FI20185748A1 - Huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI20185748A1
FI20185748A1 FI20185748A FI20185748A FI20185748A1 FI 20185748 A1 FI20185748 A1 FI 20185748A1 FI 20185748 A FI20185748 A FI 20185748A FI 20185748 A FI20185748 A FI 20185748A FI 20185748 A1 FI20185748 A1 FI 20185748A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
mixture
lignin
porous
mold
foamed
Prior art date
Application number
FI20185748A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI129154B (fi
Inventor
Tuomo Hilli
Original Assignee
Fifth Innovation Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fifth Innovation Oy filed Critical Fifth Innovation Oy
Priority to FI20185748A priority Critical patent/FI129154B/fi
Priority to EP19790029.3A priority patent/EP3847129A1/en
Priority to PCT/FI2019/050642 priority patent/WO2020049226A1/en
Publication of FI20185748A1 publication Critical patent/FI20185748A1/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI129154B publication Critical patent/FI129154B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Keksinnön kohteena on huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi. Menetelmässä käytetään lignoselluloosaperäistä lähtöainetta muodostamalla biomassan fraktioinnista saatavista jakeista ligniiniä sisältävä seos, jota käsitellään huokoisen kappaleen valmistamiseksi. Menetelmässä materiaali vaahdotetaan, muotoillaan, lämpökäsitellään, hiillytetään sekä aktivoidaan. Saatava hiilletty ja aktivoitu kappale soveltuu mm. täytekappaleeksi, suodattimeksi sekä katalyyttien runkoaineeksi.

Description

HUOKOINEN MUOTOILTAVA MATERIAALI JA MENETELMÄ SEN VALMISTAMISEKSI
Tekniikan ala
Esillä oleva keksintö liittyy huokoisiin muotoiltaviin biomateriaalipohjaisiin materiaaleihin, niiden valmistamiseen sekä niiden käyttöön.
Etenkin keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää huokoisen muotoiltavan kappaleen aikaansaamiseksi sekä tällaisella menetelmällä aikaansaatavaa tuotetta.
Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 16 mukaista huokoista kappaletta sekä sen käyttöä.
Tekniikan taso
Niin sanotulla huokoiselle eli vaahdotetulle hiilelle löytyy käyttöä useissa erilaisissa käyttökohteissa, kuten lämmöneristyksessä (myös erittäin korkeissa lämpötiloissa), erilaisissa, suodattimissa ja katalyyseissä. Katalyysireaktioissa huokoisia hiillettyjä materiaaleja käytetään erityisesti katalyyttien kantaja-aineina niiden suuren ominaispintaalan vuoksi.
Perinteisesti huokoisia hiilimateriaaleja valmistetaan pääsääntöisesti hiillyttämällä synteettisiä hartsivaahtoja, kuten polyuretaani- ja fenolihartsivaahtoja. Tällaiset materiaalit ovat epäekologisia ja kalliita valmistaa. Siten tutkimuksessa pyritään löytämään vaihtoehtoisia materiaaleja näille synteettisille aineille. Tunnettua on mm. ligniinin käyttö korvaamaan fenoleita polyuretaanivaahdossa.
Aikaisemmin on pyritty valmistamaan erilaisia bioperäisiä vaahtotuotteita pääosin puhtaista biomateriaalipohjaisista lähtöaineista, kuten tanniini, ligniini ja furfuraalialkoholi, mutta myös epäpuhtaiden lähtöaineiden käyttöä on tutkittu.
20185748 prh 07-09- 2018
Tekniikan tasoa tältä osin edustaa esimerkiksi julkaisu US3894848, jossa on esitetty huokoisen muotoiltavan materiaalin valmistaminen ligniinin vesiliuoksesta. Menetelmä käsittää lähtöaineen vaahdottamisen ja. lämpökäsittelyn muotissa sekä näin saadun huokoisen materiaalin hiillyttämisen.
Artikkeleissa ”Tannin based foams and its derived carbon foams” (Tondi, G. et al, 2010) ja ”Chemistry, morphology, micro tomography and activation of natural and carbonized tannin foams for different applications” (Pizzi, A., 2012) on kuvattu 95 % puhtaita tanniinivaahtoja sekä niiden hiillyttämistä ja mahdollista aktivointia.
Julkaisussa W02005016818 on kuvattu prosessi hiilivaahdon valmistamiseksi lignosulfonaatin metallisuolasta. Prosessissa lähtöaineen vaahdotus ja hiillyttäminen suoritetaan samanaikaisesti hapettomassa ilmakehässä, yli 100 psi:n paineessa ja yli 250 15 °C:n lämpötilassa.
Hiilimateriaaleista on myös tunnettua valmistaa aktiivihiiltä, jonka toiminta perustuu adsorptioon, jolloin aktiivihiili toimii adsorbenttina sitoen pinnalleen tiettyjä molekyylejä joko kaasumaisesta, tai nestemäisestä aineesta. Tyypillisesti vaahdotetun hiilimateriaalin 20 huokosiin, riippuen tietysti huokoskoosta ja molekyylien koosta, jää molekyylejä kiinni jo pelkästään fyysisen kokonsa vuoksi, jolloin huokoinen materiaali toimii jo sellaisenaan ns. sihtinä. Aktiivihiilen merkittävä ominaisuus on sen erityisen huokoinen rakenne, joka aikaansaa sen suuren ominaispinta-alan ja parantaa samalla aktiivihiilen suodattavia ominaisuuksia.
Aktiivihiilen tehokkaan pinta-alan koko vaihtelee paljon riippuen hiilen aktivointiasteesta ja aktiivihiilen valmistamiseen käytetystä raaka-aineesta. Raaka-aineeksi pyritään valitsemaan materiaali, joka antaa aktiivihiilen tulevaan käyttötarkoitukseen parhaimmat ominaisuudet. Yleisimpiä käytettyjä aktiivihiilen raaka-aineita ovat puu, sahanpuru, turve, 30 kookospähkinän kuoret, kivihiili ja raakaöljyn jätteet. Tyypillisesti valittu raaka-aine murskataan ja tämän jälkeen hiillytetään noin 800-1000 °C lämpötilassa. Hiillytyksen aikana suurin osa. hiilivedystä ja osa. hiilestä poistuu, jolloin hiilen pinta-ala. kasvaa.
