche zu gleichen Vohanenteflen 0,28% Knpferazetat und Benädmazetat enthielt, Ans dem Filter austretende Blausäure färbte das Filterpapier blau.The determination of the permeability of the pitcher with respect to hydrogen cyanide was carried out in the manner that the gas escaping from the filter was passed on to filter paper tires, which were previously with A solution was moistened, which is the same Vohanenteflen 0.28% Knpferacetat and Benädmazetat contained, colored hydrocyanic acid escaping from the filter the filter paper blue.
Die Konzentration von Blausäure in dem Gasstrom werde dadurch gemessen, daß der Gasstrom vor dem Filtern durch einen Absorptionsturm geleitet wurde, welcher einen Liter einer Lösung von 54 g HgCb und 72 g KBr in destilliertem Wasser enthielt. Dieser Lösung wurde 1 ml an 0,2% Methylrot in 60% Äthanol und 3 ml an 0,1% Bromkresol-grün in 20% Äthanol zugesetzt. Außerdem wurden einige ml an 0,1 normaler Sodalauge zugesetzt. Diese komplexe Mischung würde durch Blausäuregas weinrot gefärbt werden. Sobald dies eintrat, wurde eine Stoppuhr eingeschaltet, während gleichzeitig eine bestimmte Menge N an 0,1 normaler Sodalauge zugesetzt wurde. Die Stoppuhr wurde angehalten, sobald die Färbung erneut in weinrot umschlug und die gestoppte Zeit abgelesen.The concentration of hydrogen cyanide in the gas stream is measured by the fact that the gas stream before the Filtering was passed through an absorption tower containing one liter of a solution of 54 g of HgCb and Contained 72 g of KBr in distilled water. This solution was 1 ml of 0.2% methyl red in 60% ethanol and 3 ml 0.1% bromocresol green in 20% ethanol added. In addition, a few ml of 0.1 normal soda lye were used added. This complex mixture would be colored wine-red by hydrogen cyanide gas. Once this occurred, a stopwatch was switched on while at the same time a certain amount N of 0.1 normal Soda lye was added. The stopwatch was stopped as soon as the staining turned wine red again turned over and read the stopped time.
Die Berechnung der Blausäurekonzentration C (mg/m3 an Gas) erfolgt nach folgender Formel:The hydrogen cyanide concentration C (mg / m 3 of gas) is calculated using the following formula:
_ N-H-27000, . 3.
C = γ—- (mg/m3)._ NH-27000,. 3 .
C = γ- (mg / m 3 ).
H = Konzentration der Sodalauge (mol/1),
N= Volumen der Sodalauge (ml),
V = Luftgeschwindigkeit (l/min),
t = Zeit (min). H = concentration of soda lye (mol / 1),
N = volume of the soda lye (ml),
V = air speed (l / min),
t = time (min).
Die Messungen der Blausäurekonzentration wurden vor und nach der Überprüfung der Filterkapazität durchgeführt. Die erwähnte Konzentration von 1,38 mg/ml war daher der Durchschnittswert beider Messungen.The measurements of the hydrogen cyanide concentration were taken before and after the filter capacity was checked accomplished. The mentioned concentration of 1.38 mg / ml was therefore the average value of both Measurements.
Mit Kaliumcarbonat imprägnierte Aktivkohle entsprechend einem Kaliumgehalt von etwa 14% wurde mit einer Gammastrahlung in einer Menge von 40 Megarad bestrahlt Die Bestrahlungscjueile und die Menge waren die gleichen wie im Beispiel 1. Jane 40-ml-Probe dieses Kohlegfanulats worde m einer Stickstoffatmosphäre in «einer Pölyäthylen8asche bei einer Temperatur von etwa20°Cbestr«MtActivated carbon impregnated with potassium carbonate accordingly a potassium content of about 14% was with a gamma radiation in an amount of 40 Megarad irradiates Die Radstrahlungscjueile and the Amounts were the same as in Example 1. Jane 40 ml sample of this charcoal granulate was made into one Nitrogen atmosphere in a polyethylene ash at a temperature of about 20 ° C
Die Körnung des Granulats, bei welchem es sich um den Typ »Dräger E 90G« zum Einsatz in Gasmasken handelte, entsprach 1,2 mm (50 Vol-%) und Ij «im{50 Voi-%).The grain size of the granulate, which was the type "Dräger E 90G" for use in gas masks, corresponded to 1.2 mm (50% by volume) and Ij «in {50% by volume).
Nach der Bestrahlung wurde die Kohle etwa 72 Ii inAfter irradiation, the charcoal was about 72 Ii in
709 614/237709 614/237
ftft
einer Stickstoffatmosphäre im Behälter belassen. Sie wurde alsdann auf ihre Adsorptionsfähigkeit in bezug auf SO2 überprüft.left in a nitrogen atmosphere in the container. It was then checked for its ability to adsorb SO 2.
