PL8027B1 - Sposób przygotowywania wegla~[aktywnego. - Google Patents

Description

Jezeli chodzi o gazy o bardzo niskim punkcie skraplania, to niema znacznej róz¬ nicy pomiedzy weglem pochlaniajacym, u- zyskanym przez proste izweglenie materyj roslinnych lub zwierzecych, a weglem, poddanym specjalnej aktywujacej obróbce.Wegiel z jakiegokolwiek drzewa i wegiel, przygotowany dobrze opracowanym sposo¬ bem technicznym, {pochlaniaja przy zwy¬ klej temperaturze bardzo zblizone ilosci bezwodnika kwasu siarkawego.Naodwrót, te same wegle róznia sie od- razu swym wspólczynnikiem absorbeji zu¬ pelnie innym w obu wypadkach, gdy wtpro- wadzione zoistana do par cial, w zwyklej postaci plynnych lub stalych, ptfzy cisnie¬ niu atmosfetrycznem i temperaturze odpo¬ wiedniej.Naprzyklad, przy jednakowych prezno- sciach czastkowych par benzolu, wegiel drzewny pochlonie ich w ilosci 5 do 6% wlasnego ciezaru, podczas gdy wegiel ak¬ tywowany pochlonie 40% lub wiecej.Jednak igestosc pozorna obu tych wegli jest prawie ta sama, a ich powierzchnie aktywne w odniesieniu do pochlaniania S02 sa wielkosciami tego samego rzedu, 00 pozwala [przypuszczac, ze lich gestosci nile róznia siie (woale.Prowadzi to do wniosku, ze róznioom wlasnosci chemicznych nalezy przypisywac wieksza wajge, niz róznicom charakteru fi¬ zycznego, Poniewaz z charakteru popiolu trudno bylo coskolwiek wnioskowac, musi byc prze¬ to rózna w weglach tych zawartosc wtodo-ru. Wegiel z drzewa zachowywal jesizcze okolo 0,90% wodoru, natomiast wegiel ak¬ tywny zachowywal tylko okolo 0,50%.Wodór (ten jest -prawdopodobnie za¬ warty w zwiazkach organicznych, poniewaz wegiel aktywowany nawet po saturacji pod wielkieon cisnieniem nie zachowuje tak znacznych ilosci wodoru.Badania powtarzane Jbyly wielokrotnie i laawisze wegiel bardzo aktywny róznil sie od wegla malo aktywnego swoja znacznie mmiejisza zawartoscia wodoru.Stwierdzenie tego faktu prowadzi i do wniosku, ze jezeli pochlanianie poczatkowe gazu jest zjawiskiem powstajacem wsród róznorodnych powierzchni wegla, to temu okresowi pochlaniania musi towarzyszyc nastepnie zjawisko wloskowatosci, przy którem odgrywa role tylko dzialanie cza¬ steczek gazu odpowiednio unieruchomio¬ nych zapomioca scianek wegla na czastecz¬ ki gazowe wolne. Tlomaczy to calkowicie, dlaczego rola tego drugiego okresu jest tern znaczniejsza, im wiecej czasteczki' ga¬ zu lub pary sa zdolne przy temperaturze danej do przejscia ze stanu lotnego w stan ciekly lub staly pod dzialaniem, cisnienia.Powyzsze uzasadnienie teoretyczne przedstawione postalo juz w 1916 r. przez fizyka Langmiuir'a, Dzialanie zwiazków wo¬ dorowych w mysl powyzszego powinno sie ujawnic tylko w drugim okresie pochla¬ niania. Obecnosc wspomnianych cial prze¬ ciwdziala dzialaniu wloskowatosci po- chlónietycjh czastek pierwszej powloki cza¬ steczkowej na powloke czasteczek nastep¬ nych. Byloby to wiec zjawisko zupelnie po¬ dobnie do dzialania pary eteru, rozproszo¬ nej w otaczajacej atmosferze, na natezenie powierzchniowe wody.Wykres przedstawiony na fig. 1 zalaczo¬ nego rysunku wyraznie potwierdza ten po¬ glad. Dotyczy bowiem pochlaniania bez¬ wodnika siarkawego zapomoca wegla drzewnego i wegla aktywiawanego; Na od¬ cietych oznaczone sa poszczególne kon¬ centracje S02 w obojetnym osrodku ga¬ zowym, a na rzednych—ilosci bezwodnika siarkawego, zatrzymanego przez wegiel w ilasci odpowiadajacej koncentracji gaizo- wej, okreslonej na odcietych.Widac wiec, ze przy nieznacznych ci¬ snieniach czastkowych okolo 1% wegiel