DE2904429A1

DE2904429A1 - Kugelfoermige aktivkohle mit geringer staubbildung und hoher physikalischer festigkeit und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2904429A1
Application number: DE19792904429
Authority: DE
Inventors: Kuniaki Hino; Yasushi Nishimura; Yoshio Okada; Yasuo Uehara; Kazuhiro Watanabe
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1978-02-06
Filing date: 1979-02-06
Publication date: 1979-08-09
Also published as: IT1110253B; DE2904429C3; GB2013642A; ES477362A1; JPS54104498A; IT7919927A0; DE2904429B2; FR2416198A1; CA1117513A; NL180200B; NL7900893A; JPS6037046B2; NL180200C; US4228037A; BR7900717A; GB2013642B; FR2416198B1

Description

Die Erfindung betrifft eine kugelförmige (sphärische) Aktivkohle mit hoher physikalischer Festigkeit und einer ausserordentlich geringen Staubentwicklung, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Aktivkohle gewinnt zunehmende Bedeutung für die Beherrschung der industriellen Umweltverschmutzung oder Säuberung der Umgebung, wobei die Nachfrage deutlich zunimmt. Ferner wurde Aktivkohle schon von alters her in der Ernährungs- oder medizinischen Industrie in weitem Umfang verwendet. In den letzten Jahren wurde eine Verwendung von Aktivkohle zur Blutreinigung unter Verwendung von künstlichen inneren Organen entwickelt, wodurch der Anwendungsbereich von Aktivkohle mehr und mehr vergrössert wurde.

Bisher wurde Aktivkohle hauptsächlich in Pulverform verwendet. Da jedoch Kohlepulver eine Reihe von Problemen aufwirft, wie z.B. eine geringe Wirtschaftlichkeit aufgrund der Schwierigkeit bei der Wiederverwendung und die Stauberzeugung bei der Handhabung, besteht ein starkes Bedürfnis nach einem körnigenoder teilchenförmigen Aktivkohleprodukt. Demgemäss wurde eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von körniger Aktivkohle entwickelt und vorgeschlagen, nach denen bisher verschieden Formen von Aktivkohle, wie etwa Fragmente, Zylinder und Kugeln, hergestellt werden.

Bei der Anwendung stellt andererseits die physikalische Festigkeit eines der wichtigsten Erfordernisse dar. Aktivkohle wird allgemein verwendet, um Unreinheiten aus einer Flüssigkeits- oder Gasphase durch ihre intensive Adsorptionswirkung, die aus ihrer grossen Oberfläche und der spezifischen Verteilung der Porendurchmesser resultiert, wirksam

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zu entfernen. Weisen nun Aktivkohlekörnchen oder -kleinteilchen eine geringe physikalische Festigkeit auf, dann wird unvermeidlich Staub entwickelt, wenn diese in Reibungskontakt miteinander kommen. Bei Anwendungen in der Gasphase wird dieser Staub leicht in grosser Menge im austretenden Gas mitgerissen und führt zu einer sekundären Umweltverunreinigung. Bei der Anwendung in der flüssigen Phase, z.B. für die Behandlung von Ablaugen oder Abwasser, wird der Staub zu einer Schwarzfärbung des abfliessenden Wassers führen. Der Staub wird bei der Anwendung im Gebiet der Reinigung oder Raffinierung zur Kontamination führen. Ferner kann in einem spezifischen Anwendungsbereich eine extrem geringe Menge von Staub bereits ein ernsthaftes Problem darstellen, speziell im Fall der Blutreinigung muss Staub bis zur äussersten Grenze völlig entfernt werden. Es besteht daher ein lebhaftes Bedürfnis nach einer wenig staubenden Aktivkohle mit guter physikalischer Festigkeit.

