DE635279C - Verfahren zur Herstellung von praktisch aschefreier Aktivkohle - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von praktisch aschefreier Aktivkohle Bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von aktiver Kohle aus kohlenstoffhaltigen Stoffen wird in der Weise verfahren, daß der Ausgangsstoff, gegebenenfalls unter Zusatz gewisser aktivierend wirkender Stoffe, wie Zinkchlorid oder Phosphorsäure, bei hoher Temperatur verkohlt wird, wobei er häufig gleichzeitig der Einwirkung aktivierend wirkender Gase, wie Wasserdampf, Kohlensäure, Chlor usw., ausgesetzt wird. Hierauf wird das erhaltene .Produkt durch geeignete Behandlung, z. B. Auswaschen mit Salzsäure, von seinen Aschebestandteilen und gegebenenfalls von den anfänglich zugesetzten Mineralstoffen befreit.
• Bei Versuchen, diese Arbeitsweise auf Braunkohle als Ausgangsmaterial anzuwenden, hat sich nun gezeigt, daß dabei eine aktive Kohle von verhältnismäßig schlechter Adsorptionsfähigkeit gewonnen wird. Des weiteren ist das bekannte Verfahren an sich insofern umständlich, als es einerseits große Mengen von Waschwasser zur Entfernung der an der Aktivkohle haftenden letzten Reste Salzsäure erfordert und andererseits die so entaschte Aktivkohle in einem zweiten Erhitzungsprozeß einer Nachaktivierung unterworfen werden muß.
• Das vorliegende Verfahren ermöglicht es, aus Braunkohle bzw. Braunkohlenstaub in einem einzigen Erhitzungsprozeß hochaktive Kohle zu gewinnen. Dies wird dadurch erreicht, daß man den größten Teil der Asche bereits der Braunkohle selbst durch Auswaschen mit Salzsäure entzieht und die entaschte Braunkohle hierauf bei hoher Temperatur verschwelt. Zweckmäßig erfolgt die Verschwelung in Gegenwart eines aktivierend wirkenden Gases.
• Es ist bekannt, Adsorptionskohle dadurch herzustellen, daß man kohlenstoffhaltige Materialien feinst pulverisiert, auflöst, unter Druck mit konzentrierten Chlor-Zink-Lösungen behandelt und dann mit Hilfe geringer Mengen Salzsäure oder Schwefelsäure hydrolysiert. Bei diesem Verfahren handelt es sich um ganz geringe Salzsäurezusätze, die stets in Verbindung mit Chlor-Zink-Lösungen zur Anwendung kommen und nur den Zweck haben, die Hydrolyse zu verbessern. Erfindungsgemäß gelangt jedoch die Salzsäure allein zur Verwendung, und zwar in ausreichender Menge, um den völlig anders gearteten Verfahrenszweck, nämlich das Herauslösen der Mineralbestandteile, zu erreichen.
• Man hat auch schon feinst verteilte Kohle mit einer Mischung von Schwefel- und Salzsäure behandelt, um die in der Kohle enthaltenen metallischen Verbindungen in lösliche Salze und Sulfate überzuführen. Die Kohle muß dann gewaschen, mit Salpetersäure behandelt, abermals gewaschen und mit Flußsäure behandelt und nochmals gewaschen werden. Aktiviert wurde die so behandelte Kohle nicht, es handelte sich vielmehr lediglich -üü1`ie Gewinnung von Ruß als Pigment. Eine Verwendung von Schwefelsäure öder arideretl' Säüref als Salzsäure: ist für die Durchführung des erfindungs-,»'.' gemäßen Verfahrens völlig ungeeignet, d" die Entstehung schwer löslicher Salze deri@ Reinigungsvorgang außerordentlich erschweren würde. Erfindungsgemäß wird vielmehr die Braunkohle allein mit Salzsäure einmal ausgewaschen und nachher aktiviert. Das so erhaltene Produkt stellt eine gebrauchsfertige hochaktive Kohle dar.
• Zum Zwecke der Erzeugung von Holzkohle hat man ferner vorgeschlagen, pflanzliche Rohmaterialien, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Säuren, von mineralischen Bestandteilen zu befreien und dann unter Luftabschluß zu verkohlen. Bei dieser Arbeitsweise wird jedoch kein Produkt von aktiven Eigenschaften gewonnen. Es entsteht vielmehr eine zwar. zur Pulvererzeugüng verwendbare, zu Absorptionszwecken jedoch völlig ungeeignete Holzkohle. Auch die -Übertragung dieses Verfahrens auf Braunkohle würde nur ein Produkt von ganz denselben Eigenschaften liefern, das als Halbkoks angesprochen werden müßte.
• Demgegenüber ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß nicht irgendwelche pflanzlichen . Stoffe, sondern ausschließlich Braunkohle und Braunkohlenstaub Verwendung finden und daß nach der Entaschung eine Aktivierung der Braunkohle vorgenommen wird. Dabei ist es sowohl für die Herstellungskosten wie auch für die Erzielung einer hochwertigen Aktivkohle als Endprodukt von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Aktivierung an einer schon aschefreien Braunkohle vorgenommen wird. .
• Demgemäß stehen auch diejenigen bekannten Verfahren in keinerlei Zusammenhang mit der Erfindung, nach denen aus Braunkohlenasche 4zw. aus verschwelter .Braunkohle oder Braunkohlenkoks bestehende aktive Massen .durch Entfernung der Aschebestandteile auf chemischem Wege verbessert werden. Dort handelt es sich nämlich nicht um die Herstellung aktiver Stoffe durch Entaschen der Braunkohle im natürlichen Zustand und das Aktivieren dieser entaschten Braunkohle, sondern um die auf eine Entaschung hinzielende Behandlung eines bereits der Verbrennung unterworfenen Materials. Dieser vorangegangene Verbrennungsprozeß hat die Aschebestandteile in einen Zustand übergeführt, der ihre Entfernung durch Salzsäure außerordentlich erschwert und unwirtschaftlich macht. Demgegenüber hat die erfindungsgemäße Verwendung natürlicher Braunkohle als Ausgangsmaterial für die Entaschung den Vorteil, daß die" Entfernung der Aschebestandteile durch Salzsäure außerordentlich leicht 'and, in wirtschaftlicher Weise erfolgen kann. Beispiel i Rohbraunkohle, am besten Braunkohlenstaub, wird mit der Hälfte ihres Gewichts konzentrierter Salzsäure innig vermischt. Nach mehreren Stunden wird der Braunkohlenteig, eventuell nach Zusatz von Wasser, auf der Nutsche abgesaugt und mit Wasser bis zum Verschwinden der Chlorreaktion gewaschen. Hierdurch geht der Aschegehalt von 4,10'/, auf 0,45'/,) zurück. Die getrocknete, entaschte Braunkohle wird hierauf; am zweckmäßigsten in dünner Schicht ausgebreitet, einer Temperatur von 8oo° C ausgesetzt, wobei gleichzeitig überhitzter Wasserdampf über die Kohle streicht. Die Dauer dieser . Behandlung richtet sich bei gegebenen. Bedingungen nach der gewünschten Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohle. Es wurde gefunden, daß die Adsorptionswirkung dann am besten ist, wenn anfallende Menge: aktiver Kohle 15 bis 2o'/" der angewandten Braunkohle ausmacht. Eine so hergestellte Kohle zeigt folgende Adsorptionswirkungen a) I g Kohle adsorbierte aus ioo ccm einer n/io Jodlösung 1,2 g Jod, #d. h. i2o °/o ihres Eigengewichts.
• b) Zur völligen Entfärbung von i oo ccm einer o;i5oIoigen Methylenblaulösung waren o,$5 g Kohle erforderlich.
• c) o,2 g Kohle entfärbten eine gegebene Melasselösung zu 72'1" während eine hochwertige Spezialkohle des Handels unter gleichen Verhältnissen Zu 6o'/, entfärbte.
• Nach diesem Verfahren entsteht eine absolut neutrale Aktivkohle. In einzelnen Fällen kann es erwünscht sein, daß die Kohle eine schwach saure Reaktion erhält. Es hat sich gezeigt, daß durch Hinzufügung, von sehr geringen Mengen einer schwer flüchtigen Säure, wie Phosphorsäure, diese Möglichkeit willkürlich verwirklicht -werden kann.
• . Es ist auch bekannt, daß das Verbleiben selbst geringster Spüren von Eisenoxyd in der aktiven Kohle schädlich und unerwünscht ist. Derartige Spuren von Eisenoxyd können in der aktiven Kohle in einer :solchen Form vorhanden sein, daß sie zwar nicht mit Salzsäure, wohl aber mit organischen hydroxydhaltigen Verbindungen reagieren können. Derartige Kohlen geben z. B. beim Schütteln mit Oxalsäurelösung auch in Salzsäure unlösliches Eisen an die Lösung ab. Es wurde nun gefunden, daß bei sorgfältigster Absättigung derartiger Spuren von Eisen durch schwer flüchtige Säuren, z. B. Phosphorsäure, diese Nachteile vermieden werden. Wenn nämlich durch die Salzsäurebehandlung die basischen Oxyde, insbesondere Eisenoxyd, nicht quantitativ entfernt wurden, so kann erfindungsgemäß aktive Kohle aus entaschter Braunkohle dadurch hergestellt werden, daß der entaschten Braunkohle vor der Verschwelung geringe Mengen schwer flüchtiger Säuren, z. B. Phosphorsäure, zugesetzt werden, und zwar vorteilhaft in solchen Mengen, daß das noch vorhandene Eisenoxvd zu der zugesetzten Phosphorsäure ungefähr in dein durch die chemische Formel bedingten Mengenverhältnis Fe=Og : P=05 steht.
• Beispiel z , Bei einer nicht völlig entaschten Braunkohle mit einem Aschegehalt von 0,7511" bestand diese Asche aus 0,450f, Si O. und 0,300/" Fee 0s. Diese Braunkohle lieferte beim Verschwelen im Wasserdampfstrom bei 8oo° C eine Aktivkohle, die Melasselösung nur zu 31°f0 entfärbte. Setzte man aber der Braunkohle vor dem Verschwelen o,:260/, P,0, in Form von Phosphorsäure zu, dann entstand unter gleichen Herstellungsbedingungen eine Aktivkohle mit dem Melassenentfärbungsvermögen von 73"1".
• Aus der nachstehenden Tabelle gehen die großen Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher üblichen Verfahren deutlich hervor. Bei den der Tabelle zugrunde liegenden Versuchen wurde stets das gleiche Ausgangsmaterial, nämlich eine Rohbraunkohle aus der Grube Fortuna bei Köln verwendet.

  Vorentaschte Kohle Nachentaschte K,ihle Nicht entaschte Kohle

  Absorptionsvermögen gegen Jod 1a0 o/o foo o,'o 110

  Entfernbare Asche bis zu 3°J0 bis zu 40" ' a5° o und mehr

  Eisengehalt unter o, i °M etwa 10;`o etwa 5 ° `" '

  Waschwasserverbrauch 0,5 cbm/foo kg 6 cbm 'foo kg -

  p11-Wert neutral schwach alkal. stark alkal.

  Anwendungsgebiet prakt. unbegrenzt kleiner begrenzt

  Einstellbarkeit für verschiedene mög'ich weniger gut möglich nicht möglich

  Verwendungszwecke

  Verhalten gegen schwach alkal. unverändert abnehmend merklich zunehmend

  Zuckersäfte Alka:ität

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:' i. Verfahren zur Herstellung von praktisch aschefreier Aktivkohle durch Gasaktivierung von Braunkohle oder Braunkohlenstaub, dadurch gekennzeichnet, daß die aschebildenden Bestandteile vor der Gasaktivierung durch Auswaschen mit Salzsäure völlig oder weitgehend entfernt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der gegebenenfalls nicht völlig entaschten -Braunkohle vor dem Verschwelen geringe Mengen einer schwer flüchtigen Säure, wie Phosphorsäure, zugesetzt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch?" dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorsäure entsprechend der Menge des noch in der gewaschenen Braunkohle vorhandenen Eisenoxyds in einer etwa dem Verhältnis Fe, 0, : P205 entsprechenden Menge zugesetzt wird.