drzewny pochlania 75% ciezaru pochlonie¬ tego (przez wegiel alktywny, podczas gdy przy 10% koncentracji pochlania zaledwie polowe.Z wykresu tego mozna wywnioskowac, ze uzyteczna powierzchnia wegla drzew¬ nego jest najwyzej o czwarta czesc mniej¬ sza od powierzchni uzytecznej wegla ak¬ tywnego co jmozna czesciowo Przypisac nadmiarowi zwiazków wodorowych, zawar- tycETw weglujSrzewnym. Zwiazki te nie oid- dzialywuja jednak wylacznie przez zmniej¬ szenie powierzchni i wplyw ich stopniowo sie zwieksza w miare trwania zjawiska po¬ chlaniania i przejscia w zakres dzialania wloskowatosci.Z chwila, gdy jobecnosc tych zwiazków wystarcza do wytlómaczenia ustalonych zmian w zdolnosci chlonnej wegla, staje sie zupelnie zbednem odwolywanie sie do hipotetycznego istnienia wegla bezposta¬ ciowego, istniejacego jednoczesnie z bez¬ postaciowym weglem nieaktywnym, albo przypuszczenie jak Langmuir, ze wegiel jest aktywny tylko w chwili, gdy jego ato¬ my, polaczone z tlenem lub (wodorem, zo¬ staly pierwiastków tych pozbawione i sa poniekad wartosciami wolnemi.Widkno promieni X wylacza zdaje sie wszelka watpliwosc, ze czastka wegla za¬ równo bezpostaciowego, jak i grafitu skla¬ da sie z szesciu atomów w tym samym u- kladzie. W celu wyjasnienia róznicy Mie¬ dzy temi weglami wystarczy przypuscic, ze w weglu bezpostaciowym ten hexagonalny uklad drobin jest rozdzielony, podczas gdy w graficie tworza drobiny przez zespolenie, uklad wysokiego szeregu i ze sama tylko — 2 —prawidlowosc ukladu juz izoluje je od srodka zewnetrznego.Powyzsze szczególowe rozwazania sa niezbedne dla wyraznego wytlómaczenia charakteru postepów, uzyskanych przy wy¬ twarzaniu wegla aktywnego zaponioica po¬ nizej opisanych islposobów.Dotychczas wytwarzanie wegla (aktyw¬ nego oparte bylo na podstawach doswiad¬ czalnych. Poniewaz za przykladem Be- rzelius'a zalecano uzywanie prawie wszyst¬ kich cial cheimji mineralnej, jako czynni¬ ków aktywujacych, nie przewidywano wiec na czem polega dzialanie uzyteczne tych cial i wskutek tego rde osiagnieto rezulta¬ tów majlepszych z punktu (widzenia akty¬ wacji. Zreszta, bledne zalozenie, które przyjelo kilku uczonych, zwlaszcza okolo 20 lat temu, bylo glówna przeszkoda jaka napotykali badacze. Przyjmowano, (rzeczy¬ wiscie, pod wplywem pewnych niezbitych dowodów, ze puzy wytwarzaniu wegla ak¬ tywnego nie nalezy przekraczac pewnej temperatury. Niektórzy autorzy wyznacza¬ li 700° jako granice, poza która wegiel bez¬ postaciowy posiadal sklonnosc do zatrace¬ nia aktywnosci. Wielu podawalo jako wy¬ starczajaca wskazówke tylko to, ze nalezy doprowadzac wegiel az do zupelnego zwe¬ glenia.Naodwrót, wynalazca, idac w mysl wy¬ zej wylozonych pogladów, zarówno ze wzgledu na celowosc wydzielenia wodoru, jak i na istnienie dwóch odmian wegla bezpostaciowego, rózniacych sie bardzo pod wzgledem pochlaniania, ustalil teoretycznie uzasadniona technike aktywowania wegla, technike, która pozwolila mu uzyskac we¬ giel o zawartosci wodoru mniejszej, wzgled¬ nie o aktywnosci wiekszej, niz w weglach otrzymywanych dotychczas.Badania dalsze doprowadzily do od¬ krycia,, ze tlenki wogóle, gdy sa wprowa¬ dzone jako takie lub gdy tworza sie przy prazeniu produktu, zdolne sa do rozbicia zwiazków organicznych przed oddzialywa¬ niem na wegiel bezpostaciowy.Jedynym warunkiem jest osiagniecie temperatury niezbednej do tego, by tlenek dzialal rzeczywiscie, i wlasnie ta koniecz¬ nosc rózni sposób niniejszy od wszystkich innych sposobów, w których zalecane sa te same ciala, Zidolne do