Znany jest sposób wytwarzania wegla aktywnego przez przesycanie materialu za¬ wierajacego wegiel najróznorodniejszymi chemikaliami i nastepujace potem zwegla¬ nie.Zazwyczaj zweglanie to uskutecznia sie w wyzszej temperaturze, proponowano jednak równiez stosowanie temperatur niz¬ szych, np. nie wyzej 250°C. Material za¬ wierajacy wegiel mieszal sie z substancjami odciagajacymi wode i ewentualnie zaraz potem ogrzewa.Otrzymane substancje odznaczaja sie na ogól nie bardzo korzystnymi wlasciwo¬ sciami. Na przyklad zdolnosc odbarwiania i zdolnosc chlonna sa zbyt male. Substan¬ cja sama w przypadku zbyt duzej wartosci pH albo w czystym osrodku ulega latwd rozproszeniu, wskutek czego przy saczeniu nastepuje zatykanie sie powierzchni filtru¬ jacej. Ponadto wytwarzanie substancji o wzglednie wystarczajacej aktywnosci wy¬ maga uzycia znacznego nadmiaru chemi¬ kaliów odciagajacych wode.Zgodnie z wynalazkiem dziala sie na zweglajacy sie material substancjami od¬ ciagajacymi wode, przy czym podgrzeWa sie albo oba skladniki, albo jeden z nich.Otrzymane produkty sa aktywnymi koloi¬ dami zawierajacymi wegiel. Chociaz w wy¬ niku dzialania substancji odciagajacych wode powstaje czatny produkt ostateczny,wskutek czego proces ten jest uwazany powszechnie za zweglanie, nie zachodzi tu zweglenie w scislym tego slowa znaczeniu.Reakcja ta jest w ogóle bardzo zlozona.Stwierdzono, ze obok reakcji zweglania musi zachodzic równiez uwodnianie, co po¬ woduje przegrupowywtfriie sie atomów w materiale. W ten sposób wyjasnia sie, - wskutek ffzego natezaly aktywne, otrzy- mywanyfa pewnywi materialów 'wyjscio¬ wych/ waza wiecej nfz materialy wyjscio¬ we. Przy stosowaniu substancji odciagaja¬ cych wode, zawierajacych siarke, np. kwa¬ su siarkowego, moze wystepowac sulfono¬ wanie, chociaz w malym zakresie.Temperatura, do której nalezy ogrze¬ wac skladniki, jest zalezna od rodzaju tych skladników. Zwlaszcza duze znaczenie pod tym wzgledem ma zawartosc wody.Sposób przebiegu reakcji wplywa w znacznym stopniu na jakosc aktywnego materialu zawierajacego wegiel. Szybki przebieg reakcji, najkorzystniej w czasie nie dluzszym od 15 minut, wywiera ko¬ rzystny wplyw dajac material o wzmozo¬ nej aktywnosci.Oprócz tego zawartosc wody w sklad¬ nikach wywiera wplyw na wysokosc tem¬ peratury, do której nalezy podgrzac ma¬ terialy wyjsciowe.W celu spowodowania dobrego przebie¬ gu reakcji nalezy bardziej rozcienczony roztwór substancji odciagajacych wode albo silniej podgrzac, albo tez dzialac tym roztworem na silniej podgrzany mate¬ rial zweglajacy sie, niz to ma miejsce w przypadku stosowania bardziej stezonego roztworu.Dobre wyniki uzyskuje sie, jezeli gazom powstajacym podczas reakcji nie daje sie natychmiast ulotnic sie. Gazy te powoduja szybki wzrost cisnienia, poniewaz reakcja odbywa sie w zamknietym kotle. Wskutek tego material zawierajacy wegiel zostaje stloczony do mniejszej objetosci i bardziej dokladnie zmieszany z substancjami odcia¬ gajacymi