Wiele sposobów aktywowania wegla polega na traktowaniu materjalów, zawie¬ rajacych wegiel, goracemi gazami.Te rózne sposoby róznia sie skutkiem szczególnych warunków, w których odby¬ wa sie proces, tern, ze taki sam wegiel ak¬ tywny, przygotowany róznemi sposobami, przy takim samym produkcie wyjsciowym wykazuje rózna wydajnosc.Przedmiotem wynalazku jest ulepsze¬ nie, które moze byc zastosowane do wszyst¬ kich sposobów aktywowania zapomoca ga¬ zów i które z jednej strony daje polepsze¬ nie jakosci otrzymywanego wegla aktywne¬ go, z drugiej zas strony znacznie zwieksza wydajnosc procesu aktywowania, niezalez¬ nie od jego wartosci.Przedewszystkiem trzeba okreslic, co nalezy rozumiec pod ,,wydajnoscia akty¬ wowania".Przyjmujac, ze produkt wyjsciowy, zre¬ dukowany do wagi P w stanie zweglonym, przy koncu procesu aktywowania daje wa¬ ge p wegla okreslonej aktywnosci, to sto¬ sunek w dalszym ciagu opisu be¬ dzie nazywany ,,wspólczynnikiem wydaj¬ nosci procesu aktywowania".Procentowa strata wegla podczas pro¬ cesu aktywowania wynosi wtedy 100 W kazdym przypadku wspólczynnik r zmienia sie wraz ze stopniem aktywnosci,do której wegiel zostal doprowadzony; wspólczynnik wiec ten w tym samym pro- cesie mo£e Byc rozpatrywany jako funkcja tej aktywnosci.Na rysunku przedstawiony jest tytu¬ lem przykladu przebieg aktywowania, wy¬ razony w postaci krzywych.Krzywa 1 wykreslona jest w odniesie¬ niu do wegla, otrzymanego wedlug sposo¬ bu, opisanego w patencie Nr 8529/ Krzywa 2 wykreslona! jest w tych sa¬ mych warunkach, lecz w odniesieniu do wegla, który przed procesem aktywowania obrobiony zostal sposobem, stanowiacym przedmiot wynalazku.Na osi odcietych odklada sie z prawa na lewo wspólczynnik r, a na osi rzednych zdolu do góry w procentach — najwieksza absorbeja wzgledem czterochlorku wegla.Z krzywej <1\ widac, ze przy wydajnosci 0,30 otrzymuje sie wegiel, który moze ab¬ sorbowac czterochlorek wegla w ilosci oko¬ lo 85% swej wagi, podczas gdy wedlug krzywej 2 dla tej samej wydajnosci 0,30 o- trzymuje sie absorbeje w wysokosci 130%.Np. w patencie amerykanskim Nr 1 497 543 mówi sie o weglu, który moze ab¬ sorbowac czterochlorek wegla w ilosci za¬ ledwie 78% swej wagi, przy stracie 70% przy aktywowaniu, to znaczy o wydajnosci 0,30.Poddajac wiec taki wegiel obróbce we¬ dlug wynalazku niniejszego, zanim wegiel ten bedzie aktywowany znanym sposobem W. K. Chaney'a, zwieksza sie przy tej sa¬ mej wydajnosci stopien aktywnosci wiecej, anizeli o 40%, Przedmiot wynalazku moze byc stoso¬ wany ogólnie do wszystkich sposobów aktywowania zapomoca gazów, niezaleznie od stanu produktu wyjsciowego, czy jest on surowy, naturalnie lub sztucznie sku¬ piony, czy juz zweglony calkowicie lub czesciowo, czy czesciowo aktywowany lub tez wcale nieaktywowany i t. d.Sposób niniejszego wynalazku polega na impregnowaniu materjalu przed jego akty¬ wowaniem bardzo malemi dozami (1 do 5% w warunkach normalnych, poza tern bez ograniczenia) zasad, soli lub kwasów, mniej lub bardziej odpornych na dzialanie ogniw i uzywanych w stanie czystym lub zmieszanym.Wykonywanie sposobu wedlug wyna¬ lazku jest jednakowoz bardzo rozmaite, poniewaz zalezy ono od stanu materjalu wyjsciowego oraz pozadanego rezultatu.Do bezposredniego aktywowania zapo¬ moca zweglania w naczyniach zamknietych surowych materjalów, zawierajacych we¬ giel, jak np. torfu, opilek drzewnych lub odpadków skórzanych, proponowano juz u- zywanie zasad, soli lub