Als Gegenmassnahme gegen das Stauben wurden von den Verwendern eine ganze Reihe von Versuchen in der Annahme unternommen, dass der Staub unvermeidbar entsteht. Zu solchen Versuchen gehören beispielsweise die Entfernung von Staub unter Verwendung von Filtern, eine Behandlung, wie etwa eine Koagulation und Präzipitation, Waschen mit grossen Mengen Wasser, Beschichten der Aktivkohle an ihrer Oberfläche mit Polymeren aus organischen oder anorganischen Materialien zur Bildung eines Films auf den Oberflächen, so dass die Kohleteilchen nicht in direkten Kontakt miteinander kommen, -sowie ein Verfahren zur Erhöhung der physikalischen Festigkeit von Aktivkohle durch Aufbringen von Beschichtungsmaterialien.

Alternativ hierzu gibt die Beschreibung der JA-OS 50-18879

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ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmiger (sphärischer) Aktivkohle an, worin besondere Aufmerksamkeit auf die Form der Aktivkohle gerichtet ist. Bei diesem Verfahren wird ein besonderes Pech als Ausgangsmaterial für die kugelförmige Aktivkohle ohne die Verwendung irgendeines Bindemittels und unter Ausnutzung der besonderen Schmelzbarkeit dieses Peches verwendet. Nach diesem Verfahren wird die Stauberzeugung im Vergleich zu ' Kohle, die aus Pulver granuliert ist, oder körniger fragmentierter Kohle vermindert. In gewissen Fällen ist es jedoch erwünscht, die Menge des erzeugten Staubes auf ein'noch viel niedrigeres Niveau zu verringern.

Darüber hinaus kann festgestellt werden, dass das oben erwähnte Verfahren zum Erreichen eines niedrigen Niveaus von Staubbildung durch die Oberflächenbeschxchtung von Aktivkohle nachteilhaft in der Hinsicht ist, dass das der Aktivkohle innewohnende Adsorptionsvermögen in. einest -beträchtl-i—, chen Ausmass geopfert werden muss und dass das Stauben nicht völlig unterdrückt werden kann.

Zur Erhöhung der physikalischen Festigkeit von geformter Aktivkohle unter Erzielung eines niedrigen Staubgrades sind weitere Verfahren bekannt, wonach ein Pech oder eine dritte Komponente zugesetzt wird. Bei all diesen Verfahren geht die Absicht dahin, dass von den als Zusätzen verwendeten Materialien nach der Verkohlungsbehandlung so viel wie möglich in der Aktivkohle zurückbleibt und dass die Zusätze selbst nach der Verkohlung als Bindemittel dienen und so die physikalische Festigkeit der Kohle erhöhen.

Aus dem oben Gesagten lässt sich entnehmen, dass man Stoffen oder Materialien, ,.die nach der Verkohlung kaum in der Kohle zurückbleiben und deshalb nicht als Bindemittel dienen, keine signifikante Wirkung in Hinsicht auf die Erhöhung der physikalischen Festigkeit der entstehenden Aktivkohle zu-

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schreibt, da der Zusatz solcher Stoffe nach der Verkohlungsbehandlung zu Hohlräumen in der Kohle führt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine neue kugelförmige Aktivkohle mit einer stark verringerten Staubentwicklung und hoher physikalischer Festigkeit sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die erfindungsgemässe kugelförmige Aktivkohle erhält man aus einer Mischung als Ausgangsmaterial, die ein Pech als vorherrschende Kohlenstoffkomponente, mindestens eine aromatische Verbindung als organisches, mit dem Pech mischbares Lösungsmittel sowie ein kettenförmiges bzw. lineares Polymeres eines Kohlenwasserstoffs und/oder ein Copolymeres davon als wirksame Komponente, die der erhaltenen Aktivkohle die ausgezeichnete Staubfestigkeit verleiht, enthält.