wode. Nastepnie mozna cisnienie znowu obnizyc do cisnienia normalnego.Inna zaleta tego sposobu jest to, ze masa nie jest wyrzucana z mieszalnika przez sa¬ morzutnie wywiazujace sie gazy ani tez nie pieni sie w przypadku uzycia jako mate¬ rialu wyjsciowego cieklego materialu za¬ wierajacego wegiel.W celu lepszego zwilzania mozna po¬ nadto powiekszyc objetosc roztworu sub¬ stancji odciagajacych wode przez dodanie innych substancji, najkorzystniej cieczy. Z wielka korzyscia mozna stosowac w tym celu mniej lub bardziej stezone wyciagi z otrzymanego tym sposobem materialu ko¬ loidalnego albo tez roztwory jakiejkolwiek taniej substancji, np. soli nieorganicznej.Korzystne jest przy tym, aby przy tym do¬ dawaniu wydzielalo sie cieplo. Mozna tej substancji dodac uprzednio do substancji odciagajacych wode albo tez podczas mie- sczania ich z materialem zawierajacym wegiel.Korzystne moze byc ogrzewanie prze¬ strzeni reakcyjnej od wewnatrz albo z ze¬ wnatrz, bezposrednio albo posrednio, a to w celu wyrównania strat ciepla przez pro¬ mieniowanie i przewodnictwo, ulatwienia wyparowywania wody ze skladników i w pewnej mierze — zapoczatkowania reak¬ cji. Ogrzewanie to nie ma jednak na celu sprzyjania wzrostowi temperatury, ponie¬ waz do tego celu ma sluzyc cieplo reakcji, ogrzewanie zas byloby malo ekonomiczne.W celu otrzymania materialu bardziej aktywnego wazne jest uprzednie czesciowe albo calkowite uwolnienie zweglajacego sie materialu wyjsciowego od wody. Material wyjsciowy moze byc w tym przypadku sla¬ biej podgrzany albo tez zmieszany ze sla¬ biej podgrzanym roztworem substancji odciagajacych wode w celu otrzymania ta¬ kiego samego produktu ostatecznego, jak w przypadku zastosowania zawierajacego wegiel materialu o wiekszej zawartosci wody. Co prawda taki bardziej wilgotny J — 2 —material wchodzi na ogól w nizsze; tempe¬ raturze tak samo szybko w reakcje, jednak reakcja ta ma mniej korzystny przebieg/ Zaleca sie takie ogrzewanie skladni¬ ków, aby wilgoc przy mieszaniu skladni¬ ków ulegla calkowicie lub czesciowo odpe¬ dzeniu w stanie lotnym. Pomaga temu wy¬ wiazywanie sie ciepla podczas reakcji.Podgrzanie skladników i uprzednie pozba¬ wienie ich wody bywa czesto przyczyna, ze reakcja ta wlasnie przebiega z wywia¬ zywaniem sie ciepla.Skladniki nalezy laczyc ze soba w ta¬ kim slanie i takiej temperaturze, aby na¬ stepowala pozadana reakcja. Mozliwe jest takie poczatkowe mieszanie skladników, aby nie nastepowala natychmiast reakcja gwaltowna, lecz aby raczej przebiegala powolna egzotermiczna reakcja wprowa¬ dzajaca, która nagle zaczyna przebiegac bardzo szybko, skoro tylko przekroczona zostanie pewna temperatura.Rodzaj i sklad zweglajacego sie ma¬ terialu ma wplyw na temperature, w któ¬ rej skladniki nalezy poddawac traktowa¬ niu wstepnemu, oraz na stopien odwadnia¬ nia, któremu skladniki te maja ulec. Na przyklad, stary material kopalny, np. we¬ giel kamienny, albo tez poddawany rege¬ neracji juz raz uzywany aktywny material zawierajacy wegiel — wymagaja silnego ogrzania lub daleko idacego odwodnienia.Zweglajacy sie material, który dawalby mniej czynny material zawierajacy wegiel, moze byc uszlachetniony. Jako sposób u- szlachetniania wspomniano juz wstepne suszenie materialu, jednak do tego samego celu moze sluzyc i wstepne zweglanie w nieznacznym stopniu przez ogrzanie i po¬ traktowanie materialu w róznych stadiach substancjami odciagajacymi wode. Zaleca sie przy tym poddawac przede wszystkim zweglajacy sie material wstepnej obróbce rozcienczanymi roztworami chemikaliów, otrzymanymi przez wyplukanie produktu ostatecznego. Mozna takze najpierw po¬ dzialac stezonym roztworem, a nastepnie woda albo roztworem rozcienczonym.Po dokonanym zmieszaniu mozna mie¬ szanine zamagazynowac. Magazynowanie po ukonczeniu reakcji wplywa dodatnio na wlasciwosci otrzymanego materialu chlon¬ nego.Jako material zweglajacy sie, który mozna stosowac wedlug wynalazku, mozna wymienic drewno i odpadki drzewne, torf, lignit, ampas (sprasowana i wysuszona trzcine cukrowa, uzywana jako paliwo w cukrowniach tropikalnych), melase, slome, wegiel kamienny, plewy zboia i roslin pa* stewnych, czesci roslin ajbp mieszaniny tych materialów. Mozna takze stosowac jako material wyjsciowy aktywne koloidy zawierajace wegiel, uzyte do oczyszczania soków, cukru ze skrobi itd.Jako srodki odciagajace wode mozna stosowac kwas fosforowy, chlorek cynku; kwas siarkowy, oleum i ich wodne roztwo¬ ry, a takze ich mieszaniny. Najlepsze wy¬ niki daje stosowanie kwasu siatkowego.Aktywnosc koloidu zawierajacego we¬ giel moze uwidoczniac sie kilkoma sposo¬ bami, np. przez jego zdolnosc odbarwiania albo przez zdolnosc pochlaniania substan¬ cji gumowatych, substancji powodujacych pienienie sie itd. Badanie wykazalo, ze zdolnosc pochlaniania tych róznych sub¬ stancji nie przebiega równolegle do zdol¬ nosci odbarwiania. Na przyklad, koloid dobrze odbarwiajacy mniej sie nadaje do adsorpcji substancji gumowatych. Moze sie równiez zdarzyc, ze koloid dobrze od¬ barwia w osrodku o duzym stezeniu barw¬ nika, gorzej zas w osrodku o slabym ste¬ zeniu barwnika, wobec czego resztki barw¬ nika sa usuwane niedokladnie.Stwierdzono, ze koloid najlepiej usuwa resztki barwnika z cieczy, jezeli powstal w wyniku reakcji hardziej wybuchowej w osrodku o nieznacznej zawartosci wody, przy nadmiarze substancji odciagajacych wode i w wysokiej temperaturze sklwbii- — 3 —kówrOdchylenia od tych warunków wply¬ waja ujemnie na zdolnosc usuwania resz¬ tek zabarwienia, przy czym jednak zdol¬ nosc chlonna na ogól moze nie byc zmniej¬ szona. . Zmiana warunków powyzszych wplywa takze na zdolnosc wymiany jonów, wlasciwa koloidom zawierajacym wegiel.Przez zmiane warunków mozna koloid za¬ wierajacy wegiel zblizac bardziej do zwy¬ klego wegla aktywnego albo tez bardziej do substancji wymieniajacej jony, pochla¬ niajacej zwlaszcza zanieczyszczenia o la¬ dunku dodatnim. Podgrzewanie skladni¬ ków do