kwasów, mniej lub wiecej odwadniajacych, zweglajacych lub utleniajacych i t. d., lecz we wszystkich przypadkach bez pomocy gazu, poniewaz aktywowac mialy zasady, sole i kwasy, a nie gaz.Te sposoby ograniczaja sie jednak tylko do materjalów wyjsciowych surowych lub niezupelnie zweglonych, poniewaz uzywa¬ ne srodki chemiczne dzialaja przewaznie podczas zweglania i nie daja zadnego re¬ zultatu wzgledem materjalów juz w zwy¬ kly sposób karbonizowanych. Ponadto spo¬ soby te wymagaja duzej ilosci chemikaljów (np. 50% — 100%), aby wogóle osiagnac mozliwy rezultat. Takie male ilosci, jak to wspomniano przy niniejszym sposobie, nie dawalyby namacalnego aktywowania.Rozpatrywano równiez uzywanie pew¬ nych kwasów, zasad lub soli do aktywowa¬ nia juz skoksowanych materjalów, lecz nie doprowadzilo to do zastosowania w prze¬ mysle skutkiem) bledu w ocenie przyczyn obserwowanego zjawiska. I rzeczywiscie, niepodobna w praktyce uniknac przedosta¬ wania sie do retorty powietrza lub gora¬ cych gazów spalinowych, poniewaz retorty czesto sa porowate lub niedostatecznie szczelne w temperaturze czerwonego zaru.Nalezy wiec to obserwowane, zreszta bar- - 2 —dzo slabe aktywowanie przypisac przede- wszystkiem tym gazom, a nie dzialaniu srodków chemicznych na obrabiany mate¬ rial, jesli materjal ten byl przedtem calko¬ wicie zweglony bez pomocy jakiegokolwiek srodka chemicznego.•Wreszcie, wiadomo jest, ze z materja- lem, zawierajacym wegiel, miesza sie mniej lub wiecej scisle wapno, weglan magnezu, lotne chlorki i t. d., przeznaczone do wy¬ twarzania gazów aktywujacych, jak dwu¬ tlenku wegla, chloru, a czasami tlenu; ga¬ zy te wspomagaja aktywowanie, wspól¬ dzialajac z aktywujacemi gazami, które moga byc ponadto wprowadzone do retor¬ ty. Ciala te jednak musza byc stoso¬ wane równiez w dosc duzych ilosciach (50% — 100% )i i sluza jednoczesnie do spulchnienia, sprzyjajacego aktywowaniu.Z powyzszego staje sie jasne, ze srodki chemiczne, stosowane dotychczas do akty¬ wowania wegla bez pomocy gazu lub tez z jego pomoca, wywieraja zupelnie inne dzia¬ lanie, anizeli to, które wystepuje przy spo¬ sobie niniejszego wynalazku.Zaobserwowano, ze nawet slady róz¬ nych zanieczyszczen w materjale wyjscio¬ wym moga znacznie zmieniac rezultat akty¬ wowania; takie zanieczyszczenia sa np. w drzewie, weglu i t. d. w postaci popiolu, który ma pewien wplyw na aktywowanie.Nastepnie ustalono na podstawie ba¬ dan, ze szczególnie korzystne jest zmienic technicznie nature tego popiolu i zaleznie od danego przypadku zwiekszyc lub zmniej¬ szyc jego stosunek ilosciowy.Sposób wedlug wynalazku niniejszego polega na tern, ze przed aktywowaniem lub tez podczas tegoz do materjalu wyjsciowe¬ go dodaje sie okreslona ilosc, lecz zawsze bardzo mala, odpowiedniego srodka im¬ pregnacyjnego, zmiekczajac, np. wegiel w miareczkowanym rozczynie obranej sub¬ stancji, lub tez wprowadzajac ten sam sro¬ dek w stanie suchym i pylowatym, lub plynnym i rozpylonym do masy weglowej, np. przez sprasowywanie. Dobrze jest uprzednio oczyscic wegiel, przemywajac go kwasem i woda lub tez wprost tylko woda.Srodek impregnacyjny oraz stosunek ilosciowy tegoz zmieniaja sie zaleznie od pozadanych wlasciwosci wegla aktyw¬ nego.Otrzymuje sie wiec doskonaly wegiel aktywny do absorbowania gazów, impre¬ gnujac wegiel drzewny w stanie natural¬ nym lub sztucznie sprasowanym — kwa¬ sem fosforowym, kwasem borowym, borak¬ sem, weglanem sodowym, dwusiarczanem sodowym, soda zraca, alkalicznemi fosfo¬ ranami, szklem wodnem i t. d, i poddajac go nastepnie po wysuszeniu procesowi akty¬ wowania zapomoca goracych gazów.Tak otrzymany wegiel przy danej ak¬ tywnosci jest scislejszy, twardszy, mniej czarny i mniej kruchy, anizeli taki, który otrzymuje sie bez uprzedniej impregnacji, z drugiej jednak strony jego zdolnosc od¬ barwiania jest mala.Naodwrót, otrzymuje sie doskonaly wegiel odbarwiajacy, impregnujac wegiel drzewny nieznacznemi ilosciami chlorku zelazowego, chlorku cynkowego, kwasu chlorowodorowego lub tez wprost usuwa¬ jac przed procesem aktywowania wszystek popiól naturalny zapomoca przemywania kwasami; tak przyrzadzony wegiel jest lekki, bardzo czarny i bardzo kruchy.Dokonane doswiadczenia zdaja sie wy¬ kazywac, ze dzialanie pewnych srodków impregnacyjnych przy aktywowaniu nalezy przypisywac ich mniejszej lub wiekszej od¬ pornosci na wysoka temperature.Materjaly, które odpowiednie sa do tworzenia w temperaturze aktywowania zwiazków topliwych zdaja sie sprzyjac aktywowaniu pod wzgledem wydajnosci oraz pod wzgledem zdolnosci absorbowania gazów.Materjaly zas, które w temperaturze aktywowania tworza zwiazki nietopliwe lub lotne, zdaja sie zmniejszac wydajnosc — 3 —I aktywowania, lecz za to polepszaja odbar¬ wiajace wlasciwosci wegla.Dzialanie cial odpornych na wysoka temperature moznaby objasnic w nastepu¬ jacy sposób.Mozna przyjac, ze pewne nieaktywne wegle, np. wegiel drzewny, skladaja sie ze szkieletu, utworzonego z wegla aktywnego, którego pory i otworki zapelnione sa smola lub ciezkiemi weglowodorami, które pod¬ czas zweglania drzewa zostaja usuniete.Podczas procesu aktywowania zapomoca gazów smoly te lub weglowodory ciezkie zostaja zniszczone zapomoca odpowiednio dobranego utleniania, podczas gdy szkielet wegla aktywnego pozostaje nienaruszony.W praktyce jednak, pomimo stosowa¬ nia róznorodnych srodków ostroznosci, nie da sie uniknac zniszczenia pewnej czesci wegla aktywnego przez spalenie.Jezeli wiec wegiel uprzednio nasyci sie substancja, która topi sie w temperaturze aktywowania, to jasne jest, ze cialo to przeniknie w wegiel aktywny i tern wiecej bedzie pochlaniane przez czasteczki we¬ gla, im wiecej czasteczki te sa aktywne. W przeciwienstwie do tego, czasteczki wegla nieaktywnego, ciezkie weglowodory i t. d. nie sa zwilzone ani nienasycone materja- lem roztopionym; pozostaja wiec one wy¬ stawione na utleniajace dzialanie gazów, podczas gdy wegiel aktywny jest chroniony przed tern.Moze równiez wystapic inne zjawisko, jezeli materjal wyjsciowy jest nieco nie¬ jednorodny, jak np, wegiel drzewny, któ¬ rego warstwy zewnetrzne sa mieksze i szybciej sie aktywuja, anizeli rdzen; czesc miekka, gabkowata wciaga wieksza ilosc materjalu impregnacyjnego, anizeli czesc twarda, skutkiem czego proces aktywowa¬ nia obydwóch czesci odbywa sie z jednako¬ wa szybkoscia, poniewaz mieksza czesc chroniona jest przed dzialaniem gazów i w rezultacie wydajnosc sie powieksza.Stosujac sposób wedlug wynalazki* ni¬ niejszego, udalo sie z doskonalym rezulta¬ tem aktywowac nawet odpadki lub pyl z wegla drzewnego, pomimo ze wszystkie znane sposoby nie dawaly w tym przypad¬ ku dobrych wyników, poniewaz charakter czesci wegla, pochodzacych z kory, bieli lub rdzenia drzewa, jest bardzo rozmaity.Nalezy jeszcze zaznaczyc, ze nie mozna objasniac sobie dzialania wymienionych srodków impregnacyjnych jako utleniania przejsciowego, gdyz srodek impregnacyjny odgrywa tylko role posrednika miedzy uprzednio zweglonym weglem, który, ze¬ tknawszy sie z nim, utlenil sie i aktywo¬ wal, a gazami, które znów regeneruja sro¬ dek impregnacyjny zapomoca utleniania. I rzeczywiscie, srodki impregnacyjne, uzyte nawet w duzych ilosciach, lecz bez pomocy gazów aktywujacych, nie wywieraja zadne¬ go dzialania nawet wtedy, gdy posiadaja wlasciwosci utleniajace, jak np. kwas fo¬ sforowy lub chlorek cynku. Naodwrót, je¬ zeli przebieg ma miejsce w aktywujacym osrodku gazowym, to kwas fosforowy, uzy¬ ty nawet w bardzo nieznacznych ilosciach, zwieksza wydajnosc i aktywnosc, poniewaz jest on ognioodporny, podczas gdy chlorek cynku, który jest lotnym, zmniejsza wydaj¬ nosc i aktywnosc. Odporne na wysoka tem¬ perature wlasciwosci pewnych substancyj byly juz wyzyskane do zweglania materja- lów organicznych celem wytworzenia nie- spalajacego sie wegla (patent francuski Nr 162 282 z dnia 21 maja 1884 roku). Propo¬ nowano takze nasycanie wegla aktywnego malemi ilosciami kwasu fosforowego celem uczynienia go niepalnym (patent niemiecki Nr 374 208 z dnia 6 wrzesnia 1921 roku), lecz nasycanie wegla nie bylo dotad stoso¬ wane w fabrykacji wegla aktywnego.Nasycanie zawierajacych wegiel mate- rjalów wedlug niniejszego wynalazku mo¬ ze sie odbywac w rozmaity sposób.Powyzej wskazano juz zmiekczanie we¬ gla w miareczkowanym rozczynie wodnym srodka impregnacyjnego. Przy wytwarza-niu w^gla aktywnego, przeznaczonego zwlaszcza do absorbowania gazów i który ma posiadac pewna forme, postepuje sie'w sposób nastepujacy.Wegiel (aktywny lub nieaktywny), któ¬ ry ma byc sprasowany, zostaje najprzód utluczony na drobniutki pyl, który nastep¬ nie ugniata sie ze srodkiem wiazacym, uzy¬ wanym w przemysle wegla prasowanego, jak, np. z cukrem, lugiem dwusiarczynu so¬ dowego, smola weglowa, smola drzewna, utlenionemi smolami, dekstryna, alginem, guma arabska, zelem zelaza, zelem glinu, gipsem i t d. Nastepnie do tej masy doda¬ je sie w mysl wynalazku nieznaczna ilosc powyzej wymienionych cial odpornych na wysoka temperature, jak np. kwasu fosfo¬ rowego, kwasu borowego, boraksu, wegla¬ nu sodowego, dwusiarczanu sodowego, so¬ dy zracej, szkla wodnego — w stanie czy¬ stym lub zmieszanym. Uksztaltowany pro¬ dukt zostaje nastepnie wysuszony, wypa¬ lony i potem wedlug znanego sposobu aktywowany. W ten sposób otrzymuje sie bardzo znaczne wzmozenie wlasciwosci sprasowanego wegla aktywnego, w szcze¬ gólnosci wegiel taki wykazuje duza wy¬ trzymalosc i scislosc.Chcac wzmóc jeszcze wiecej te ostatnie wlasciwosci, nalezy postepowac w sposób nastepujacy.Nasycony lub spojony organicznemi substancjami wegiel, skoksowany zwyklym znanym sposobem, z dodaniem lub bez do¬ dania srodków impregnacyjnych, tlucze sie na drobniutki pyl; ten pyl z drugiego juz tluczenia posiada wieksza scislosc, anize¬ li ta, która móglby dac wegiel wyjsciowy i uzyty zostaje do wytworzenia nowych ce¬ gielek bez dodawania lub z dodaniem sub- stancyj impregnacyjnych; cegielki Je wy¬ suszone, wypalone, aktywowane i w razie potrzeby, w znany sposób zaopatrzone w powloke ochronna, przedstawiaja wegiel duzej wartosci przez jego duza scislosc i duza wytrzymalosc.Oczywiscie, we wszystkich przypadkach mozna usunac z wegla popiól zapomoca przemycia lub usuniecia go w wysokiej temperaturze przez ulotnienie po aktywo¬ waniu; czynosc ta niezawsze bedzie ko¬ nieczna, jezeli dana bedzie mala ilosc sto¬ sowanego materjalu impregnacyjnego. PL