PL120371B3 - Method of manufacture of complex adsorbents - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania adsorbentów zlozonych, przez zweglanie substancji organicznych na powierzchni nieorganicznego nosnika, bedacy udoskonaleniem patentu nr 93481.Adsorbenty zlozone, zwlaszcza krzemionkowo-weglowe, znalazly szerokie zastosowanie w chromatografii gazowej i przede wszystkim w wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Moga one byc uzywane równiez jako katalizatory wzglednie ich nosniki, jak równiez do selektywnej adsorpcji róznych substancji.Wedlug patentu nr 93481, adsorbenty zlozone wytwarza sie przez zweglanie na powierzchni nieorganicznego nosnika, substancji organicznych zwiazanych fizycznie z powierzchnia nosnika, przy czym proces prowadzi sie w obecnosci katalizatora.Jako substancje organiczne stosuje sie, najkorzystniej alkohole aromatyczne lub alifatyczne w postaci czystych indywiduów lub ich mieszanin, a jako nosnik nieorganiczny najlepiej zel krze¬ mionkowy. Katalizatorami w sposobie wedlug patentu glównego sa jony metali, zwlaszcza jony zelazowe. Reakcje prowadzi sie w temperaturach powyzej 300°C. Sposób ten pozwala na uzyskanie mechaniczne trwalych adsorbentów charakteryzujacych sie duza selektywnoscia, dzieki czemu nadaja sie one szczególnie do rozdzialów o róznym charakterze chemicznym metoda chromatogra¬ fii gazowej.Adsorbenty wytworzone opisanym sposobem, ze wzgledu na stosunkowo jednolita strukture posiadaja znacznie ograniczona stosowalnosc, zwlaszcza w procesach selektywnej adsorpcji.Ponadto wedlug tego sposobu nie zweglaja sie niekiedy calkowicie substancje pirolizowane.Opisane niedogodnosci eliminuje sposób wedlug wynalazku, którego istota polega na zwegla¬ niu substancji organicznych na powierzchni nieorganicznego nosnika, korzystnie zelu krzemionko¬ wego w obecnosci tlenku kobaltawo-kobaltowego, osadzonego na nosniku organicznym, jako katalizatora reakcji.Adsorbenty wytworzone sposobem wedlug wynalazku, posiadaja powierzchnie mozaikowo pokryta warstwa wegla oraz tlenkiem C03O4. Charakteryzuja sie one duza wytrzymaloscia mecha¬ niczna. Wlasciwosci powierzchniowe adsorbenta zlozonego mozna regulowac poprzez zastosowa¬ nie do reakcji pirolizy substancji organicznych o róznych wielkosciach czastek, umozliwiajacych2 120 371 zapelnienie objetosciowe czastkami wegla tylko niektórych o wybranej srednicy, porów znajdujace sie na powierzchni modyfikowanego adsorbenta. Oprócz tego wlasciwosci te mozna regulowac poprzez nanoszenie na powierzchnie odpowiednich ilosci C03O4 oraz prazenie uzyskanego w ten sposób adsorbenta w odpowiedniej temperaturze.Adsorbenty uzyskane opisanym sposobem nie posiadaja substancji smolistych. Struktura mozaikowa adsorbentów, zwieksza ich selektywnosc adsorpcyjna, dzieki skrajnie róznym wlasci¬ wosciom C03O4 i wegla.Sposób wytwarzania adsorbentów zlozonych o zróznicowanych wlasciwosciach objasniaja przyklady.Przyklad I. Na porcje czesciowo zdehydroksylowanego zelu krzemionkowego o powierzchni wlasciwej S = 400m2/g i frakcji ziarna 0,15-0,30mm, nanoszono w róznych ilosciach wodny roztwór Co(N03)2 6H2O. Po odparowaniu roztworu, adsorbenty suszono, a nastepnie prazono w 700°C w ciagu 4 godzin. W ten sposób otrzymano serie adsorbentów zawierajacych na powierzchni kolejno: 0,25, 0,51, 5,1% C03O4. Nastepnie na adsorbentach tych zweglano alkohol n-oktylowy. Reakcje prowadzono w autoklawie stalowym o pojemnosci 0,21, w temperaturze 400°C w ciagu 6 godzin. Na 15 g adsorbenta uzyto 30 ml alkoholu. W tych warunkach nastepowalo zweglenie alkoholu. Dla porównania prowadzono reakcje pirolizy n-oktanolu na zelu krzemionko¬ wym nie zawierajacym na powierzchni tlenku Co3O4. Po modyfikacji w autoklawie adsorbenty przemywano rozpuszczalnikami organicznymi, a nastepnie suszono je w temperaturze 200°C.Wlasciwosci uzyskanych adsorbentów zlozonych podano w tabeli I.Z danych zawartych w tej tabeli wynika, ze tlenek C03O4 korzystnie wplywa na reakcje zweglania alkoholi, zwiekszajac stopien przemiany alkoholu w