wysokiej temperatury sprzyja zbli¬ zeniu wlasciwosci produktu do wlasciwo¬ sci zwyklego wegla aktywnego.Co sie tyczy stopnia rozdrobnienia uzy¬ skanego koloidu, to przy gwaltownym prze¬ biegu reakcji rozdrobnienie to jest o wiele dalej posuniete, niz przy przebiegu powol¬ nym, co zwlaszcza uwydatnia sie przy przerobie materialu kopalnego. Moze sie takze zdarzyc, ze material zweglajacy sie rozpuszcza sie w srodkach odciagajacych wode i ulega nastepnie koagulacji. Koloid, otrzymany w ten sposób, d&je sie bardzo latwo zemlec.Temperatura podgrzewania skladników reakcji moze byc wyzsza od temperatury, w której zachodzi reakcja, i zasadniczo nie powinna przekraczac 350PC. Temperatura substancji odciagajacych wode moze byc doprowadzona do punktu wrzenia; pod¬ wyzszanie tej temperatury moze zachodzic w ten sposób, ze ogrzewa sie je w zamknie¬ tym naczyniu pod cisnieniem zwiekszonym.Temperatura podgrzania jednego lub obu skladników powinna przekraczac 40°C.Ponizej podane sa niektóre przyklady wykonania. W przykladach tych zdolnosc odbarwiania jest wyrazona liczba, wyra¬ zajaca stosunek do zdolnosci odbarwiania wegla „Standaard", zwyklego wegla ak¬ tywnego, którego zdolnosc odbarwiania jest wyrazona liczba 100.Doswiadczenia te zostaly wykonane z 10-owym wodnym roztworem melasy z trzciny cukrowej. pH przesaczów wynosi 6,8 do 7; temperatura, w której odbywa sie mieszanie skladników, wynosi 80°C, a czas mieszania — 10 minut. Do doswiad¬ czen wszystkie gatunki wegla byly bardzo drobno roztarte, podczas gdy koloid we¬ dlug wynalazku byl stosowany z zawarto¬ scia 70 — 85% wody, jednak zdolnosc od¬ barwiania jest przeliczona na substancje sucha. Koloid aktywny byl po wytworzeniu go przemyty woda, o ile w przykladach nie; ma innych wskazówek na ten temat.Przyklad I. 40 kg maki drzewnej mie¬ sza sie w autoklawie zaopatrzonym w mie¬ szadlo i wylot o srednicy okolo 38 mm z 25 1 kwasu siarkowego o 60° Be podgrza¬ nego do 70°C. Po dodaniu calej ilosci kwa¬ su siarkowego i po mieszaniu masy przez mniej wiecej 3 minuty nastepuje wybuch, przy czym cisnienie wzrasta do okolo 1,5 atm. Po przemyciu materialu otrzymuje sie okolo 23 kg koloidu zawierajacego we¬ giel (w przeliczeniu na sucha substancje).Zdolnosc odbarwiania wynosi 120. Jezeli kwas siarkowy nie byl podgrzany, to wy¬ buch nie nastepuje i otrzymuje sie nieuzy¬ teczny produkt kleisty.Przyklad II. 30 kg maki drzewnej u- mieszcza sie w autoklawie wedlug przykla¬ du I, ale ogrzewa sie z zewnatrz do 150°C, az do wysuszenia. Nastepnie wlewa sie stopniowo 30 1 kwasu siarkowego o 66° Be ogrzanego do 150°C; skoro tylko kwas siar¬ kowy zetknie sie z koksujacym sie mate¬ rialem, nastepuje gwaltowna reakcja, przy czym uchodzi bardzo duzo lotnych sub¬ stancji. Po 15 minutach usuwa sie mase z autoklawu, pozostawia przez pewien czas w zetknieciu z woda, a nastepnie przemy¬ wa.Koloid, otrzymany w ten sposób, ma zdolnosc odbarwiania 280. Okazuje sie, ze mozna osiagnac mocniejsze