Das Granulat (40 ml) wurde in einen Filterglasbehälter unter thermostatischer Steuerung eingefüllt. Die : Schicht war 6,6 cm hoch, und der Filterquerschnitt betrug 6,0 cm2. Jede Minute wurde in den Filter 103,4 mg SO2-GaS, gemischt mit 151 an trockenem Stickstoff gas (99,9% Reinheit), eingeleitet. Dies entspricht einer SO2-Konzentration von 0,25 Vol-%. Hierbei handelt es sich um eine typische Verschmutzungsmenge bei gasförmigen Ausströmungen oder Abgasen. So beträgt beispielsweise die S02-Konzentration in Abgasen bei kohlegefeuerten Kraftstationen zwischen 0,05 und 0,3 Volumprozent. Die Gasmischung wurde mit dem Filter thermostatisch auf 15 ± 0,50C gesteuert.The granules (40 ml) were poured into a filter glass container under thermostatic control. The: layer was 6.6 cm high and the filter cross-section was 6.0 cm 2 . 103.4 mg of SO 2 gas mixed with 151 of dry nitrogen gas (99.9% purity) were introduced into the filter every minute. This corresponds to an SO 2 concentration of 0.25% by volume. This is a typical amount of pollution in gaseous emissions or exhaust gases. For example, the SO 2 concentration in exhaust gases in coal-fired power stations is between 0.05 and 0.3 percent by volume. The gas mixture was thermostatically controlled to 15 ± 0.5 ° C. with the filter.
Durch Feststellung der Durchlässigkeit (min) für SO2 ergab sich ein Maß der Filterkapazität. Diese Durchlässigkeitszeit wurde analog zum Beispiel 1 als die Zeitspanne bestimmt, welche zwischen dem Zufluß an SO2 am Filtereinlaß und der Feststellung des Gases am Filterauslaß abgelaufen war. Im vorliegenden Fall betrug die Durchlässigkeitszeit 11,25 Min, entsprechend einer Kapazität von 0,281 min/ml-Filtermasse. Das unbestrahlte Originalprodukt ergab eine Filterkapazität von 0,257 min/ml. Die letztgenannte Zahl war der Durchschnittswert von fünf Messungen bei einer relativen Standardabweichung von ± 2,5%. Die Durchlässigkeit des Filter für SO2 wurde in derBy determining the permeability (min) for SO2, a measure of the filter capacity was obtained. This permeability time was determined analogously to Example 1 as the time span which had elapsed between the inflow of SO 2 at the filter inlet and the detection of the gas at the filter outlet. In the present case the permeability time was 11.25 min, corresponding to a capacity of 0.281 min / ml filter material. The unirradiated original product gave a filter capacity of 0.257 min / ml. The latter number was the average of five measurements with a relative standard deviation of ± 2.5%. The permeability of the filter for SO 2 was in the
Weise festgestellt, daß 'Z15 des Gasstromes durch ei Indikationsrohr des Typs »Dräger SO2, 20/a Nr 242 hindurchgeleitet wurde. Das Rohr wurde mit einen gelben Salz gefüllt, welches sich beim Durchlaß von SO we.ß färbte. Das Rohr war in Konzentrationszonen voi 20 ppm b.s 200 ppm (1 ppm = , mg SO2/kg Gas eingeteilt D,e Durchlässigkeitszeit wurde für de. Augenblick festgelegt, in welchem die 20 PPm/Zon< vollkommen we.ß gefärbt worden war. Der Kapazität* gewinn betrug im vorliegenden Fall 9,3%.Example stated that 'Z 15 of the gas stream was passed through ei indication tube of the type "Dräger SO 2, 20 / a number 242nd The tube was filled with a yellow salt which turned white upon passage of SO white. The pipe was divided into concentration zones of 20 ppm to 200 ppm (1 ppm =, mg SO2 / kg G as. The permeability time was determined for the moment in which the 20 PP m / zone had been colored completely white The capacity gain in the present case was 9.3%.
Beispiel 8
Unter den im allgemeinen gleichen Bedingungen wieExample 8
Under generally the same conditions as
ZrcllTu WUrden eine Reihe von Versucher durchgeführt, mit Ausnahme dessen, daß die Bestrah- ZrcllTu were carried out a number of tempter, except that the irradiation
Dabe?°we u rrHng κ"0 f AtmosP"*re verändert wurden. Dabe, wurde bei den Experimenten 2 bis 5 dieSince? ° w e u r rH ng κ " 0 f Atmos P" * re have been changed. Dabe, in experiments 2 to 5 the
ExnlriJUnf '\LUuft durchSef"hrt. während bei den verwind ? J5 blS 10 eine Stickstoffatmosphäre verwendet wurde D,e relative Feuchtigkeit betrug 0% und der Gasdruck während der Bestrahlung 1 kg/cm-'.ExnlriJ Un f '\ LU u ft by S ef "hrt. While a nitrogen atmosphere was used with the torsion 5 blS 10 D, the relative humidity was 0% and the gas pressure during the irradiation 1 kg / cm-'.