dostarczania tlenków usuwajacych wodór, któremi jednak nie u- zyskano pozadanego skutku oddzialywa¬ nia, majacego na celu usuniecie wodoru.Gdy uzywa sie np. chlorek cynku, to nie przerywa usuwania wodoru i zweglania odbywajacego sie pfzy temperaturze poni¬ zej 700°. Gdyby proces ten przerwac przy tej temperaturze, to zapomoca splókania kwasem solnym mozna odzyskac znaczna czesc wprowadzionego chlorku cynku i o- trzymac jwegiel dostatecznie aktywny dla znacznej ilosci zastosowan.'Wynalazca ma na celu uzyskanie zapo¬ moca swoich sposobów wegla o wielkiej aktywnosci i dlatego podnosi temperature do 800° lub 1000° lub jeszcze wyzej, przy- czem ograniczenie temperatury spowodo¬ wane jest zwlaszcza koniecznoscia uzywa¬ nia pieców retortowych, w celu mozliwej ochrony produktu od utleniania przez po* wietrze lub gazy spalinowe.Dzialaniu chlorku cynku przy stosun¬ kowo niskich temperaturach, usuwajacemu wodór, towarzyszy silna hydroliza i wy¬ dziela sie obficie kwas solny, podczas gdy cynk pozostaje w przewaznej ilosci w we¬ glu w stanie utlenionym. Wspomniane by¬ lo wyzej, ze gdy proces ten jest Izakonczo- ny, co ma miejsce wpoblizu 700°, to we¬ giel ma juz znaczna aktywnosc po uwolnie¬ niu go od tlenku cynku zapomoca splóklajnia kwasem solnym. Jednak wynalazca nie fca- trzymuje sie na tym okresie i podnosi tem¬ perature az do zmniejszenia zapomoca zwiazków wodorowych ilosci tlenku cynku.Wyjwiazuje sie para cynku i tlenku cynku, co odpowiada rozpadaniu sie ostatnich zwiafcków wodorowych.Po ukonczeniu procesu po uplywie czasu, zaleznego od osiagnietej temperatu¬ ry, Wegiel chlodzi isie przy zabezpieczeniu przeciw doplywowi powietrza i uwalnia od zachowanego tlenku cynku i cynku meta¬ licznego zapomoca splókania kwasem sol¬ nym.Uzyskany wegiel jest niezwykle aktyw¬ ny wbrew przypuszczeniom o niekorzyst- nem oddzialywaniu stosowanych wysokich temperatur. i Sposób jest calkowicie ogólny. Naprzy- klad wyborny wegiel uzyskuje sie przy wprowadzaniu do dowolnego produktu ro¬ slinnego chlorotienku arsenu, który pozo¬ stawia w weglu, poczawiszy od pewnej tem¬ peratury, osad kwasu arsenowego, przy- czem utrzymuje sie wysoka temperature, dopóki nie nastapi destylacja kwasu arse¬ nowego, redukowanego przez weglowodory.Oczywiscie, wzgledy na higjene i peiwne warunki moga nie pozwolic na uzywanie tych cial (przy fabrykacji, doswiadczenie to jednak dowodzi wyraznie, ze rozpadanie sie produktów wodorowych oporne przy prazeniu odbywa sie doskonale na dowol¬ nym tlenku metalu lub metaloidu, zasadzie lub bezwodniku kwasu. Nie to jest waznem istotnie, by zwiazki staly sie ostatecznie zwiazkami dwutlenkowemi, lecz by rozkla¬ dowi jego przy dostatecznie wysokiej tem¬ peraturze moglo towarzysizyc utlenianie wodioru, polaczonego w zwiazki wodorowe, które to utlenianie odbywa sie opornie przy samem tylko prazeniu. Kwas fosforowy mo¬ ze byc podany jafco przyklad zwiazków troistych, mjozna jednak uzyc równiez zwiazki wiecej ulozone, jak fosfaty jedno i dwuwapiMOiwe.Po powyzszych przykladach zbytecz- nem sce prawie staje podkreslanie, ze dzia¬ lania uzytecznego nie nalezy poszukiwac w okresie pozbawiajacym te cialo wodoru lub zweglaniu tych cial przy niskich tempera¬ turach'.Kwas siarkawy i chlorek zelaza sa energSdzneml czynnikami pozbawiaj acemi wodoru, a tymczasem wegle, jak io wyka¬ zal Moissau, uzyskane zapomoca tych czynników, zawieraja jeszcze duze ilosci wodoru i isa miernie chlonne i gorsze od we¬ gli, uzyskanych przez utlenianie w prze¬ grzanej parze wodnej, która