odbarwienie koncowe, niz w przypadku uzycia koloidu otrzymanego wedlug przykladu I. Koloidy — 4 —zarówno wedlug przykladu I, jak i II na¬ daja sie do odbarwiania i oczyszczania so¬ ku gestego w cukrowniach. Natomiast ko¬ loid I, v/{ przeciwienstwie do koloidu II, nie nadaje sie do ostrego odbarwiania, tak zwanego klarowania.Przyklad III. 40 kg maki drzewnej u- mieszcza sie w autoklawie wedlug przykla¬ du I i miesza z 25 1 kwasu siarkowego o 60° Be podgrzanego do 150°C. W ten sposób otrzymuje sie koloid, posiadajacy silniejsza zdolnosc odbarwiania, niz koloid wedlug przykladu I.Przyklad IV. 30 kg drobnego suszone¬ go torfu („Hochmoortorf") miesza sie z mieszanina 30 1 kwasu siarkowego o 65° Be i 2 kg pieciotlenku fosforu, ogrzana do 50°C. W wyniku otrzymuje sie koloid o zdolnosci odbarwiania 210.Przyklad V. 25 kg wegla kamiennego (wegla kowalskiego) miesza sie z 30 1 kwa¬ su siarkowego o 66° Be ogrzanego do wrze¬ nia. Zaczyna sie wywiazywanie sie gazu, trwajace okolo 10 minut. W wyniku otrzy¬ muje sie drobny koloid, posiadajacy mier¬ na zdolnosc odbarwiania, ale zato dobra zdolnosc wymiany jonów. Otrzymuje sie okolo 30 kg koloidu.Przyklad VI. 30 kg maki drzewnej poddaje sie wstepnemu zwegleniu przez o- grzanie do 250°C, a nastepnie miesza sie z 25 kg kwasu siarkowego o 66° Be, przy czym zachodzi wywiazywanie sie gazu i powstaje koloid o dobrej zdolnosci odbar¬ wiania i wymiany jonów.Przyklad VII. 40*kg wiórów sosno¬ wych miesza sie z 70 1 kwasu siarkowego o 60° Be w zwyklej temperaturze i przez 24 godziny pozostawia sie w zamknietym naczyniu. Nastepnie odcedza sie nadmiar kwasu, a otrzymana czarna mase traktuje sie, jak w przykladzie II. Po pierwszej obróbce objetosc masy znacznie sie zmniej¬ sza. Otrzymano koloid o zdolnosci odbar¬ wiania 370.Przyklad VIII. 100 kg drobnego torfu po osuszeniu miesza sie z 60 I roztworu substancji odciagajacych wode o stezeniu 64° Be, ogrzanego do wrzenia i otrzyma¬ nego w nastepujacy sposób: kwas odcieko¬ wy masy koloidalnej otrzymywanej przez dzialanie kwasu siarkowego na melas za- teza sie do 64° Be. Ciecz ta oprócz 90% kwasu siarkowego zawiera 10% zwiazków kwasu siarkowego z solami pochodzacymi z melasy.Przyklad IX. 100 kg zuzytego i dobrze wyparowanego i podsuszonego aktywnego koloidu zawierajacego wegiel, otrzymane¬ go wedlug jednego z poprzednich przykla¬ dów, miesza sie z 60 1 kwasu siarkowego podgrzanego do 120°C. Nastepuje regene¬ racja koloidu.Przyklad X. Do nieprzemytej masy, otrzymanej wedlug przykladu II, dodaje sie 30 1 kwasu siarkowego o 60° Be i pozo¬ stawia w zetknieciu ze soba przez 3 go¬ dziny, po czym mase mozna przemyc.Zdolnosc odbarwiania znacznie sie wzma¬ ga.Przyklad XI. Kwas siarkowy o 66° Be doprowadza sie do cisnienia 2 atm przez ogrzewanie z zewnatrz w zamknietym ko¬ tle. 30 1 takiego kwasu wtryskuje sie do zamknietego autoklawu, w którym znajdu¬ je sie 30 kg suszonej maki drzewnej. Po¬ wstaje koloid o bardzo znacznej zdolnosci odbarwiania. PL