wegiel, ponadto ilosc osadzonego wegla na powierzchni mozna regulowac poprzez osadzanie na nosniku róznych ilosci tlenku Co 3O4.Wegiel gromadzi sie przede wszystkim w najwiekszych porach modyfikowanego adsorbenta, wskutek czego nastepuje ujednorodnienie geometrycznej struktury jego powierzchni. Dla porów¬ nania zachodzacych w strukturze porów adsorbentów przed i po modyfikacji weglem, w tabeli I podano wartosci promieni dominujacych porów. Wartosci w nawiasach odnosza sie do adsorben¬ tów nie modyfikowanych warstwa wegla.Przyklad II. Na zdehydroksylowany zel krzemionkowy (uzywany w przykladzie I) nano¬ szono Co(NC3)2 6H2O w takiej ilosci, aby zawieral on po wyprazeniu 0,25% C03O4. Po impregnacji azotanem kobaltawym i po wysuszeniu adsorbent prazono w temperaturze 630°C, a nastepnie zweglano na jego powierzchni n-oktanol, w sposób analogiczny jak w przykladzie I, po czym przemywano go rozpuszczalnikami organicznymi. Wlasciwosci uzyskanego adsorbenta podano w tabeli I (adsorbent V).Z porównania charakterystyk dla adsorbentu I i V (jednakowe zawartosci C03O4) widac, ze ilosc osadzonego wegla na powierzchni modyfikowanego adsorbenta mozna regulowac równiez poprzez dobór odpowiedniej temperatury prazenia azotanu, którym impregnuje sie adsorbent.Przyklad III. Na zel krzemionkowy o powierzchni wlasciwej S = 30m2/g nanoszono w sposób opisany w przykladzie I tlenek C03O4 w ilosci 0,25% w/w. Nastepnie zweglano na nim n-oktanol, podobnie jak w przykladzie I. Uzyskano w ten sposób adsorbent, który w tabeli II oznaczono symbolem VI. Nastepnie adsorbent ten ponownie modyfikowano alkoholem n- oktylowym. Uzyskano w ten sposób adsorbent VII (tabela II). Dla porównania efektów modyfika¬ cji prowadzono równiez pirolize n-oktanolu na zelu krzemionkowym nie zawierajacym domieszek tlenku kobaltawo-kobaltowego. Na takim adsorbencie alkohol nie zweglal sie.Z danych zawartych w tabeli II wynika, ze tlenek C03O4 osadzony na nosniku nie traci swej aktywnosci w reakcji pirolizy alkoholu, dlatego mozna na nim ponownie prowadzic takie reakcje.W wyniku tego nastepuje dalsze naweglanie adsorbentu zlozonego. Przyrost masy wegla osadza¬ nego na adsorbencie VI jest prawie dwukrotny.Przyklad IV. Na czystnym zelu krzemionkowym o wielkosci powierzchni wlasciwej S = 200m2/g zweglano alkohol n-oktylowy (w warunkach opisanych w przykladzie I). Alkohol ten nie ulegl pirolizie. Po tym na adsorbent ten nanoszono azotan kobaltawy, uzyskujac (po wyprazeiu) adsorbent zawierajacy 0,25% w/w C03O4. Na adsorbencie tym nastepnie zweglano n-oktanol i alkohol fenyloetylowy. Alkohole te ulegaly zweglaniu. Charakterystyki wlasciwosci uzyskanych120 371 3 adsorbentów podano w tabeli III. Z danych zawartych w tej tabeli wynika, ze ilosc osadzonego wegla na powierzchni modyfikowanego adsorbenta zalezy od charakteru chemicznego alkoholu uzytego do reakcji pirolizy.Tabela I Adsorbent Zel krzemionkowy nicmodyfikowany C03O4 I II III IV V % C03O4 w/w 0 0,25 0,51 1,02 5,1 0,25 Powierzchnia wlasciwa S, mVg 164 131 143 151 — 156 Zawartosc wegla % C w/w 3,31 5,7 6,00 7,55 21 4,3 Stopien przemiany % 6,0 10,4 11,0 13,8 38,3 7,8 Promien porów A 58 /28/ 72 /20.32/ 71 /20,34/ 71 /20.29/ /20.32/ 52,61 /43,54/ Tabela II Adsorbent VI VII % C03O4 0,25 0,25 Zaw. wegla %Cw/w 2,02 4,2 Stopien przemiany % 3,68 3,8 S m2/g 43 39 Tabela III Adsorbent VIII (n-oktanol) IX (alk. fenylo-etyl.) % C03O4 0,25 0,25 %C 0,4 2,9 S m2/g 191 175 Stopien przemiany % 1,06 5,28 Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania adsorbentów zlozonych przez zweglanie substancji organicznych na powierzchni nieorganicznego nosnika, w obecnosci katalizatora, wedlug patentu nr 93481, zna¬ mienny tym, ze jako katalizator stosuje sie tlenek kobaltawo-kobaltowy C03O4. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania adsorbentów zlozonych przez zweglanie substancji organicznych na powierzchni nieorganicznego nosnika, w obecnosci katalizatora, wedlug patentu nr 93481, zna¬ mienny tym, ze jako katalizator stosuje sie tlenek kobaltawo-kobaltowy C03O4. PL