jednak nie jest ani pozbawiajaca wodoru ani zwegla¬ jaca, lub wyrazajac sie scislej jest nia wskutek swej wysokiej temperatury. Jed¬ nak pana wodna, jako taka, nie pozwala o- siagnac calkowitego usuniecia wtodoru, po¬ niewaz, poczawiszy od pewnej temperatury, która jednak nalezaloby przekroczyc dla Uzyskania zupelnego pozbawienia wodoru, oddzialywuje ona równiez latwo na wegiel bezpostaciowy, który jest rozlozony w tej ilosci, równej ilosci zwiazków wodorowych, jak to przedstawia wykres na fig. 2, za¬ czerpniety z prac Chaney'a.Poza tern wynalazca wylacza, ogólnie biorac, produkty utleniajace, które mogly¬ by oddzialywac tylko pod postacia pary, wprowadzanej w trakcie prazenia. Produk¬ ty te oddzialywuja przedewszystkiem na zewnetrzne czesci zweglonej masy i utle¬ niaja w tych czesciach wegiel bezpostacio¬ wy, podczas gdy dzialanie ich daje sie zbyt malo odczuwac na zwiazkach wodoro¬ wych, zawartych w czesciach lepiej oslo¬ nietych weglem.Jezeli isltosuje sie czynniki utleniajace, lotne, wrazliwe na 'dzialanie wysokich tem¬ peratur, to lotnosc ta nie pozwala na do¬ stateczne przedluzanie dzialania chemicz¬ nego, celem uzyskania bardzo aktywhego wegla, nalezy przerwac prazenie wegla, nasycic ponownie czynnikcem utleniajacym i znów prazyc w dalszym ciagu. Czynnosci te moga byc powtarzane tyle razy, ile te¬ go zachodzi potrzeba.Zapomoca kolejnego prazenia mozna równiez kolejno dzialac róznemi czynnika¬ mi utleniaj acemi, co moze miec miejsce z rozmaitych powodów, np. dlatego, by ciala mineralne zawarte w 'weglu uczynic rozpu-szczalnemi, lub naodtwrót, zupelnie nieroz- puszczalnemi.We wszystkiem tern, o czem powyzej byla mowa nie chodzilo o sposób utworze¬ nia mieszaniny uzywanych substancyj ak¬ tywujacych i produktów weglowych pod¬ dawanych przeróbce, a mianowicie z tego powodu, ze w zalezniosci od rodzaju pro¬ duktu weglowego, jego tkanki, postaci w jakiej sie znajduja i t. d., zmienia sie tech¬ nika przeróbki, jak np. nasycanie zapomo- ca roztworu, mieszanie mechaniczne, sku¬ pianie i t. d. Równiez w kazdym poszcze¬ gólnym wypadku nalezy okreslic zapomo- ca doswiadczenia najlepsze stosunki tych mieszanin. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. , Sposób przygotowywania wegla bar¬ dzo aktywneigo, znamienny tern, ze w celu rozlozenia zwiazków wodorowych, zawar¬ tych w weglu, a tern samem zwiekszenia aktywnosci wegla, traktuje sie go dowol¬ nym tlenkiem metalu lub metaloidu, zasa¬ da lub bezwodnikiem kwasu, i ogrzewa do temperatury, przy której tlenek rozklada zwiazki wodorowe, nie oddzialywujac na wegiel bezpostaciowy, t. j. do temperatury 1000° lub wyzej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze tlenek moze byc zastapiony przez produkt, przeksztalcajacy sie w tem¬ peraturze, przy której odbywa sie utlenia¬ nie wodoru zwiazanego z weglem, w dosta¬ tecznie staly zwiazek tlenowy.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze jezeli czynnik utleniajacy przy wysokich temperaturach staje sie lot¬ ny, to prazenie sie przerywa, a wegiel po¬ nownie nasyca czynnikiem utleniajacym i poddaje pomiownie prazeniu, przyczem czynnosci te moga byc powtarzane wielo¬ krotnie. Edouard Urbain. Zastepca: Inz. S. Pawlikowski, rzecznik patentowy.FiffJ Do opisu patentowego Nr 8027. C\b^oxhci<2. $0z. ,<^ .^ C ,«tf pochio nie ta. H 1 h / 3 (, T3 W •.V -# r 8 fi ? I 30 129 8 7 J23 123 J22, 21 0 'Je id l'A 9 S 7 i W Fi$2 % SbLaU 73cl CLeLurze cocaLo^ 10 20 50 40 50 6€ TO Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL