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Erzeugung und Wiederbelebung aktiver Kohle Vorliegende Erfindung betrifft
die Erzeugung aktiver Kohlen und bezweckt die Erlangung hochaktiver Kohlen, die
ein vielseitig entwickeltes Absorptionsvermögen zeigen.
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Es ist bekannt, daß die Aktivität aller bestehenden aktiven Kohlearten
nur unvollkommen und ihr Absorptionsvermögen oft nur einseitig entwickelt ist, so
daß diese aktiven Kohlen wohl gute Eigenschaften für die Behandlung bestimmter Stoffe
besitzen, aber für andere Absorptionszwecke nur wenig oder gar nicht geeignet sind.
Die Selektivität des Absorptionsvermögens von aktiver Kohle steht teilweise auch
im Zusammenhang mit ihrer Erzeugungsweise.
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Gemäß der Erfindung werden neue Erfolge bei der Aktivierung kohlenstoffhaltiger
Materialien in der Entwicklung eines vielseitigen und hohen Absorptionsvermögens
dadurch erzielt, daß man in bestimmter Weise verschiedene Aktivierungsvorgänge oder
Maßnahmen in einer neuen Art und Weise miteinander kombiniert.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß man eine gasaktivierte
Kohle (d. h. eine aktive Kohle, die durch Einwirkung von überhitztem Wasserdampf
oder anderen Gasen und Dämpfen bei hoher Temperatur auf kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterialien
pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Ursprungs oder deren Verkohlungsprodukte
erzeugt wurde) mit Chemikalien, die zur Erhöhung oder weiteren Entwicklung des Adsorptionsvermögens
beitragen können, imprägniert und die derart imprägnierte Kohle einem Glühvorgang
aussetzt. Als Chemikalien kommen alle bekannten, aktivierenden, oxydierenden, reinigenden,
extrahierenden oder in anderer Weise wirksamen Chemikalien in Betracht, wie z. B.
Kalium- oder Natriumhydroxyd, - Carbonat, Kalk, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Salzsäure,
Salpetersäure, Chloride, chlorabspaltende Verbindungen, Phosphate, Nitrate, Sulfate,
Bisulfate, Sulfide, Peroxyde, Perchlorate und andere Persalze, organische Säuren
und Salze, usw. Nach der Glühung können die angewendeten Chemikalien gegebenenfalls
aus der Kohle extrahiert und ausgewaschen werden.
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Mit Hilfe von überhitztem Wasserdampf aktivierte Kohlen haben ein
selektives Absorptionsvermögen, das z. B. hinsichtlich der Entfärbung von Zuckerlösungen
sowie für die Behandlung von bestimmten, nicht wässerigen Flüssigkeiten, wie ölen
und Fetten, sehr günstig ist, dagegen hinsichtlich anderer Farbstoffe, wie z. B.
Methylenblau, weniger ausgeprägt ist. Wenn man ferner eine solche gasaktivierte
Kohle mit geeigneten Chemikalien behandelt, so kann man die Aktivität dieser Kohle
weiterentwickeln.
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Gemäß vorliegender Erfindung kann man auch in vorzüglicher Weise die
Elektrizität zur Erhöhung der Aktivität der Kohle anwenden, indem man den elektrischen
Strom unmittelbar auf die mit Chemikalien imprägnierte
Kohle einwirken
läßt. Wird z. B. eine mehr. oder weniger feuchte Kohle der Erhitzung durch den elektrischen
Strom ausgesetzt, so bildet sich dabei Wasserdampf, der gleichzeitig aktivierend
oder zersetzend auf die Kohle bzw. auf die kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen
einwirken kann.
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Wird eine Kohle oder ein kohlenstoffhaltiges Material, die Elektrolyte
enthalten oder mit Elektrolyten versetzt werden, dem elektrischen Strom ausgesetzt,
so wirken die elektrisch geschmolzenen oder verflüssigten, gegebenenfalls durch
Elektrolyse im statu nascendi gebildeten Umsetzprodukte ungemein energisch und führen
zu aktivierten Produkten mit besonderem Adsorptionsvermögen. Durch geeignete Wahl
des Elektrolyten kann man gleichzeitig mehrere Aktivierungsvorgänge nebeneinander
verlaufen lassen. Der Stromverbrauch kann so geregelt werden, daß kein Verlust an
Chemikalien entsteht. Die Aktivierung mit feuchtem Kochsalz z. B. kann so geleitet
werden, daß sowohl metallisches Natrium als auch Chlor aktivierend wirkt, wobei
das frei werdende Chlor mit dem Wasserstoff des Rohmaterials nur eben auf Salzsäure
reagiert, die wieder durch Stromzufuhr in Chlor umgewandelt wird, während auch das
Natrium ähnlich wie Natriumhydroxyd aktivierend wirkt; dieser Kreislauf wiederholt
sich, bis der verlangte Grad der Einwirkung erreicht ist.
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Die Erzeugung von aktivierten Kohlen durch Behandlung von verkohlbaren
Materialien, wie Holz, Torf usw., mit Chemikalien ist schon bekannt; aber diese
.Chemikalien haben eine grundsätzlich verschiedene Wirkung, je nachdem sie auf verkohlte
oder auf nichtverkohlte Substanzen - angewendet werden. So hat z. B. Zinkchlorid
bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur eine wasserentziehende und dadurch
eine aktivierende Wirkung auf kohlenstoffhaltige Stoffe; aber auf bereits verkohlte
Materialien hat das Zinkchlorid nicht dieselbe Wirkung.
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Bei der Imprägnierung gemäß der Erfindung kann man im allgemeinen
mit bedeutend weniger Chemikalien auskommen als bei den bekannten chemischen Aktivierungsverfahren,
weil es sich im vorliegenden Fall nur um die Einwirkung auf eine vorgebildete Kohle
handelt. Diese Einwirkung kann mehr oder weniger kräftig sein und sich z. B. auf
die Entfernung von verunreinigenden Kohlenstoffverbindungen und Aschebestandteilen
von der aktiven Kohlenoberfläche beschränken, während man in anderen Fällen zur
Erhöhung der Aktivität auch einen Teil der bereits teilweise aktivierten Kohle wegoxydieren
will. Man kann deshalb je nach den beabsichtigten Anwendungszwecken der Kohle die
Chemikalien und die anderen Arbeitsbedingungen so wählen, daß die Kohle mehr oder
weniger stark angegriffen wird.
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Es ist bereits bekannt und üblich, die aktivierten Kohlen, z. B. mit
Salzsäure zu extrahieren und zwecks Entfernung der Aschebestandteile mit Wasser
auszuwaschen. Durch diese bekannte Extraktion kann das Adsörptionsvermögen verbessert
werden, weil durch die Entfernung der anwesenden anorganischen, säurelöslichen Verunreinigungen
die aktive Kohlenoberfläche freigemacht wird. Auch kann die mit Säure extrahierte
und mit Wasser ausgewaschene Kohle wieder geglüht werden. Nach der vorliegenden
Erfindung handelt es sich jedoch nicht oder nur zum Teil um diese Reinigung des
Kohleninnern durch Extraktion, es ist vielmehr beim Glühvorgang jeweils eine spezifische
Wirkung des Reagenz vorhanden.