20185748 prh 07-09- 2018
Hiilen aktivoinnilla voidaan parantaa hiilen orgaanisten aineiden adsorptiokykyä kasvattamalla huokosten kokoaja halkaisijaa. Aktivoinnin aikana hiilen huokosista poistuu eri aineita, jolloin rakenteeseen jää tyhjiä kohtia eli huokosten tilavuus kasvaa. Aktivoinnin seurauksena poistuvat aineet muodostavat hiileen myös täysin uusia huokosia. Aktivoidun hiilen ominaispinta-ala on tyypillisesti 500-1500 m7g.
Raaka-aineen valinnassa merkittävää on huomioida lopputuotteen tavoiteltu partikkelikoko, huokosten rakenne, kokonaispinta-ala ja ainesosien välillä oleva tyhjä tila sekä tietysti raaka-aineen hinta.
Tyypillisesti aktiivihiili on joko hienojakoisena jauheena tai raemaisessa muodossa, mutta myös vaahtomaista aktiivihiiltä on valmistettu.
Ennestään tunnetaan myös aktivoidun hiilen valmistaminen biomassasta. Tällaisia on kuvattu mm. julkaisuissa CN1070021486 ja US4552863. Julkaisussa CN1070021486 on esitetty menetelmä aktiivihiilen valmistamiseksi biomassasta vaahdottamalla, kalsinoimalla ja lopuksi aktivoimalla hiillytetty vaahto käyttäen kaasua. Julkaisun US4552863 mukaisessa menetelmässä valmistetaan aktiivihiiltä käyttäen puuta hiililähteenä.
Pelkästään lämpökäsiteltyjen vaahtojen on todettu olevan usein varsin hauraita. Hiillyttämisen tai aktivoinnin avulla saadaan muiden ominaisuuksien lisäksi parannettua myös huokoisen materiaali mekaanista kestävyyttä.
Edelleen huokoisten materiaalien ominaisuuksissa ja etenkin muotoiltavuudessa sekä käytetyissä lähtöaineissa on kehittämisen varaa. Erityisesti ekologisten lähtöaineiden käyttöä tulee tehostaa ja teollisuuden sivutuotteiden hyötykäyttöä lisätä entisestään. Millään lähtöaineella ei myöskään ole onnistuttu optimoidaan kaikkia edullisia ominaisuuksia samanaikaisesti ympäristöystävällisyyden ja edullisuuden kanssa.
Tavoiteltavia ominaisuuksia ovat suhteellisen alhainen tiheys, mekaaninen vahvuus ja suuri lämmönjohtavuus, joka on yleensä seurausta ainakin osittain järjestäytyneestä kiderakenteesta.
20185748 prh 07-09- 2018
Keksinnön yleinen kuvaus
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen menetelmä huokoisten muotoiltavien materiaalien valmistamiseksi bioperäisistä lähtöaineista. Erityisesti tarkoituksena on saada aikaan menetelmä hiilivaahtojen valmistamiseksi käyttämällä kustannuksiltaan edullisia lähtöaineita, joilla on kuitenkin tarvittavat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet käytön kannalta.
Erityisesti keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jolla voidaan valmistaa hiilivaahtoja lignoselluloosaperäisestä lähtöaineesta.
Keksinnön tarkoituksena, on myös saada aikaan uudenlainen muotoiltava materiaali.
Keksintö perustuu siihen havaintoon, että käsittelemällä lignoselluloosaperäistä lähtöainetta keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan muodostettua bioperäinen huokoinen muotoiltu kappale, joka on kauttaaltaan hiillytetty ja. aktivoitu.
Keksinnön mukaisessa, menetelmässä nestemäistä väliainetta sisältävä seos muodostetaan biomassan fraktioiunista saatavasta ligniiniä sisältävästä jakeesta, johon seokseen lisätään mahdollisesti myös biomassan fraktioinnin seurauksena syntyneitä muita jakeita.
Muodostettu seos vaahdotetaan ja muotoillaan muotissa ennalta määrättyyn muotoon. Näin saatu muotoiltu vaahto saatetaan vielä lämpökäsittelyyn, minkä jälkeen se hiillytetään ja lopuksi aktivoidaan.
Esitetyllä tavalla saadaan aikaan vaahdotettuja biomassapohjaisia kappaleita, joita voidaan käyttää esimerkiksi erilaisissa puhdistuskohteissa, kuten kaasujen ja nesteiden puhdistuksessa tai puhdistimissa, täytekappaleena tai katalyyttien runkoaineena.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisten 30 patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä menetelmällä saadaan aikaiseksi
20185748 prh 07-09- 2018 itsensä kantavia monoliittisia, aktivoituja, huokoisia rakenteita. Erityisesti saadaan aikaiseksi huokoisia muotoiltuja kappaleita, jotka ovat kauttaaltaan hiillytettyjä ja aktivoituja. Keksinnön mukaisella hiillytetyllä ja aktivoidulla huokoisella kappaleella on edullisia ominaisuuksia, kuten pieni sähkönjohtavuus, pieni lämmönjohtavuus ja alhainen tiheys. Näitä ominaisuuksia voidaan myös muokata monipuolisesti käyttötarkoituksen mukaan. Eristeiden kohdalla voidaan esimerkiksi pyrkiä huonoon lämmönjohtavuuteen pienentämällä tiheyttä ja sähkönjohtavuutta voidaan säätää esimerkiksi lisäämällä vaahtoon metalleja, jotka johtavat paremmin sähköä. Sähkönjohtavuuteen vaikuttaa myös esimerkiksi lämpökäsittelyssä käytetty lämpötila, korkeissa lämpötiloissa tapahtuva lämpökäsittely tyypillisesti parantaa sähkönjohtavuutta. Siten keksinnön mukaisella muotoillulla kappaleella on laajat sovellutusmahdollisuudet.
Sopivimmin keksinnön mukainen vaahdotus tapahtuu normaalipaineessa ja huoneenlämpötilassa. Vaahdotus voidaan kuitenkin tehdä myös ali- tai ylipaineessa, esimerkiksi 0,1-10 harm absoluuttisessa paineessa. Kun seos vaahdotetaan ilman ulkoista lämmitystä, voidaan paremmin hallita vaahdotusta ja saadaan tasalaatuisia vaahtokappaleita.
Keksinnössä voidaan käyttää lähtöaineena hyvin laajasti erilaisia lignoselluloosapohjaisia 20 raaka-aineita, kuten erilaisia kasveja ja niiden osia, erilaisten fraktiointiprosessien sivujakeita sekä turve- ja biokaasulaitosten mädätteitä ja muita biologisesti osittain hajonneita tai käsiteltyjä materiaaleja. Keksinnössä käytettävät bioperäiset raaka-aineet vähentävät fossiilisten raaka-aineiden tarvetta ja pienentävät tuotteen hiilidioksidi] alanjälkeä Keksinnön mukaisessa menetelmässä on siten mahdollista hyödyntää halvempia, puhdistamattomia, lähtöaineita tai puhdistettuja raaka-aineita, tai yhdistää näitä. Näin saadaan käytettyä hyödyksi myös fraktiointiprosessin sivujakeita.
Keksinnön mukaisella valmistusmenetelmällä on etuna lisäksi ympäristöystävällisyys, yksinkertainen teknologia ja alhainen energian kulutus. Energian kulutusta voidaan pienentää, kun hyödynnetään eri prosessivaiheissa käytettyjen kaasuvirtojen energiaa ottamalla niitä talteen ja hyödyntämällä esimerkiksi esilämmityksessä. Lisäksi vaahdotukseen käytettäviä helposti haihtuvia komponentteja voidaan kierrättää
20185748 prh 07-09- 2018 lauhduttamalla ja uudelleen käyttämällä. Hiillyttämis-vaiheessa syntyviä haihtuvia jakeita voidaan myös hyödyntää energian lähteenä tai niistä voidaan ottaa lämpöä talteen lauhduttamalla, jolloin myös nämä nestejakeet voidaan hyödyntää muissa prosesseissa. Lauhtumattomat kaasut voidaan polttaa ja näin tuotettu energia voidaan hyödyntää esimerkiksi prosessissa, lämmityksessä tai sähköntuotannossa.
Keksinnön mukaisella huokoisella materiaalilla on etuna myös sen kierrätettävyys ja uusiokäyttö. Valmistettu huokoinen materiaali voidaan regeneroida suoraan uudelleen kuumentamalla tai vaihtoehtoisesti murskaamalla, minkä jälkeen sitä voidaan käyttää uuden vaahdon raaka-aineena. Lopuksi hiillytettyä materiaalia voidaan käyttää maanparannusaineena, jolloin sen sisältämä hiili (CO2 negatiivinen) saadaan varastoitua pitkäaikaisesti maaperään, tai vaihtoehtoisesti se voidaan polttaa ja tuottaa näin vihreää energiaa.
Seuraavassa tarkastellaan lähemmin keksinnön edullisia sovellusmuotoja oheiseen piirustukseen viitaten. Piirustuksessa on esitetty yksinkertaistettu kaaviokuva yhden sovelluta smuodon mukaisen menetelmän vaiheista.
Piirustukset
Kuvio 1 on lohkokaavio, jossa on esitetty yhden sovellutusmuodon mukaisen menetelmän vaiheet.
Sovellutusmuodot
Esillä oleva keksintö koskee huokoista muotoiltavaa materiaalia ja menetelmää sen valmistamiseksi.
Valmistettavista tuotteista käytetään seuraavassa nimityksiä ”kappale” ja ”vaahtokappale” 30 toistensa synonyymeina. Kyseessä on kolmiulotteinen kappale, joka on huokoinen.
Vaahdotuksen jälkeen huokoinen materiaali käsittää lähinnä makrohuokoisia. Tyypillisesti huokosten pienin ulottuvuus on tällöin ainakin 0,01 mm. Aktivoinnin seurauksena
20185748 prh 07-09- 2018 kappaleeseen syntyy suuri määrä mikro- ja mesohuokosia.
Sopivimmin kappale on kauttaaltaan huokoinen, mikä tarkoittaa, että huokoinen rakenne ulottuu kappaleen sisältä aina sen pintaan asti. Sopivimmin huokoinen kappale eli vaahtokappale on kaasuja läpäisevä.
Kappaleet ovat ”monoliittisiä”, millä tässä yhteydessä tarkoitetaan, että niiden runkorakenne koostuu kauttaaltaan samasta aineesta, eli kappale on ”yhtä ainetta”.
Kappaleet ovat tyypillisesti mekaanisesti lujia ja esillä olevasta materiaalista on mahdollista valmistaa itsensä kantavia kappaleita. ”Itsensä kantava” tarkoittaa, että niistä voidaan muodostaa tuotteita, kuten suodattimia ja vastaavia kappaleita, jotka eivät tarvitse erillistä runkokerrosta tai -rakennetta.
Yhden sovelluksen mukainen menetelmä on esitetty kuviossa 1.
Menetelmän ensimmäisessä vaiheessa (kuvion 1 viitenumero 2) muodostetaan nestemäistä väliainetta sisältävä seos biomassan fraktioinnista 1 saatavasta ligniiniä sisältävästä jakeesta.
Tyypillisesti ligniinipitoinen jae on peräisin biomassasta, kuten puusta tai yksi- tai monivuotisista kasveista. Jae saadaan esimerkiksi uuttamalla biomassaa vesiliuoksilla, esimerkiksi kuumavesiuutolla tai paineistetulla kuumavesiuutolla tai perinteisellä kemiallisella, sellukeitolla. Vesiliuokset sisältävät sopivimmin ligniinin liukenemista edistäviä komponentteja, kuten alkaleja, esim, alkalimetalli- tai maa-alkalimetalli hydroksideja, karbonaatteja, sulfideja tai näiden seoksia. Uuttoliuokset voivat myös sisältää peroksideja sekä orgaanisia yhdisteitä, kuten permuurahaishappoa tai Caronin suolaa.
Uutta voidaan suorittaa myös orgaanisilla tai ionisilla liuottimilla.
Seoksen sisältämä nestemäinen väliaine toimii seoksessa vaahdottajana. Yhden sovellutusmuodon mukaan nestemäinen väliaine on vettä. Toisen sovellutusmuodon mukaan nestemäinen väliaine voi olla esimerkiksi orgaaninen liuos, kuten alkoholi, tai
20185748 prh 07-09- 2018 ioninen liuos. Nestemäinen väliaine voi olla myös useamman eri nesteen seos. Käyttämällä nestemäistä väliainetta, jolla on alhainen kiehumispiste, voidaan pienentää vaahdon kuivaukseen tarvittavaa energiaa.
Yhden sovellutusmuodon mukaan vaahdotukseen käytetty nestemäinen väliaine voidaan kerätä talteen ja kierrättää käytettäväksi uudelleen.
Ligniini voi olla joko käsittelemättömänä tai käsiteltynä tai näiden seoksena. Niinpä ligniini voi olla missä tahansa muodossa, kuten alkaaliligniininä, tioli-muodossa tai lignosulfonaatin metallisuolana.
Yhden sovellutusmuodon mukaan ligniinipitoiseen seokseen lisätään myös biomassan fraktioinnista 1 saatavia muita jakeita. Nämä jakeet voivat sisältää tai olla sisältämättä ligniiniä. Tyypillisesti lisättävät jakeet sisältävät esimerkiksi biomassasta saatavia orgaanisia komponentteja, kuten uuteaineita, furfuraalia tai tanniinia, tai monomeerisiä, oligomeerisiä tai polymeerisiä sakkarideja, jotka ovat peräisin selluloosasta tai hemiselluloosasta.
Lisäksi lisättävät jakeet voivat olla puhtaita tai puhdistamattomia. Kunkin tällaisen jakeen 20 osuus vaahdotettavan seoksen kiintoaineesta voi olla esimerkiksi noin 0,1-25 paino-%.
Esillä olevassa keksinnössä pystytään siis hyödyntämään tehokkaasti fraktiointiprosessin erilaisia sivuj akeita.
Yhden sovellutusmuodon mukaan biomassan jakeista muodostettu seos sisältää vähintään 1 paino-% ligniiniä, edullisesti vähintään 5 paino-% ligniiniä, edullisemmin 10-80 paino% ligniiniä, esimerkiksi 20-50 paino-% ligniiniä seoksen kuivapainosta laskettuna.
Yhden sovellutusmuodon mukaan jakeista muodostettu seos sisältää vähintään 1 paino-% 30 ligniiniä, edullisesti vähintään 5 paino-% ligniiniä, edullisemmin 10-75 paino-% ligniiniä, esimerkiksi 30-50 paino-% ligniiniä seoksen kokonaispainosta laskettuna.
20185748 prh 07-09- 2018
Yhden sovellutusmuodon mukaan muodostettu seos sisältää nestemäistä väliainetta 0,1-70 paino-%, edullisesti 1-50 paino-%, edullisemmin 5-30 paino-%, esimerkiksi noin 10 paino-%, seoksen kokonaispainosta laskettuna.
Seokseen voidaan myös lisätä komponentteja, jotka esimerkiksi muokkaavat lopputuotteen ominaisuuksia käyttökohteen mukaan.
Yhden sovellutusmuodon mukaan näitä komponentteja lisätään ennen vaahdotusta. Toisen sovellutusmuodon mukaan näitä komponentteja voidaan lisätä myös missä tahansa muussa 10 menetelmän vaiheessa, kuten ennen kuivausta tai hiiltämistä, tai useammassa eri vaiheessa.
Yhdessä sovelluksessa lisätään seokseen yhteen tai useampaan seuraavista ryhmistä kuuluva aine tai aineita:
valmistettavien kappaleiden mekaanisia ominaisuuksia muokkaava aine (etenkin niiden lujuutta kasvattavia aineita), valmistettavien kappaleiden palon- ja lahonkesto-ominaisuuksia muokkaava aine, katalyytti, tai valmistettavissa kappaleissa insektisidinä toimiva aine.
Edelleen seokseen on mahdollista lisätä myös erilaisia täyteaineita, kostutusaineita ja.
stabilointiaineita.
Edellä esitettyjen aineiden ja komponenttien määrät ovat yhteensä tyypillisesti noin 0,0125 paino-%, etenkin noin 0,1-10 paino-% lähtöaineen kuivapainosta.
Menetelmän seuraavassa vaiheessa 3 muodostettu seos vaahdotetaan ja muotoillaan muotissa ennalta määrättyyn muotoon.
Yhden sovellutusmuodon mukaan biomassan fraktioinnin seurauksena saaduista jakeista muodostettu seos vaahdotetaan ennen sen syöttämistä muottiin, jolloin muotti saadaan 30 täytettyä huolellisesti täyteen ja vaahdotetusta kappaleesta saadaan juuri muotin muotoinen. Toisen sovellutusmuodon mukaan seos vaahdotetaan vasta muotissa. Muotti voi olla lämmitettävä vaahdon kiinteytymisen edistämiseksi, kuten alla selostetaan.
20185748 prh 07-09- 2018
Seos voidaan vaahdottaa millä tahansa yleisesti tunnetulla vaahdotusmenetelmällä, kuten kuumentamalla, mekaanisesti sekoittamalla, puhalluskaasuprosessilla tai suolaliuosprosessilla. Edullisesti seos vaahdotetaan mekaanisesti sekoittamalla tai kemiallisesti. Kemiallisessa vaahdottamisessa voidaan käyttää esimerkiksi natriumkarbonaattia tai kaliumkarbonaattia, jotka hajotessaan tuottavat hiilidioksidia ja, joiden alkaliosa toimii samalla aktivoinnin apuaineena. Vaahdotus voidaan suorittaa esimerkiksi sekoitu s s äiliö s s ä.
Vaahdotuksen edistämiseksi seokseen voidaan lisätä vaahdotusainetta, kuten pinta10 aktiivista ainetta, kuten polysorbaattia, esim, noin 0,1-10 paino-% seoksen kuiva-aineesta.
Edullisen sovellutusmuodon mukaan vaahdotus suoritetaan normaalipaineessa tai pienessä ylipaineessa, esimerkiksi 1,1-10 bar:n absoluuttisessa paineessa. Vaahdota slämpötila on edullisesti yli 20°C, mutta alle 100°C. Reaktio on eksoterminen eli ilman kuumentamista vaahdotus on paremmin hallittavissa ja kappaleen muovaaminen on helpompaa.
Muotin avulla vaahdotettu tuote saa kolmiulotteisen selkeän muodon, jota ei ole mitenkään rajatta. Se voi olla esimerkiksi kuutio, kartio, lieriö tai pallo. Edullisen sovellutusmuodon mukaan muotti on suljettava. Muotti voi kuitenkin olla myös avoin.
Edellä kuvatun mukaisesti valmistettu muotoiltu huokoinen materiaali saatetaan lämpökäsittelyyn 4.
Muodostettu huokoinen materiaali lämpökäsitellään 4 miedossa lämpötilassa vaahdon 25 lujittamiseksi. Edullisessa sovelluksessa lämpökäsittely suoritetaan vaahdon edelleen ollessa muotissa.
Lämpökäsittely voidaan kuitenkin myös suorittaa erillisessä uunissa.
Lämpökäsittely suoritetaan lämmittämällä vaahdotettu seos sopivaan lämpötilaan ja pitämällä sitä tässä lämpötilassa riittävän ajan, kuten 0,1-24 tuntia, esimerkiksi 0,5-12 tuntia, aina fraktioista muodostetun seoksen koostumuksen mukaan. Edullisesti
20185748 prh 07-09- 2018 lämpökäsittely tapahtuu alle 250 °C:n lämpötilassa, esimerkiksi alle noin 200 °C:n lämpötilassa, sopivimmin noin 101-195 °C:n lämpötilassa. Tavallisesti lämpökäsittely suoritetaan normaali-ilmanpaineessa (noin 1 bar:n paineessa), mutta on tietenkin mahdollista suorittaa se myös korotetussa paineessa, esim, noin 1,1-10 bar:n absoluuttisessa paineessa.
Vaahdon lämpötilan nostaminen tulee tapahtua riittävän alhaisella nopeudella, jotta materiaali lämpenee tasaisesti. Yhden sovelluinsmuodon mukaan sopiva lämmitysnopeus on noin 1-120 °C/minuutti, etenkin lämpötilaa nostetaan lämpökäsittelyastiassa noin 5-50 10 °C/minuutti, esimerkiksi noin 10-30/°C/minuutti.
Yhden sovellutusmuodon mukaan lämpökäsitellyn huokoisen materiaalin lämpötila lasketaan edullisesti noin 50-100 °C:n lämpötilaan. Lämpötilan laskeminen suoritetaan sopivimmin niin hitaasti, ettei hiilivaahtoon tule murtumia termisestä jännityksestä johtuen.
Sopiva jäähdytysnopeus on noin 1-120 °C/minuutti, etenkin lämpötilaa lasketaan lämpökäsittelyastiassa noin 5-50 °C/minuutti, esimerkiksi noin 10-30/°C/minuutti. Näin toimitaan tyypillisesti silloin, jos muotoiltu huokoinen kappale poistetaan muotista tässä kohtaa ja seuraavat menetelmävaiheet suoritetaan ilman muottia. Tyypillisesti huokoinen kappale pidetään muotissa myös hiilly Itämisen ja aktivoinnin ajan, jos muotti on sellainen, että hiillytyksen ja aktivoinnin aikana vapautuvat kaasut pystyvät vapaasti kulkemaan siinä.
Toisessa, edullisessa, sovellutusmuodossa lämpökäsitelty huokoinen materiaali viedään suoraan, sen lämpötilaa olennaisesti laskematta, seuraavaan prosessivaiheeseen, jossa se hiilletään ja aktivoidaan.
Edullisen sovellutusmuodon mukaan lämpökäsittelyn jälkeinen hiillyttäminen 5 tapahtuu inertissä kaasufaasissa yli 500 °C:n lämpötilassa, kuten 500-1500 °C:n lämpötilassa, edullisesti noin 800-1000 °C:n lämpötilassa. Vaahdon lämpötila nostetaan hitaasti hiillytyslämpötilaan. Sopiva lämmitysnopeus on noin 1-120 °C/minuutti, etenkin lämpötilaa nostetaan lämpökäsittelyastiassa noin 5-50 °C/minuutti, esimerkiksi noin 1030/°C/minuutti.
20185748 prh 07-09- 2018
Hiillyttämisessä käytettävä inertti kaasufaasi voi sisältää mitä tahansa kaasuja, jotka ovat olennaisesti inerttejä hiillyttämisen olosuhteissa. Esimerkkeinä tällaisista kaasuista mainittakoon typpi, helium, hiilidioksidi ja argon sekä niiden seokset.
Hiillyttäminen voidaan suorittaa suljettavassa reaktorissa tai uunissa. Tyypillisesti tällainen reaktori tai uuni toimii lähellä ilmanpainetta tai pienessä ylipaineessa.
Yhden sovellutusmuodon mukaan myös hiillyttämisen jälkeen kappaleen lämpötila tulee 10 laskea riittävän hitaasti, jotta kappaleeseen ei synny murtumia. Sopiva jäähdytysuopeus on noin 5-50 °C/minuutti.
Toisessa, edullisessa, sovellutusmuodossa hiillytetty huokoinen materiaali viedään suoraan, sen lämpötilaa olennaisesti laskematta, seuraavaan mahdolliseen prosessivaiheeseen, jossa 15 se aktivoidaan.
Edullisen sovellutusmuodon mukaan hiillytetty kappale aktivoidaan sen ominaispinta-alan kasvattamiseksi edelleen. Juuri esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän avulla materiaali saadaan kauttaaltaan tasaisesti ensin hiillytetyksi ja sitten aktivoiduksi.
Materiaalin hiillytys- ja aktivointivaiheiden avulla saadaan myös lisättyä huokoisen materiaalin mekaanista kestävyyttä.
Yhden sovellutusmuodon mukaan kappale aktivoidaan kemiallisesti. Edullisesti kemiallinen aktivointi tapahtuu kuumentamalla aktivointikemikaaleilla käsitelty materiaali 25 400-800 °C:n lämpötilaan. Aktivointikemikaalien avulla materiaalista pyritään poistamaan kosteutta. Aktivointikemikaaleilla voidaan käyttää esimerkiksi alkalisuoloja, fosforihappoa, sinkkikloridia tai rikkihappoa tai näiden seosta.
Toisen sovellutusmuodon mukaan kappale aktivoidaan fysikaalisesti, jolloin hiili aktivoidaan kaasun avulla noin 800-1100 °C:n lämpötilassa. Käytettävä kaasu voi olla esimerkiksi vesihöyry, hiilidioksidi tai näiden seos. Aktivoinnin eksotermisten reaktioiden seurauksena materiaalista poistuu vetyä, hiilimonoksidia ja hiilidioksidia.
20185748 prh 07-09- 2018
Edullisen sovellutusmuodon mukaan kappale aktivoidaan vesihöyryllä. Tällöin aktivoidun materiaalin ulkoisesta adsorptiopinta-alasta tulee suuri ja rakenteesta pienihuokoista, jolloin vaahto käsittää pääosin mikrohuokosia (alle 2 nm:n huokosia) ja vastaavasti mesohuokosia (2-50 nm:n huokosia).
Edullisen sovellutusmuodon mukaan kappaleen ominaispinta-ala on aktivoinnin jälkeen yli 500 m2/g, mikä vastaa aktiivihiilen pinta-alan minimivaatimusta. Edullisemmin kappaleen ominaispinta-ala on aktivoinnin jälkeen yli 600 m /g, esimerkiksi 750-2500 m /g.
Edullisen sovellutusmuodon mukaan kappaleen huokostilavuus on aktivoinnin jälkeen yli 0,3 cm' /g. Edullisemmin kappaleen huokostilavuus on aktivoinnin jälkeen yli 0,4 cm /g, esimerkiksi 0,5-0,7 cm/g.
Yhden sovellutusmuodon mukaan hiillytetty huokoinen kappale voidaan edelleen grafitoida ennen kappaleen aktivoimista kuumentamalla kappale vielä korkeampaan, yli 1500 °C:n lämpötilaan. Grafitoinnilla voidaan edelleen muokata hiilivaahdon ominaisuuksia.
Yhden sovellutusmuodon mukaan myös aktivoinnin jälkeen kappaleen lämpötila tulee laskea riittävän hitaasti, jotta kappaleeseen ei synny murtumia. Sopiva jäähdytysnopeus on noin 5-50 °C/minuutti.
Yhden sovellutusmuodon mukaan menetelmällä valmistettu huokoinen hiillytetty kappale 25 voidaan pestä mahdollisten epäorgaanisten materiaalien vähentämiseksi. Pesu voidaan suorittaa esimerkiksi vedellä, vesipitoisilla hapoilla, emäksillä tai jollain muulla liuoksella, etenkin vesipitoisella liuoksella. Kappale voidaan tämän jälkeen valinnaisesti kuivata yleisesti tunnetuilla kuivausmenetelmillä.
Yhden sovellutusmuodon mukaan lähtöaineeseen voidaan lisätä inpregnaatteja eli lisäaineita, jotka parantavat edelleen esimerkiksi tiettyjen aineiden adsorptiota materiaaliin sen käytön aikana. Tällaisten aineiden määrä on tyypillisesti noin 0,1-10 paino-%
20185748 prh 07-09- 2018 lähtöaineen kuivapainosta.
Edellä esitetyn perusteella keksinnön mukainen menetelmä käsittää ensimmäisessä sovellutusmuodossa 1) biomassan fraktioinnin ja nestemäistä väliainetta sisältävän seoksen 5 muodostamisen fraktioista, joista ainakin joku sisältää ligniiniä, 2) seoksen asettamisen suljettuun muottiin, 3) seoksen vaahdottamisen, 4) huokoisen materiaalin lämpökäsittelyn vaahdon lujittamiseksi, 5) lujitetun vaahdon hiillyttämisen ja 6) lopuksi hiillytetyn kappaleen aktivoinnin.
Toisessa sovellutusmuodossa keksinnön mukainen menetelmä käsittää 1) biomassan fraktioinnin ja nestemäistä väliainetta sisältävän seoksen muodostamisen fraktioista, joista ainakin joku sisältää ligniiniä, 2) seoksen vaahdottamisen, 3) huokoisen materiaalin asettamisen suljettuun muottiin, 4) huokoisen materiaalin lämpökäsittelyn vaahdon lujittamiseksi, 5) lujitetun vaahdon hiillyttämisen ja 6) lopuksi hiillytetyn kappaleen aktivoinnin.
Yhden sovellutusmuodon mukaan keksinnön mukaiseen menetelmään voidaan yhdistää tehokas energiankäyttö, kun hyödynnetään eri prosessivaiheissa käytettyjen kaasuvirtojen energiaa. Tällainen prosessikaavio on esitetty kuviossa 1.
Yhden sovelluksen mukaan keksinnön mukaisen menetelmän hiillyttämisvaiheessa syntyvät haihtuvat jakeet lauhdutetaan, jolloin niistä saadaan otettua lämpöenergiaa talteen. Samalla muodostuu nestejakeita, joita voidaan hyödyntää muissa prosesseissa. Nestejakeet voidaan ottaa talteen tai polttaa.
Toisen sovelluksen, joka voidaan yhdistää myös edelliseen, mukaan hiillyttämisvaiheessa haihtuvat jakeet sekä edellisessä sovelluksessa mahdollisesti lauhtumattomat kaasut poltetaan energian tuottamiseksi. Syntynyt energia voidaan hyödyntää esimerkiksi prosessissa, lämmityksessä tai sähköntuotannossa.
Yhden sovellutusmuodon mukaan talteen otettavaa lämpöenergiaa voidaan hyödyntää prosessin sisäisessä lämmityksessä eli esimerkiksi raaka-aineiden tai rakennuksen
20185748 prh 07-09- 2018 lämmityksessä. Toisen sovellutusmuodon mukaan lämpöenergiaa voidaan myydä ulkopuolisille talloille.
Esillä olevan keksinnön mukaisen huokoisen kappaleen hiilipitoisuus riippuu käytetystä lähtöaineesta sekä vaahdon hiillyttämisessä tai grafitoinnissa käytetystä lämpötilasta.
Yhden sovellutusmuodon mukaan valmiin huokoisen kappaleen hiilipitoisuus on 50-100 paino-%, edullisesti 75-100 paino-%, esimerkiksi 80-98 paino-%, valmiin kappaleen painosta.
Yhden sovellutusmuodon mukaan keksinnön mukaisen huokoisen kappaleen tiheys on 20950 g/dm3, edullisesti 50-500 g/dm3 ja puristuslujuus on noin 0,07-7 MPa, edullisesti noin 0,1-1,0 MPa.
Esillä oleva keksintö koskee myös huokoista kappaletta, joka on valmistettu keksinnön 15 mukaisella menetelmällä.
Lisäksi esillä oleva keksintö koskee yleisesti lignoselluloosaperäisestä ligniiniä sisältävästä lähtöaineesta valmistettua huokoista, monoliittista, itsensä kantavaa ja muotoiltua kappaletta, joka on kauttaaltaan hiillytetty ja aktivoitu.
Esimerkit
Esimerkki 1
Ensin sekoitettiin keskenään vettä 150 g, furfuryylialkoholia 200 g ja pinta-aktiivista ainetta (polysorbaattia) 25 g, kunnes ne muodostivat homogeenisen seoksen. Tämän jälkeen seokseen lisättiin jauhemaista ligniiniä 200 g ja tanniinihappoa 200 g, minkä jälkeen seosta sekoitettiin voimakkaasti useita minuutteja. Seoksen muodostamisen kolmannessa vaiheessa lisättiin helposti haihtuvaa yhdistettä (n-pentaania) 50 g. Lopuksi lisättiin happokatalyyttiä (para-tolueenisulfonihappoa) 100 g, joka aloitti reaktion ja vaahdonmuodostus alkoi kemiallisen reaktion seurauksena.
20185748 prh 07-09- 2018
Vaahtoamisen tasaannuttua seos laitettiin muottiin ja siirrettiin siinä uuniin vaahdon lujittamiseksi. Vaahtoa pidettiin uunissa 1200 minuuttia 110 °C:n lämpötilassa.
Lujittamisen jälkeen suoritettiin hiillyttäminen inertissäkaasufaasissa nostamalla vaahdon lämpötila 550 °C:n lämpötilaan. Hiillyttämisen jälkeen kappale aktivoitiin 800 °C lämpötilassa käyttämällä aktivointikaasuna vesihöyryä. Aktivoinnin jälkeen kappaleen lämpötila laskettiin huoneenlämpötilaan ja valmis huokoinen kappale poistettiin muotista.
Teollinen käyttökelpoisuus
Keksinnön mukaista menetelmää voidaan hyödyntää erilaisten huokoisten muotoiltavien materiaalien valmistamiseen ja menetelmällä valmistettua materiaalia voidaan käyttää yleisesti laajasti teollisuuden eri käyttötarkoituksiin. Materiaalia voidaan käyttää sellaisenaan tai sitä voidaan hyödyntää lähtöaineena muissa prosesseissa.
Tuotettua aktivoitua huokoista materiaalia voidaan hyödyntää mm. erilaisissa puhdistuskohteissa, kuten kaasujen ja nesteiden puhdistuksessa, sekä puhdistimissa ja suodattimissa, kuten autojen raitisilmasuodattimissa.
Muita käyttökohteita keksinnön mukaiselle materiaalille ovat esimerkiksi käyttö täytekappaleena, katalyyttien runkoaineena, kaasujen varastointiin ja huokoisena elektrodina.
Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa, yllä esimerkin omaisesti esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan se on päinvastoin tarkoitus voida laajasti tulkita jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa.
20185748 prh 07-09- 2018
Viitenumerot biomassan fraktiointi
2. sekoitus
3. vaahdotus ja muotoilu
4. lämpökäsittely
5. hi illy ttäminen j a aktivointi
Viitejulkaisut
Patenttikirj allisuus
US 3894878 A
WO 2005016818 AI
CN 1070021486 A
CN 106587001 A
US 4552863
WO 2018085918 AI
Muu kirjallisuus
Tondi, G., Pizzi, A., Celzard, A. (2010) Tannin based foams and its derived carbon foams. Processing Technologies for the Forest and Biobased Products Industries, Kuehl/Au stria.
Pizzi, A., Celzard, V., Tondi, G. (2012) Chemistry, morphology, microtomography and activation of natural and carbonized tannin foams for different applications. Special Issue: Functional Polymeric Materials and Composites, Volume 313-314:1, 100-111.

Claims (17)

  1. Patenttivaatimukset
    1. Menetelmä huokoisten kappaleiden valmistamiseksi lignoselluloosaperäisestä lähtöaineesta, jonka menetelmän mukaan
    - muodostetaan nestemäistä väliainetta sisältävä seos biomassan fraktioinnista saatavasta, ligniiniä sisältävästä jakeesta,
    5 - seokseen lisätään mahdollisesti biomassan fraktioinnista saatavia muita jakeita,
    - seos vaahdotetaan ja saatetaan ennalta määrättyyn muotoon muotin avulla, ja
    - näin saatu muotoiltu seos saatetaan lämpökäsittelyyn, minkä jälkeen se hiillytetään, tunnettu siitä, että hiillytetty kappale aktivoidaan sen ominaispinta-alan kasvattamiseksi.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seos vaahdotetaan ennen muottiin syöttämistä.
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nestemäinen
    15 väliaine on vesi, orgaaninen liuos tai ioninen liuos tai jokin näiden seos.
  4. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seos vaahdotetaan mekaanisesti sekoittamalla tai kemiallisesti.
    20
  5. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seos vaahdotetaan 0,1-10 bar:n absoluuttisessa paineessa ja alle 100 °C:n lämpötilassa, edullisesti normaalipaineessa ja huoneenlämpötilassa.
  6. 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että
    25 menetelmässä käytetään avointa tai suljettavaa muottia, jossa vaahdotettu tuote muotoillaan kolmiulotteiseksi kappaleeksi, joka on esimerkiksi kuutio, kartio, lieriö tai pallo.
  7. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huokoinen materiaali lämpökäsitellään alle 250 °C:ssa, edullisesti alle 200 °C:ssa,
    30 edullisemmin 75-150 °C:ssa, vaahdon lujittamiseksi.
    20185748 prh 07-09- 2018
  8. 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökäsittely suoritetaan muotissa, etenkin lämpökäsittely suoritetaan muotissa, jossa vaahtokappale muotoillaan sitä muotista poistamatta.
  9. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaahtokappale hiillytetään inertissä kaasufaasissa yli 500 °C:n lämpötilassa, edullisesti 600-1200 °C:n lämpötilassa.
  10. 10 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaahtokappale aktivoidaan vesihöyryllä, jolloin sen ominaispinta-ala on edullisesti yli 500 m2/g ja/tai mikro- ja mesohuokosten huokostilavuus on edullisesti yli 0,3 cm7g.
  11. 11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 seos sisältää vähintään 1 paino-% ligniiniä, edullisesti vähintään 5 paino-% ligniiniä, edullisemmin 10-80 paino-% ligniiniä, esimerkiksi 20-50 paino-% ligniiniä seoksen kuivapainosta laskettuna.
  12. 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että
    20 ligniiniä sisältävä jae on saatu käsittelemällä biomassaa, kuten puuta tai yksi- tai monivuotisia kasveja, vesiliuoksella, joka sisältää ligniinin liukenemista edistäviä aineita, kuten alkalia, tai orgaanisella tai ionisella liuottimella.
  13. 13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 seokseen lisätään vaahtokappaleen lujuutta lisääviä aineita, homeenestoaineita, palonestoaineita, katalyyttejä tai näiden seoksia ennen seoksen vaahdottamista.
  14. 14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiillyttämisvaiheessa syntyvät haihtuvat jakeet lauhdutetaan tai poltetaan.
  15. 15. Huokoinen kappale, joka on valmistettu jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisella menetelmällä.
  16. 16. Lignoselluloosaperäisestä ligniiniä sisältävästä lähtöaineesta valmistettu huokoinen, monoliittinen, itsensä kantava ja muotoiltu kappale, joka on kauttaaltaan hiillytetty ja aktivoitu.
  17. 17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukaisen huokoisen kappaleen käyttö puhdistuskohteissa, kuten kaasujen ja nesteiden puhdistuksessa tai puhdistimissa, täytekappaleena tai katalyyttien runkoaineena.
FI20185748A 2018-09-07 2018-09-07 Huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi FI129154B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185748A FI129154B (fi) 2018-09-07 2018-09-07 Huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi
EP19790029.3A EP3847129A1 (en) 2018-09-07 2019-09-09 A porous formable material and a method for producing it
PCT/FI2019/050642 WO2020049226A1 (en) 2018-09-07 2019-09-09 A porous formable material and a method for producing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185748A FI129154B (fi) 2018-09-07 2018-09-07 Huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20185748A1 true FI20185748A1 (fi) 2020-03-08
FI129154B FI129154B (fi) 2021-08-13

Family

ID=68290004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20185748A FI129154B (fi) 2018-09-07 2018-09-07 Huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3847129A1 (fi)
FI (1) FI129154B (fi)
WO (1) WO2020049226A1 (fi)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111346602A (zh) * 2020-03-20 2020-06-30 齐鲁工业大学 木质素磺酸钙衍生炭在去除废水中磷的应用

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913971B (zh) * 2020-07-10 2024-03-12 南京理工大学 一种木质纤维中原位生长细菌纤维素的方法
SE545303C2 (en) * 2020-09-28 2023-06-20 Stora Enso Oyj Method for the preparation of a bio-based carbon foam comprising cellulose fibres and a biomass component
SE544840C2 (en) * 2020-09-28 2022-12-13 Stora Enso Oyj Method for the preparation of a bio-based carbon foam
FI130586B (fi) * 2021-05-14 2023-11-24 Fifth Innovation Oy Kiinteä kappale ja menetelmä sen valmistamiseksi

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2118487A1 (de) * 1971-04-16 1972-10-26 Farbenfabriken Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur Herstellung von porösen Kohlenstoff enthaltenden Formkörpern
US20170226535A1 (en) * 2015-09-16 2017-08-10 Sweetwater Energy, Inc. Specialized Activated Carbon Derived From Pretreated Biomass
CN106587001A (zh) * 2016-11-02 2017-04-26 广西大学 一种基于废弃生物质泡沫炭材料的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111346602A (zh) * 2020-03-20 2020-06-30 齐鲁工业大学 木质素磺酸钙衍生炭在去除废水中磷的应用

Also Published As

Publication number Publication date
EP3847129A1 (en) 2021-07-14
FI129154B (fi) 2021-08-13
WO2020049226A1 (en) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI129154B (fi) Huokoinen muotoiltava materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi
Lobato-Peralta et al. A review on trends in lignin extraction and valorization of lignocellulosic biomass for energy applications
Kabakcı et al. Hydrothermal carbonization of various lignocellulosics: Fuel characteristics of hydrochars and surface characteristics of activated hydrochars
Vernersson et al. Arundo donax cane as a precursor for activated carbons preparation by phosphoric acid activation
Nahil et al. Pore characteristics of activated carbons from the phosphoric acid chemical activation of cotton stalks
Prauchner et al. Chemical versus physical activation of coconut shell: A comparative study
Nieto-Delgado et al. Development of highly microporous activated carbon from the alcoholic beverage industry organic by-products
FI126848B (fi) Menetelmä vähätuhkaisen aktiivihiilen valmistamiseksi
Braghiroli et al. Kinetics of the hydrothermal treatment of tannin for producing carbonaceous microspheres
CN103691399B (zh) 用于分离二氧化碳/甲烷的高性能炭分子筛的制备方法
Liu et al. Preparation and pore characterization of activated carbon from Ma bamboo (Dendrocalamus latiflorus) by H 3 PO 4 chemical activation
KR102334006B1 (ko) 리그닌 유래 활성탄의 제조방법 및 이에 따라 제조된 활성탄을 포함하는 고분자 복합재료
Nasri et al. Synthesis and characterization of green porous carbons with large surface area by two step chemical activation with KOH
Querejeta et al. Sustainable coffee‐based CO2 adsorbents: toward a greener production via hydrothermal carbonization
RU2391290C1 (ru) Способ получения активного угля
Li et al. Selective hydrolysis of hemicellulose component of wheat straw in high‐pressure CO2 and water with low concentration of acetic acid
KR101140990B1 (ko) 하수슬러지를 이용한 활성탄의 제조방법
CN112897507A (zh) 一种木质素自发泡制备泡沫炭的方法
Xu et al. Preparation of lignin-based carbon foam monoliths with high strength and developed micrometer-sized cell/nano-sized porous structures using a self-bubbling method
FI129396B (fi) Huokoinen muotoiltava kasvualusta ja menetelmä sen valmistamiseksi
KR102175832B1 (ko) 펠릿 형태의 다공성 탄소재의 제조 방법
Kamariya et al. Preparation and characterization of activated carbon from agricultural waste, peanut shell by chemical activation
FI130586B (fi) Kiinteä kappale ja menetelmä sen valmistamiseksi
FI129435B (fi) Hiilikappaleiden valmistusmenetelmä
Turutan Methane adsorption performance of the palm kernel shell-derived carbon material activated using CO2-steam sequential combination

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 129154

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B