Das Produkt, die Mischung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung werden anhand der. folgendeit"->"al^fBeispieIeiE->-rM beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen erläutert:

Das als eine Komponente des Ausgangsmaterials verwendete Pech hat einen Erweichungspunkt von 50 bis 350⁰C, vorzugsweise 150 bis 250⁰C, einen Kohlenstoffgehalt von 80 bis 97 %, ein Wasserstoff/Kohlenstoffatomverhältnis von 0,3 bis 2,0 und einen Gehalt an Nitrobenzol-unlöslichem Material von unter 60 %. Der hierbei verwendete Begriff "Erweichungspunkt" soll die Temperatur angeben, bei welcher ein Kolben eines KOKA-Plussprüfgerätes, das mit 1 g Probe beschickt ist, während seiner Abwärtsbewegung, die beim Erhitzen der Probe auf eine Temperatur in einer Aufheiζgeschwindigkeit von 6°C/min unter einer Belastung von 10 kg/cm² zu einem ersten Halt kommt.

Der Begriff"Gehalt an Nitrobenzol-unlöslichem Material" bezeichnet einen Gewichtsprozentsatz von unlöslichem Material, das zurückbleibt, wenn man 1 g pulverisiertes Pech

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— Q —

zu 100 ml Nitrobenzol gibt und bei 40⁰C löst.

Gewöhnlich kann jedes vom -Erdöl-Crackprozess oder Kohle abgeleitete Pech adäquat verwendet werden.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird mindestens eine aromatische Verbindung, die als organisches, mit dem Pech mischbares Lösungsmittel dient, dem Pech zugesetzt, so dass eine Dispersionsformung des Pechs sichergestellt ist. Das Pech wird mit dem Lösungsmittel vermischt und darin bei 150 bis 250⁰C verflüssigt, worauf ferner ein Polymeres eines linearen Kohlenwasserstoffs(z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polybutadien, Polystyrol oder dergleichen), ein Copolymeres mit dem Kohlenwasserstoff als Hauptkomponente (z.B. Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres) oder ein Gemisch davon, das ein Molekulargewicht von weniger als 500000 aufweist und bei der Mischungsund Verflüssigungstemperatur weniger zersetzungsanfällig ist, der Mischung zugesetzt und verflüssigt wird. Von diesen oben erwähnten Polymeren wird Polyäthylen besonders bevorzugt. Die Menge des Polymermaterials liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,5 bis 8 Gew.-%_f bezogen auf das eingesetzte Pech. Mengen von weniger als 0,1 Gew.-% ergeben einen geringen Effekt bezüglich der Verringerung der Staubentwicklung bei der erhaltenen Aktivkohle. Andererseits führt die Verwendung von Mengen von mehr als 10 Gew.-% zu einigen Problemen dergestalt, dass die Viskosität beim Mischen mit dem Pech unvorteilhaft ansteigt, was dazu führen kann, dass ■ die Dispersionsformung behindert wird und dass, selbst wenn die Dispersionsformung durchführbar ist, unschmelzbares Harz schwer zu erhalten ist.

Das verwendete Polymermaterial kann in Form von Pulver oder Pellets vorliegen. Es ist wichtig, dass bei der Verflüssigung im oder beim Mischen mit dem Pech das Polymermaterial im Temperaturbereich von 150 bis 250⁰C genügend mit dem Pech

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vermischt wird. In diesem Sinne wird für das Polymermaterial ein Molekulargewicht von weniger als etwa 500000 bevorzugt, was ein gute Mischbarkeit mit dem Mischsystem in dem oben definierten Temperaturbereich gestattet.

Beispiele für aromatische Verbindungen als Lösungsmittel sind etwa aromatische Kohlenwasserstoffe mit einem bis drei Ringen, wie etwa Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin, Methylnaphthalin, Dimethylnaphthalin, Anthracen, Phenantren, Triphenylen, Diphenyl, Diphenylmethan, Diphenyläther und dergleichen, sowie ihre Alkylderivate.

Eine oder mehrere der oben erwähnten aromatischen Verbindungen werden dem Pech beigemischt. Obwohl das Mischungsverhältnis nicht von kritischer Bedeutung ist, verwendet man vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-Teile der aromatischen Verbindung auf 100 Gew.-Teile Pech.

Das so erhaltene geschmolzene Pechgemisch lässt man in Wasser ausströmen, das ein Suspendierungsmxttel, wie etwa Polyvinylalkohol, enthält und auf eine Temperatur von 50 bis 200⁰C, nötigenfalls in. einem Autoklaven, erhitzt wurde, und man rührt heftig, so dass das Pech in der Dispersion geformt wird, worauf man abkühlt und kugelförmiges Pech erhält.

Die als organisches Lösungsmittel im Dispersionsformung prozess verwendete aromatische Verbindung wird dann durch Extraktion mit einem lösungsmittel, das mit dem Harz gering mischbar, mit dem zugesetzten organischen Lösungsmittel jedoch gut mischbar ist, entfernt. Dann wird das kugelförmige Pech einer Behandlung mit einem Sauerstoff-haltigen Oxidationsmittel unterworfen, die es unschmelzbar macht. "Gewöhnlich wird diese unschmelzbarmachende Behandlung in Luft durchge-Lfiihrt, während man, beginnend von Raumtemperatur, allmählich erhitzt, und sie wird bei einer Temperatur von unter 400⁰C

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abgeschlossen. Das unschmelzbar gemachte kugelförmige Harz wird dann in Stickstoffatmosphäre oder Dampf erhitzt und verkohlt und bei 900 bis 1000⁰C aktiviert. Als Ergebnis hiervon erhält man hochgradig kugelförmige, sehr wenig staubende Aktivkohle mit hoher Festigkeit. Die so erhaltene Aktivkohle hat die folgenden physikalischen Eigenschaften: Kugeln von 0,1 bis 1,5 mm Durchmesser; Teilchendichte von 0,5 bis 1,5 g/ml; spezifische Oberfläche von 800 bis 1600 m²/g; eine Mikroporenkapazität von über 0,3 ml/g, gemessen im Bereich eines Mikroporenradius von unter 100 A, und ebenfalls von unter 0,5 ml/g, gemessen im Bereich des Mikroporenradius zwischen 100 A und 100000 S; Aschegehalt unter 0,5 Gew.-%.

Die physikalische Festigkeit und die Staubmenge der erfindungsgemässen Aktivkohle unterscheidet sich in ihrem Niveau oder Grad vollständig von den bekannten Aktivkohlen. Bei diesen erreicht die bei einem Staubtest erzeugte Staubmenge eine solche Grössenordnung, dass sie durch gravimetrisch^ Analyse korrekt bestimmt werden kann. Dagegen weist die erfindungsgemässe Aktivkohle einen so niedrigen Staubgrad auf, dass es schwierig ist, den Staub gravimetrisch zu bestimmen. Dementsprechend wird der Unterschied zwischen der erfindungsgemässaiAktivkohle und den bekannten Arten im folgenden über die Lichtdurchlässigkeit ausgedrückt, die bestimmt wird, indem man eine Kohleprobe in wässriger Suspension heftig schüttelt und unter Verwendung eines fotoelektrischen Fotometers die Trübung der Lösung misst.

Die erfindungsgemässe Aktivkohle weist eines Reihe von ausgezeichneten Eigenschaften auf, darunter nicht nur die geringe Staubneigung, sondern auch ein ausgezeichnetes Adsorptionsvermögen, ohne dass irgendein Problem bezüglich der Herabsetzung des Adsorptionsvermögens entsteht, wie man es im Fall von Aktivkohle findet, die etwa nach dem bekannten Oberflächenbeschichtungsverfahren erhalten wurde. Das Adsorp-

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tionsvermögen der erfindungsgemässen Aktivkohle ist so ausgezeichnet, dass es dem von wie üblich hergestellter Aktivkohle, die kein Polymermaterial, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält, vergleichbar ist. Ferner wurde gefunden, dass die erfindungsgemässe Aktivkohle bezüglicher ihrer physikalischen Festigkeit den Üblichen bei weitem überlegen ist.