sowie die Resultate zeigtas well as showing the results
daß nach einer Bestrahlung in einer stärkere Kapazitätszunahmethat after irradiation in a greater increase in capacity
beMen beiden u ü·daß eine höhere Dosierung in höhere Kapazität ergibt.BeMen both u u · that a higher dosage results in higher capacity.
tt welcbewelcbe
Experiment Dosierung der Bestrahlungs- Filtervolumon η Z, ' "Experiment dosage of the irradiation filter volume η Z, '"
Si?™.'. atmosphäre "itervolumen Durcn|äss|gkeits. KapazilätSi? ™. '. atmosphere "itervolume dura | ility . capacity
(min/ml)(min / ml)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
101
2
3
4th
5
6th
7th
8th
9
10
Gammagamma
BestrahlungIrradiation
(Mrad)(Mrad)
atmosphäre zejf atmosphere zejf
W (min)W (min)
0
20
40
750
20th
40
75
100
20
40
50
75100
20th
40
50
75
100100
Luftair
Luftair
Luftair
Luftair
N2 N 2
N2 N 2
N2 N 2
N2 N 2
N2 N 2
40.4 41,0 40,0 41,0 40,0 41,0 40,0 40,0 43,0 41,040.4 41.0 40.0 41.0 40.0 41.0 40.0 40.0 43.0 41.0
10,3510.35
10.7510.75
11,0011.00
11,2511.25
11.7511.75
10,7510.75
11,2511.25
11,2511.25
12,8112.81
12,75 0,257**)12.75 0.257 **)
0,2620.262
0,268***)0.268 ***)
0,2740.274
0,2940.294
0,2620.262
0,2810.281
0.2810.281
0,2960.296
03110311
Kapazitatsgewinn im Vergleich zu unbestrahltem Material Experiment M 1
***l £apa,ZIti" i1«* Onginalmaterials. Durchschnitt von 5 Messungen IW c '
***) Durchschnitt von 2 Messungen. Messungen. Relative Standardabweichung + 2 5%Increase in capacity compared to unirradiated material Experiment M 1
*** l £ apa , ZIti "i 1 " * original material. Average of 5 measurements IW c '
***) Average of 2 measurements. Measurements. Relative standard deviation + 2 5%
****) Durchschnitt von 3 Messungen. ~****) Average of 3 measurements. ~
Kapaziiätsgewinn*) Capacity gain *)
1,91.9
4,24.2
6,6
14,36.6
14.3
1,91.9
9,39.3
9,39.3
14,9****)
21,014.9 ****)
21.0
EineOne
Beispiel 9 55 Example 9 55
ta allgemeinen absorbiert mit Cu, Cr und Ag imprägnierter Kohlenstoff kein gasförmiges CO und ist daher auch in für diesen Zweck vorgesehenen gleichen Weist SchatzmaskeH nicht enthalten. In Schutzmasken gegen 60 eingefüllt Jede GO-Gas wird ein Sorptionsmittel unter der Bezeich- Mischung von mmg Hopcaüt verwendet Hierbei handelt es sich ran eine Oxid-Perosäd-Miscnnng der Metalle CU, Mn, Co und Ag. Diese Mischung oxidiert Co in CO2. Es scheint daher durchaus wichtig, die vorgenannte Absorption 6s giftiger Gase, und die CO-Absorption in dem gleichen bestand au; Typ eines Sorptionsmittels miteinander kombinieren zu Selendioxid, können. Um diese Möglichkeit zu überprüfen, wurde behandelt war.In general, carbon impregnated with Cu, Cr and Ag does not absorb gaseous CO and is therefore not included in the same Weist SchatzmaskeH provided for this purpose. Filled into protective masks against 60. Each GO gas, a sorbent called Mixture of mmg Hopcaüt is used. This is an oxide-Perosad mixture of the metals CU, Mn, Co and Ag. This mixture oxidizes Co to CO 2 . It therefore seems quite important that the aforementioned absorption 6s of poisonous gases, and the CO absorption in the same consisted of; Combine type of sorbent together to form selenium dioxide. In order to check this possibility, it was dealt with.
kstoifet
50 Mrad bestrahltkstoifet
50 Mrad irradiated
in derin the
dieser . _ „Ul ^w
nig) OO und 2750 ml reine»
zentral von «mÄ*^*1 this . _ " Ul ^ w
nig) OO and 2750 ml pure »
central from «mÄ * ^ * 1
DfeDfe
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I ■- :— - ■■— I ■ - : - - ■■ -
hH
Farbwechsel für die Indikatormasse von weiß auf bräunlichgrün ergeben. Das Indikatorrohr besaß Konzentrationszonen von 10 bis 300 ppm (1 ppm CO = 1,17 mgCO/m3Gas). Die Durchlässigkeitszeit wurde für den Augenblick festgestellt, in welchem die 50-ppm-Zone vollkommen braun gefärbt war analog dem Beispiel 7.Color change for the indicator mass from white to brownish green result. The indicator tube had concentration zones from 10 to 300 ppm (1 ppm CO = 1.17 mgCO / m 3 gas). The permeability time was determined for the moment at which the 50 ppm zone was colored completely brown, analogously to Example 7.
Die Durchlässigkeitszeit wurde mit 5,0 min festgestellt, was einer Kapazität von 0,125 min/ml Filtermasse oder annähernd (6,25-0,125) = 0,78 mg CO/ml Filtermasse entspricht. Bei unbestrahltem Originalprodukt ergab sich eine Kapazität von 0,107 min/ml entsprechend 0,67 mg CO/ml Filtermasse. Der letztgenannte Kapazitätswert war ein Durchschnittswert von fünf Messungen mit einer relativen Standardabweichung von ±4,2%. Der Kapazitätsgewinn betruf hierbei 16,8%.The permeability time was found to be 5.0 min, which corresponds to a capacity of 0.125 min / ml filter mass or approximately (6.25-0.125) = 0.78 mg CO / ml Filter mass corresponds. When the original product was not irradiated, the result was a capacity of 0.107 min / ml corresponding to 0.67 mg CO / ml filter mass. The latter capacity value was an average of five measurements with a relative standard deviation of ± 4.2%. The capacity gain was here 16.8%.
Beispiel 10Example 10
!m allgemeinen unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 9 wurden eine Reihe von Experimenter durchgeführt, wobei allerdings die Bestrahlungsdosierung und die Atmosphäre von den Bedingungen de; Beispiels 9 abwichen. So wurde Experiment Nr. 2 mil einer Bestrahlung in Luft durchgeführt, während die Bestrahlungsatmosphäre bei den Experimenten 3 und 4 Stickstoff war. Die relative Feuchtigkeit betrug 0% und der Gasdruck 1 kg/cm2. Die weiteren Bedingungen und die Resultate sind in nachstehender Tabelle 7 aufgezeichnet. In general, under the same conditions as in Example 9, a series of experiments were carried out, although the dose of irradiation and the atmosphere were dependent on the conditions de; Example 9 deviated. Thus, Experiment No. 2 was carried out with irradiation in air, while the irradiation atmosphere in Experiments 3 and 4 was nitrogen. The relative humidity was 0% and the gas pressure was 1 kg / cm 2 . The other conditions and the results are recorded in Table 7 below.
CO-Sorptionsfähigkeit von Gamma-bestrahlter Aktivkohle, Typ B.CO sorption capacity of gamma-irradiated activated carbon, type B.
Kapazitätsgewinn im Vergleich zu unbestrahltem Material. Experimen* Nr. 1.Capacity gain compared to non-irradiated material. Experiment * No. 1.
Kapazität des Originalmaterials. Durchschnitt von 5 Messungen. Relative Standardabweichung ± 4.5%. Durchschnittskapazität von 4 Messungen. *··*') Durchschnittskapazität von 3 Messungen.Original material capacity. Average of 5 measurements. Relative standard deviation ± 4.5%. Average capacity of 4 measurements. * ·· * ') Average capacity of 3 measurements.
Beispiel 11Example 11
Bei diesem Beispiel wurde als imprägniertes Sorptionsmittel eine »Pittsburg«-Aktivkohle des Typs BPL verwendet. Hierbei handelt es sich um eine typische Sorptionskohle für Gas.In this example, a "Pittsburg" activated carbon of the BPL type was used as the impregnated sorbent used. This is a typical sorption carbon for gas.
Die BPL-Kohle wurde mit einer Lösung von 100 g Kupferchlorid CuCl, in 1 1 einer 25%igen Ammoniaklösung imprägniert. Eine Gesamtmenge von 250 ml des Granulats wurde mit dieser Lösung 3 h lang behandelt. Die Lösung wurde dann von der Kohle abgetrennt, welche anschließend getrocknet wurde, indem sie mit Stickstoff behandelt wurde, und zwar 5 min bei Raumtemperatur, anschließend 5 h lang bei 7O0C und schließlich 2 h bei 1200C. Die imprägnierte Kohle wurde durch atomische Absorptstionsverfahren für Kupfer analysiert und zeigtt 4,7% Cu oder 7,25% CuCl. Die Kohle wurde in Stickstoff mit einer Dosierung von 40 Mrad bestrahlt. The BPL carbon was impregnated with a solution of 100 g of copper chloride CuCl in 1 l of a 25% strength ammonia solution. A total of 250 ml of the granules were treated with this solution for 3 hours. The solution was then separated from the coal, which was then dried by being treated with nitrogen, namely 5 min at room temperature, then for 5 hours was carried out at 7O 0 C and finally 2 hours at 120 0 C. The impregnated coal by Analyzed atomic absorption method for copper and shows 4.7% Cu or 7.25% CuCl. The charcoal was irradiated in nitrogen at a dosage of 40 Mrad.
Eine Probe von 40 ml des imprägnierten Granulats wurde bezüglich des CO-Haltevermögens wie im Beispiel 9 untersucht und die Durchdringungszeit für CO-Gas in analoger Weise unter Verwendung des !gleichen Typs eines Indikatorrohres festgestellt Die Durchdringungszeit wurde mit 8^ min entsprechend einer Kapazität von 0,212 rorin/ml aufgezeichnet Unbestrahlte mit CuQ imprägnierte Kohle ergab Werte von 7,5 min bzw. 0,187 niin/mL Der Kapazitätsgewinn betrug 133%. Za Vergleichszwecken durchgeführte Messungen ergaben für onbestrahlte and nichtimprägnierte BPL-ReMeäa Weite von 44 min oder 0,166 min/mL A sample of 40 ml of the impregnated granulate was examined with regard to the CO holding capacity as in Example 9 and the penetration time for CO gas was determined in an analogous manner using the same type of indicator tube. The penetration time was 8 ^ min corresponding to a capacity of 0.212 rorin / ml recorded Unirradiated charcoal impregnated with CuQ gave values of 7.5 min and 0.187 niin / ml. The increase in capacity was 133%. Measurements carried out for comparison purposes showed a width of 44 min or 0.166 min / mL for irradiated and non-impregnated BPL-ReMeäa
Beispiel 12Example 12
Aktivkohle des Typs »Pittburg« BPL wurde mit 7,5% Kaliumfluorid imprägniert. Eine Gesamtmenge von 250 ml dieser imprägnierten Kohle wurde in Stickstoff mit einer Dosierung von 50 Mrad bestrahlt. Eine Probe von 18,5 g dieses bestrahlten Sorptionsstoffes wurde in einem Glasfilterbehälter eingefüllt. Das Filtervolumen betrug 43 cm3 bei einer Schichtdicke von 7 cm. Stickstoffgas, welches 1,34 Vol-% Xe enthielt, wurde über die imprägnierte Kohle hinweggeleitet, bis zwischen der Gasphase und dem Sorptionsmaterial ein Sorptionsgleichgewicht erzielt wurde, was 85 min»Pittburg« BPL activated carbon was impregnated with 7.5% potassium fluoride. A total of 250 ml of this impregnated carbon was irradiated in nitrogen at a dosage of 50 Mrad. A sample of 18.5 g of this irradiated sorbent was placed in a glass filter container. The filter volume was 43 cm 3 with a layer thickness of 7 cm. Nitrogen gas containing 1.34% by volume of Xe was passed over the impregnated coal until a sorption equilibrium was achieved between the gas phase and the sorbent material, which was 85 min
50 erforderte.50 required.
Die Temperatur wurde auf 21° C gehalten. Um das Xe zu analysieren, wurde ein radioaktiver Indikator Xe133 dem Gas bei 0,5 μ Ci/cm3 zugesetzt. Xe133 gibt Gammastrahlen mit einer charakteristischen Energie von 0,08 MeV und einem Halbwert von 5,65 Tagen ab. Durch Messung der Xe133-Strahkmg läßt sich eine Messung für die Gasphasen-Konzentration von Xe erreichen. Die Gesamtmenge an Xe in dem System betrug 4,4 ml. Im vorliegenden Fall wurde in dem Sorptionsmaterial eine Menge von 233% Xe festgehal ten. Dies entspncht einem Gewinn von 37% gegenüber dem unbestraften KF-imprägnierten Sorptionsstoff. The temperature was kept at 21 ° C. To analyze the Xe, a radioactive indicator Xe 133 was added to the gas at 0.5 μCi / cm 3 . Xe 133 emits gamma rays with a characteristic energy of 0.08 MeV and a half-value of 5.65 days. A measurement of the gas phase concentration of Xe can be achieved by measuring the Xe 133 beam. The total amount of Xe in the system was 4.4 ml. In the present case, an amount of 233% Xe was retained in the sorbent material. This corresponds to a gain of 37 % over the unpunished KF-impregnated sorbent.
Beispiel 13Example 13
Das nachstehende Experiment wurde im wesentlichen in der gleichen Weise wie das Beispid 12 durchgeführt wobei BPL-KoMe verwendet werde, welche mit Natriomfluörid{23% NaF) imprägniert war.The following experiment was performed in essentially the same manner as Example 12 carried out using BPL-KoMe, which was impregnated with sodium fluoride {23% NaF).
itit
Die ,Bestrahlung erfolgte in Luft und in Stickstoff mit Dosierungen von 50 Mrad. Die weiteren Bedingungen waren die gleichen wie im Beispiel 12. Der prozentuale Sorptionsgewinn (Rückhaltung von Xe im Sorptionsstoff gegenüber unbestrahltem, NaF-imprägniertem Sorptionsstoff) betrug bei Luft 40,0% und bei Stickstoff 51,5%.The irradiation took place in air and in nitrogen with Dosages of 50 Mrad. The other conditions were the same as in Example 12. The percentage Sorption gain (retention of Xe in the sorbent compared to non-irradiated, NaF-impregnated Sorbent) was 40.0% for air and 51.5% for nitrogen.
Beispiel 14Example 14
In diesem Beispiel wurde Kr als Sorptionsgas und Kr85 als radioaktiver Indikator verwendet. Das Gas enthielt eine Gesamtmenge von 1,059% Krypton, der Rest war Stickstoff. Im System wurde eine Gesamtmenge von 0,19 ml Krypton und eine Indikatorkonzentration entsprechend 0,5 μ Ci Kr8Vcm3 verwendet. Bei der Kohle handelt es sich um den gleichen Typ wie im Beispiel 12. Das Material wurde :nit einer Dosierung von 50 Mrad in Stickstoff bestrahlt. Es ergab sich im Vergleich zu unbestrahltem Material ein Sorptionsgewinn von 13,4%.In this example, Kr was used as the sorbent gas and Kr 85 as the radioactive indicator. The gas contained a total of 1.059% krypton, the remainder being nitrogen. A total of 0.19 ml of krypton and an indicator concentration corresponding to 0.5 μCi Kr 8 Vcm 3 were used in the system. The coal is of the same type as in Example 12. The material was: irradiated with a dosage of 50 Mrad in nitrogen. There was a sorption gain of 13.4% compared to unirradiated material.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß durch Erhöhung des Stickstoffdruckes bei konstanter Gamma-Bestrahlung eine Verstärkung der Chemisorptionsfähigkeit erzielt wurde. Die Tabelle 1 zeigt unter anderem, daß die Bestrahlung von imprägniertem Kohlenstoff mit einer Dosierung von etwa 26 Mrad bei 15 kg/cm2 N2-Druck einen Kapazitätsgewinn ergab, welcher über dem lag, der bei einer 50-Mrad-Bestrahlung bei einem N2-Druck von 1 kg/cm2 erzielt wuide. Dadurch werden selbstverständlich die Bestrahlungskosten verringert, da diese von der Dosierung abhängen.Surprisingly, it was found that an increase in the chemisorption capacity was achieved by increasing the nitrogen pressure with constant gamma irradiation. Table 1 shows, inter alia, that the irradiation of impregnated carbon with a dosage of about 26 Mrad at 15 kg / cm 2 N 2 pressure resulted in a gain in capacity which was greater than that obtained with 50 Mrad irradiation at one N. 2 -pressure of 1 kg / cm 2 achieved wuide. This of course reduces the irradiation costs, since these depend on the dosage.
Nach einer Besonderheit der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Verstärkung der Chemisorptionsfähigkeit von Kohlenstoff, welcher mit einer oder mehreren Metallverbindungen imprägniert wurde, gegenüber giftigen Gasen oder industriellen Abgasen, bei welchem der imprägnierte Kohlenstoff vor der Chemisorption mit einer Dosierung von wenigstens 1 Mrad Gammabestrahlt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung unter einem Teildruck von Stickstoff durchgeführt wird, welcher größer ist als der Teildruck von Stickstoff in Luft jei Atmosphärendruck.According to a special feature of the invention, therefore, is a method for enhancing the chemisorption capacity of carbon which has been impregnated with one or more metal compounds toxic gases or industrial exhaust gases in which the impregnated carbon prior to chemisorption with a dosage of at least 1 Mrad gamma irradiated, characterized in that the Irradiation is carried out under a partial pressure of nitrogen, which is greater than the partial pressure of nitrogen in air at atmospheric pressure.
Diese Besonderheit der Erfindung soll in den nachstehenden Beispielen genauer erläutert werden:This peculiarity of the invention is to be explained in more detail in the following examples:
Beispiel 15Example 15
Granulierte Aktivkohle des Typs A gemäß Beispiel 1 wurde in einem Stahlbehäller mit einer Dosierung von 27 Mrad bestrahlt. Vor der Bestrahlung wurde der Behälter mit der Aktivkohle etwa 20 min lang auf 0,1 mm Hg-Druck evakuiert. Alsdann wurde reines Stickstoffgas (99,99%) in den Behälter eingefüllt, um einen Druck von 15 kg/cm2 zu erreichen. Der Behälter wurde dann einer Gamma-Strahlenquelle (Co60) in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise ausgesetzt. Nach der Bestrahlung wurde der Kohlenstoff in einer Stickstoffatmosphäre in einem Polyäthylenbehälter gelagert, bevor seine Sorptionsfähigkeit gegenüber Zyanchlorid geprüft wurde.Granulated activated carbon of type A according to Example 1 was irradiated in a steel container with a dosage of 27 Mrad. Before the irradiation, the container with the activated charcoal was evacuated to 0.1 mm Hg pressure for about 20 minutes. Then pure nitrogen gas (99.99%) was filled into the container in order to achieve a pressure of 15 kg / cm 2 . The container was then exposed to a gamma radiation source (Co 60 ) in the manner described in Example 1. After the irradiation, the carbon was stored in a polyethylene container in a nitrogen atmosphere before its sorption capacity for cyan chloride was tested.
Hierzu wurde eine 75-ml-Probe des bestrahlten Granulats in einen Filterbehälter eingefüllt. Die Kapazität bezüglich Zyanchlorid wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 gemessen. Im vorliegenden Fall wurde die Durchdringungszeit mit 23 min aufgezeichnet, was eine Kapazität von 0,306 min/ml ergibt. Die durchschnittliche Kapazität bei 8 Messungen und bei unbestrahltem Originalprodukt ergab 0,197 min/ml. Der Kapazitätsgewinn betrug 55,2% im Vergleich zur ursprünglichen Kapazität.For this purpose, a 75 ml sample of the irradiated granulate was poured into a filter container. the Capacity with respect to cyan chloride was measured in the same manner as in Example 1. In the present case the permeation time was recorded as 23 minutes, giving a capacity of 0.306 minutes / ml. the Average capacity with 8 measurements and with the unirradiated original product was 0.197 min / ml. the Capacity gain was 55.2% compared to the original capacity.
Beispiel 16Example 16
Unter im allgemeinen den gleichen Allgemeinbedingungen wie im Beispiel 15 wurden eine Reihe vor Versuchen durchgeführt, mit Ausnahme der Dosierung der Bestrahlung, welche auf 50 Mrad gehalten wurde und bezüglich des Stickstoffdruckes während dei Bestrahlung, welcher innerhalb des Bereiches von 0,1 bi; 15 kg/cm2 verändert wurde. Die Versuchsbedingunger und die Resultate sind in nachstehender Tabelle f wiedergegeben.Under generally the same general conditions as in Example 15, a series of prior experiments were carried out, with the exception of the dosage of the irradiation, which was kept at 50 Mrad and with respect to the nitrogen pressure during the irradiation, which was within the range of 0.1 bi; 15 kg / cm 2 was changed. The test conditions and the results are given in Table f below.
Zyanchlorid-Sorptionsfähigkeit von Gamma-bestrahlier ASC-Aktivkohle, Typ A in Gegenwart von StickstoffgasCyan chloride sorption capacity of gamma-irradiated ASC activated carbon, type A in the presence of nitrogen gas
mentExperi
ment
derdosage
the
lungs-Irradiating
lung
währendN 2 pressure
while
volumenI iller-
volume
keitszeitPermeable
life time
gewinn*)Capacity
profit*)
(Mrad)lung
(Mrad)
"J Kapazitätsgewinn im Vergleich zu unbestrahltem Origtnalfiher. Experiment Nr. 1"J Capacity gain compared to unirradiated original flight. Experiment no. 1
**} Kapazität bei nichtbestrahltem Originalprodnkt. Durchschnitt von 8 Versuchen, relative Standardabweichnne ± 8,7% ***} ©nrcBschtÄ von 2 Versuchen.**} Capacity with original product not irradiated. Average of 8 trials, relative standard deviation ± 8.7% ***} © nrcBschtÄ of 2 attempts.
elSP>e 65 Behälter mit der Aktivkohle 20 min lang auf eine elSP> e 65 container with the activated charcoal for 20 minutes on one
Aktjykohiengranulat des Typs A gemäß Beispiel 1 Druck von 0,1 ram Wg evakuiert trad dann mit reise«Aktjykohiengranulat of the type A according to example 1 pressure of 0.1 ram Wg evacuated trad then with travel «
wurde in feinem StanibehäJter mit einer Dosierung von Stickstoffgas {9939%) auf einen Druck von S kg/eniwas placed in a fine container with a dosage of nitrogen gas (9939%) to a pressure of 5 kg / eni
50 Mrad besetanlL Vor der Bestrahlung wurde der geffiHt Der Behälter wurde dann einer Garama-Steah50 Mrad besetanlL Before the irradiation, the container was found. The container was then a Garama-Steah
kk
lenqueUe (Co») in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 ausgesetzt H lenqueUe (Co ») in the same way as in Example 1 exposed to H
Anschließend wurde die Kohle wie im Beispiel 6 auf ihre Blausäure-Kajratät getestet Bei diesem Beispiel ergab sich eine Durchdriagungszeit von 35 min, was eine Kapazität von 18,5 mg HCN/ml oder einen Kapazitätsgewinn von 16,2% bedeutet Das unbestrahl- te Onginalmatenal hatte eine Kapazität von 16 mg HCN/mL The charcoal was then tested for its hydrocyanic acid kajratät as in Example 6. In this example, a penetration time of 35 min resulted, which means a capacity of 18.5 mg HCN / ml or a capacity gain of 16.2%. The unirradiated original material had a capacity of 16 mg HCN / mL
Unter im allgemeinen den gleichen Versudhbedingungen wie im Beispiel 17 wurden weitere Versuche durchgeführt mit Ausnahme des Sticksuoffdruckes während der Bestrahlung, welcher innerhalb eines Bereiches von 1 bis 15 kg/cm2 verändert wurde. Die Versuchsbedingungen und die Resultate sind in nachstehender Tabelle 9 zusammengefaßtFurther tests were carried out under generally the same spraying conditions as in Example 17, with the exception of the nitrogen pressure during the irradiation, which was varied within a range from 1 to 15 kg / cm 2 . The test conditions and the results are summarized in Table 9 below
Experi- Dosierung Bestrahment der lungs-Experi- Dosing irradiation of the lung
Gamma-Gamma-
Bestrahlung
(Mrad)Irradiation
(Mrad)
atmo-atmo-
Sphäre strahlungSphere radiation
S^ a Fll,ter' ReL HCN-Kon- Durch- HCN-S ^ a Fll , ter ' ReL HCN-Kon- by- HCN-
wanrend volumen Feuchtig- zentration lässig- KapaziderBekeil keitszeit tatmoving volume moisture concentration casual capacity the wedge time did
(kg/cm*) (ml)(kg / cm *) (ml)
(mg/1)(mg / 1)
(min) (mg/ml)(min) (mg / ml)
Kapazitätsgewinn*) Capacity gain *)
0
50
50
50
500
50
50
50
50
Luftair
N.2N.2
N2 N 2
N2N2
1515th
*) Kapazitätsgewinn im Vergleich zu unbestrahltem Material.*) Capacity gain compared to non-irradiated material.
Eine 43-ml-Probe von Gasmasken-Kohle imprägniert mit Kaliumkarbonat des Typs »Dräger 900« gemäß Beispiel 7 wurde in einem Stahlbehälter mit einer Dosierung von 40 Mrad bestrahlt. Der Behälter wurde mit Stickstoff auf einen Druck von 15 kg/cm2 angefüllt. Nach der Bestrahlung wurde die Kohle bezüglich ihrer Sorptionsfähigkeit oder Kapazität in bezug auf SO2 getestet, und zwar in der gleichen Weise wie im Beispie! 7. Die Durchdringungszeit betrug 12,5 min, was einer Kapazität von 0,291 min/ml bedeutet. Dies ergibt einen Kapazitätsgewinn von 13,4% im Vergleich zum Originalprodukt, wo er 0,257 min/ml betrug.A 43 ml sample of gas mask carbon impregnated with potassium carbonate of the type "Dräger 900" according to Example 7 was irradiated in a steel container with a dosage of 40 Mrad. The container was filled with nitrogen to a pressure of 15 kg / cm 2. After the irradiation, the coal was tested for its sorption capacity or capacity with respect to SO 2 , in the same way as in the example! 7. The permeation time was 12.5 min, which means a capacity of 0.291 min / ml. This gives a capacity gain of 13.4% compared to the original product, where it was 0.257 min / ml.
Unter den im allgemeinen gleichen Bedingungen wie im Beispiel 19 wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt mit Ausnahme einer Veränderung des Stickstoffdruckes. Die Versuchsbedingungen und Resultate sind in nachstehender Tabelle 10 wiedergegeben.A series of experiments were carried out under generally the same conditions as in Example 19 performed with the exception of a change in nitrogen pressure. The test conditions and results are shown in Table 10 below.
SO2-Sorptionsfähigkeit von imprägnierter Aktivkohle, bestrahlt mit Gammastrahlen bei verschiedenen Stickstoffdrücken SO2 sorption capacity of impregnated activated carbon, irradiated with gamma rays at different nitrogen pressures
*) Kapazitätsgewinn im Vergleich zu unbestrahltem Originalmaterial. *) Increase in capacity compared to unirradiated original material.
**) Kapazität des Otiginalmaterials. Durchschnitt von 5 Messungen, relative Standardabweichung ± 2,5%. ***) Durchschnitt von 2 Messungen.**) Capacity of the original material. Average of 5 measurements, relative standard deviation ± 2.5%. ***) Average of 2 measurements.
Unter den im allgemeinen gleichen Bedingungen wie im Beispiel 10 wurden Messungen bezüglich des Einflusses des Druckes auf das Haltevermögen von Kohlenmonoxid durchgeführt. Tabelle 4 zeigt die Resultate für eine Stickstoff-Bestrahlungsatmosphäre und ein Filtervolumen von 40 ml.Under generally the same conditions as in Example 10, measurements were made on the Influence of the pressure on the holding capacity of carbon monoxide carried out. Table 4 shows the Results for a nitrogen irradiation atmosphere and a filter volume of 40 ml.
Kohlenmonoxid-Sorptionsfähigkeit von Gamma-bestrahlter Aktivkohle, Typ BCarbon monoxide sorption capacity of gamma-irradiated activated carbon, type B
Experiment Dosierung Druck Durchlässig- Kapazität Kapazitäts-Experiment Dosing Pressure Permeable Capacity Capacity
der Gamma- während der keitszeit gewinn*)the gamma gain during the time *)
Bestrahlung BestrahlungIrradiation irradiation
Nr. (Mrad) (kg/cm^) (min) (min/ml) (%)No. (Mrad) (kg / cm ^) (min) (min / ml) (%)
*) Kapazitätsgewinn im Vergleich zu unbestrahitem Material.*) Capacity gain compared to non-irradiated material.
Durchschnitt von 2 Messungen.Average of 2 measurements.
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