Die Betrachtung von Oberfläche oder Schnittfläche von verschiedenen Aktivkohletypen, die mit oder ohne Zusatz des genannten Polymermaterials hergestellt wurden,mit einem Abtastelektronenmikroskop mit starker Vergrösserung zeigte, dass die Polymermaterial-haltige Aktivkohle an ihrer Oberfläche sehr glatt und gleichmässig ist.

Obwohl nicht eindeutig bekannt ist, wie das dem Pech beigemischte Polymermaterial bei seiner Verflüssigung zur Entwicklung des geringen Staubgrades der erhaltenen Aktivkohle beiträgt, kann man die Wirkung aufgrund des gemäss der vorliegenden Erfindung erzielten signifikanten Effektes doch wie folgt annehmen. Das als Ausgangsmaterial dienende Pech ist, wie wohlbekannt,ist ein Gemisch von Stoffen mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung im Bereich von niedrigen Molekulargewichten bis zu hohen Molekulargewichten. Insbesondere enthält das Nitrobenzolunlösliche Material nicht nur Stoffe mit hohem Molekulargewicht, sondern auch Komponenten, wie etwa freien Kohlenstoff. Demgemäss kann, wenn die Schmelzviskosität oder Viskosität der Lösung herabgesetzt ist, eine Phasentrennung stattfinden. Dies wird dem Mangel an sogenannter "Klebrigkeit" zugeschrieben, der auf dem geringen Molekulargewicht des Pechs basiert. Findet diese Phasentrennung während der Formung statt, so entwickelt sich eine heterogene Phase und diese wächst in dem zu Kugeln geformten Harz, verbleibt in der schliesslich erhaltenen Aktivkohle und senkt so die

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Oberflächenfestigkeit der Kohle.

Die aus Pech als Ausgangsmaterial gebildete Aktivkohle besteht aus einem Bindemittel und einer Rahmenkomponente, die nebeneinander vorliegen. Wenn die Binderkomponente nicht gleichmässig in dem kugelförmigen Körper verteilt ist, dann wird die Kugel eine ungleichmässige Verteilung ihrer Festigkeit aufweisen. Man nimmt an, dass die durch Verkohlen und Aktivieren solcher Kugeln erhaltene Kohle in ihrer Festigkeit in den Anteilen herabgesetzt ist, wo das Bindemittel die Rahmkomponente ungenügend miteinander verbindet, wobei Staub sich entwickeln kann.

Der Zusatz des Polymermaterials, so nimmt man an, trägt zur gleichmässigen Verteilung der Binderkomponente im geschmolzenen Zustand des Pechgemisches bei. Zusätzlich zersetzt sich das Polymermaterial bei 150 bis 250⁰C kaum Aind_i;erleidet,„^||^^^,i schmelzbar machenden Schritt nach der Formung des Pechs" keine rasche Zersetzung, wird sich aber im Lauf der Zeit, in welcher das Pechbindemittel unschmelzbar gemacht wird, allmählich zersetzen. Man nimmt an, dass das zugesetzte Polymermaterial hauptsächlich auf den Stufen von der Herstellung der Formteilchen bis zum Beginn der Verkohlung wirksam ist, wobei es seine hauptsächliche Wirkung besonders in der Formungsphase ausübt.

Das Polymermaterial ist also in der Hinsicht sehr wirksam, dass es der Aktivkohle, die mit Pech als Ausgangsmaterial hergestellt wird, die geringe Staubneigung und den hohen Grad an Festigkeit verleiht.

Die Verwendung des Polymermaterials, das zur Veränderung der Natur des Pechs dient, kann auch auf Gebiete angewandt werden, wo Pech als Bindemittel verwendet wird, z.B. bei Elektroden oder Koks₍ oder bei der Formung anorganischer Ma-

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terialien^

Die Herstellung des als Ausgangsmaterials dienenden Pechs, die Formung, das ünschmelzbarmachen . und die Aktivierung werden anhand des folgenden Beispiels erläutert. Die charakteristischen Eigenschaften verschiedener Typen von erfindungsgemässer Aktivkohle und zu Vergleichszwecken auch von- im Handel erhältlicher Aktivkohle sind in der danach folgenden Tabelle zusammengestellt.

Beispiel

Herstellung des Pech-Ausgangsmaterials:

Das Pech^Ausgangsmaterial A erhielt man durch Einsprühen von Rohöl aus Ceria in auf 2000⁰C erhitzten Dampf zum thermischen Cracken bei einer Kontaktzeit. von 0,005 Sekunden, Destillieren der nach raschem Abkühlen des gecrackten Öles erhaltenen teerartigen Substanz und Sammeln der Fraktionen mit Siedepunkten unter 430⁰C, berechnet bei Normaldruckpunkt. Dieses Pech hat einen Erweichungspunkt von 201⁰C, einen Gehalt an Nitrobenzol-unlöslichem Material von 37 %, einen Kohlenstoffgehalt von 95 % und ein Wasserstoff/Kohlenstoff-Atomverhältnis von 0,54.

Pech-Ausgangsmaterial B erhielt man durch Destillieren eines als Sekundärprodukt beim Äthylencracken erhaltenen Hestöles zur Entfernung von Fraktionen mit Siedepunkten unter 540⁰C aus dem öl, und es hatte einen Erweichungspunkt von 225⁰C, einen Gehalt an Nitrobenzol-unlöslichem Material von 21 %, einen Kohlenstoffgehalt von 94 % und ein Wasserstoff/Kohlenstoff-Atomverhältnis von 0,61.

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Herstellung der Aktivkohle:

300 g von jedem der so erhaltenen Peche, 100 g Naphthalin und jedes der in Tabelle I angegebenen Polymermaterialien, die in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Pech, verwendet wurden, wurden in einen 1 1-Autoklaven gegeben, gemischt und unter Rühren bei 180⁰C 2 Stunden geschmolzen oder verflüssigt. Das Gemisch wurde in auf 160⁰C erhitztes Wasser in einem Autoklaven, das 0,5 Gew.-% Polyvinylalkohol enthielt, gegossen und zur Umwandlung in die Kugelform 20 Minuten bei 1200 Upm dispergiert, gefolgt vom Abkühlen des Systems, so dass man Pechkugeln erhielt. Das Wasser wurde entfernt und das Naphthalin in den Kugeln wurde mit η-Hexan extrahiert. Die Kugeln wurden dann in ein Wirbelbett gegeben, worin sie von Raumtemperatur auf 300⁰C in einer Geschwindigkeit von 30°C/Stunde erhitzt wurden,so dass sie unschmelzbare Pechkugeln ergaben. Danach wurden die Kugeln zur Verkohlung in einem Gasgemisch,bestehend aus 50 Vol.-% Stickstoff, 47 Vol.-% Dampf und 3 Vol.-% Sauerstoff auf 900⁰C erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten, so dass man kugelförmige Aktivkohle erhielt.

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Tabelle

to ο co CD CO NJ

Pech-Ausgangsmaterial

Beispiele

Vergleichsbeispiele

Zugesetztes Poly- Poly- Poly- Poly- Poly- Äthy- Poly- PoIy-Polymennaterial* äthyr:.: äthy- äthy- buta- styrol lenvi- äthy- propylen len len dien (P.S.) nyl-Co- len len .(P.E.)' (P.E.) (P.E.) (P.B.) polyme- (P.E.) (P.P.)

Menge des Polymeren (Gew.-%, bezogen auf Pech)

Charakteristische Eigenschaften der Kohle

Jod-Adsorption (rog/g)

Karairel-Entfärbung (%)

Dichte (g/ml)

0,5

3,0 7,0 1,0

70

83

88

res (EVA)

1,0 3,0

960 1080 1020 960 1040

89

0,57 0,55 0,52 0,57 0,52 0,58

Spez. Oberfläche (mVg) 1000 1150 1060 1010 1050 1000 1,0 3,0

1050 1080 1130

82

91

0,51 0,57 0,59 0,56 1100 1150 1200

handelsübliche Kohle A

auf Kohlebasis

handelsübliche Kohle B

auf Kokosnussschalenbasis

980	1100	2904
92	80	NJ CD
0,45	0,48
950	1150

Tabelle (Portsetzung)

to ο co 00 CjJ Ni

Staubtest A (Gew.-%)

Staubtest B (%)

Festigkeit

nicht nicht nicht nicht nicht nicht nicht nicht

er- er- er- er- er- er- er- er- 0,18 0,10 4,7

fasst fasst fasst fasst fasst fasst fasst fasst

85

89

94

82

83

79

96

**0

98,0 99,0 98,6 98,2 97,6 96,4 99,2 98,6 95,2 94,9 84,1

2,5

**0
85,6

ι Ι

*X

ro

(JD CD

CD

- yf -

Anmerkung:

P.A.: "SUMIKATHENE G-806" (Sumitomo Chemical Co., Ltd.)

P.B.: "Nipol BR 1220" (Nippon. Zeon Co., Ltd.)

P.S.: "Esbrite GP-8" (Sumitomo Chemical Co., Ltd.)

EVA : ⁿEVA-FLEX-250" (Mitsui Polychemical Co., Ltd.)

P.P.: "Moplen Type AS" (Montecatini Co., Ltd.)

Anmerkung:

Die charakteristischen Eigenschaften der Aktivkohle in der Tabelle wurden bestimmt wie folgt:

Mes smethoden:

Jod-Adsorption: Bestimmt nach der in JIS K—1474 vorgeschriebenen Methode

Karamel-Entfärbung:

Spezifische
Oberfläche:

Staubtest A:

Bestimmt nach der in JIS K—14T2 vorgeschriebenen Methode

Bestimmt nach der Stickstoff-Adsorptionsmethode

10g einer Probe und 50 ml destilliertes Wasser wurden in einen. Glasbehälter Kit einem Durchmesser von 60 mm und einer Höhe von 80 mm gegeben und mit einer Amplitude von 40 mm bei 250 öpm 30 Minuten geschüttelt. Die erhaltene Suspension wurde zum Filtrieren durch ein 100 mesh-Sieb laufengelassen und mit frischen destillierten Wasser gewaschen. Das Filtrat wurde zur Trockne eingedampft, worauf man die Menge des erhaltenen feines Staubes bestimmte.

Staubtest B:

5 g Aktivkohle wurden in einen 200 ml-Erlenmeyer-Kolben gegeben und 50 ml destilliertes Wasser wurden zugesetzt.

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Nach Entgasen wurde die Flasche dicht verstöpselt und ähnlich wie bei der obigen Methode A geschüttelt. Sofort nach dem Schütteln wurde vom Überstand eine Probe gezogen und einer Messung der Lichtdurchlässigkeit mit Hilfe eines Spektrofotometers bei einer Wellenlänge von 660 nm unterzogen.

Festigkeit: Bestimmt nach den in JIS K-1474 vorgeschriebenen Methode.·

Beim "Staubtest B" fand man bei beiden Typen von handelsüblicher Aktivkohle, dass sie grosse Mengen von Köhlestaub erzeugten, und man verwendete 0,5 g von jeder Probe, um den Versuch durchzuführen, stellte aber wenig oder keine Licht durchlässigkeit fest.

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Claims

Kugelförmige Aktivkohle mit geringer Staubbildung und hoher physikalischer Festigkeit und Verfahren zu ihrer Herstellung Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer kugelförmigen Aktivkohle mit geringer Staubentwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass man:

unter ständigem Rühren ein Gemisch eines Peches mit einem Erweichungspunkt von 50 bis 350⁰C, einem Kohlenstoffgehalt von 80 bis 97 %, einem Wasserstoff/Kohlenstoff-Atomverhältnis von 0,3 bis 2,0 und einem Gehalt an Nitrobenzol-unlöslichem Material von unter 60 %, mindestens einer aromatischen Verbindung als Lösungsmittel, das mit dem Pech mischbar ist, sowie 0,1 bis 10 Gew.-% (bezogen auf die Pechmenge) von mindestens ei-

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nem kettenförmigen (linearen) Kohlenwasserstoff-Polymeren oder -Copolymeren mit dem Kohlenwasserstoff als Hauptkomponente, erhitzt und hierdurch dieses Gemisch homogen verflüssigt;

dieses verflüssigte Gemisch in einer wässrigen Lösung, die ein Suspendierungsmittel enthält, dispergiert und hierdurch Mikrokugeln aus dem in dieser Lösung dispergierten Gemisch erhält; und

die so erhaltenen Mikrokugeln einer Reihe von Behandlungen zur Entfernung des Lösungsmittels, zum Unlöslichmachen, zur Verkohlung und Aktivierung unterzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Erhitzungsschritt das Gemisch auf eine Temperatur von 150 bis 200⁰C bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das verflüssigte 'Gemisch in der wässrigen Lösung bei einer Temperatur von 50 bis 200⁰C dispergiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Kohlenwasserstoff-Polymeres oder -Copolymeres mit einem Molekulargewicht von weniger als etwa 500000 einsetzt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Ausgangsgemisch verwendet, das 0,5 bis 8 Gew.-% des oder der Kohlenwasserstoff-Polymeren oder -Copolymeren, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pechs, enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kohlenwasserstoff-Polymeres oder -Copolymeres Polyäthylen, Polypropylen, Polybutadien,

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Polystyrol, Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres und/oder Derivate davon verwendet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Ausgangsgemisch verwendet, das 5 bis 5O'Gew.-% der aromatischen Verbindung(en) als Lösungsmittel, bezogen auf die Gesamtmenge des Pechs, enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als aromatische Verbindung, die als mit dem Pech mischbares Lösungsmittel dient. Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin, Methylnaphthalin, Dimethylnaphthalin, Anthracen, Phenanthren, Triphenylen, Diphenyl, Diphenylmethan, Diphenylether und/oder ihre AlkyIderiva te verwendet.

- Kugelförmige Aktivkohle mit einer geringen Staubentwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.

10. Kugelförmige Aktivkohle mit hoher physikalischer Festigkeit und geringer Staubentwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass man sie aus einer Stoffmischung als Ausgangsmaterial erhält, die ein Pech mit einem Erweichungspunkt von 50 bis 350⁰C, einem Kohlenstoffgehalt von 80 bis 97 %, einem Wasserstoff/Kohlenstoff-Atomverhältnis von 0,3 bis 2,0 und einem Gehalt an Nitrobenzol-unlöslichem Material von unter 60 %, mindestens eine aromatische Verbindung als mit dem Pech mischbares Lösungsmittel und 0,1 bis 10 Gew.-%,(bezogen auf die Menge des Pechs) mindestens eines linearen Kohlenwasserstoff-Polymeren oder -Copolymeren mit der Kohlenwasserstoffkette als Hautbestandteil, umfasst.

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11. Kugelförmige Aktivkohle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei der Bestimmung durch die gravimetrische Analyse, wie in der Beschreibung definiert., im wesentlichen keinen Staub entwickelt.

12. Kugelförmige Aktivkohle nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweist: Kugeln von 0,1 bis 1,5 mm Durchmesser; Teilchendichte 0,5 bis 1,5 g/ml; spezifische Oberfläche von 800 bis 1600 m²/g; Mikroporenvolumen von über 0,3 ml/g, gemessen im Bereich von Mikroporenradius von unter 100 S, und.unter 0,5 ml/g bei Messung im Bereich des Mikroporenradius zwischen 100 A und 10OjDOO S; Aschegehalt unter 0,5 Gew.-%.

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