PT106637B - PROCESS OF PRODUCTION OF ACTIVATED CHARCOAL FROM CORK MATERIAL - Google Patents

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Susana Pinto Araújo Da Silva Estima Martins
Ana Sofia Dias Mestre Homem
Ana Paula Baptista De Carvalho
Patrícia Bernardete Do Nascimento Correia
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Amorim Isolamentos S A
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Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CARVÃO ACTIVADO A PARTIR DE MATERIAL DE CORTIÇA, POR ACTIVAÇÃO FÍSICA. O PROCESSO DA INVENÇÃO COMPREENDE UM PRIMEIRO PASSO DE PRÉ-ACTIVAÇÃO DO MATERIAL DE CORTIÇA, NUMA ATMOSFERA COMPREENDENDO VAPOR DE ÁGUA, A UMA TEMPERATURA DE 350 A 400 ºC, DURANTE UM PERÍODO DE TEMPO DE 15 A 50 MINUTOS; E UM SEGUNDO PASSO DE PIRÓLISE/ACTIVAÇÃO DO PRODUTO OBTIDO NO PASSO DE PRÉ ACTIVAÇÃO, NUMA ATMOSFERA CONSISTINDO EM AZOTO E VAPOR DE ÁGUA, A UMA TEMPERATURA DE CERCA DE 750 A 850 ºC, DURANTE UM PERÍODO DE TEMPO DE 30 A 90 MINUTOS, SENDO QUE OS DOIS PASSOS PODEM SER REALIZADOS CONSECUTIVAMENTE NO MESMO EQUIPAMENTO OU EM MOMENTOS E EQUIPAMENTOS DISTINTOS.The present invention relates to a process for the production of activated charcoal from cork material by physical activation. The process of the invention comprises a first step of pre-activating the cork material in an atmosphere comprising a water vapor at a temperature of 350 to 400 ° C for a period of time of 15 to 50 minutes; AND A SECOND STEP OF PYROLYSIS / ACTIVATION OF THE PRODUCT OBTAINED IN THE PRE-ACTIVATION STEP IN AN ATMOSPHERE CONSISTING IN NITROGEN AND STEAM WATER, AT A TEMPERATURE OF ABOUT 750 TO 850 ° C, FOR A PERIOD OF TIME OF 30 TO 90 MINUTES, BEING THAT THE TWO STEPS CAN BE PERFORMED CONSECUTIVELY IN THE SAME EQUIPMENT OR IN DIFFERENT MOMENTS AND EQUIPMENT.

Description

RESUMOABSTRACT

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CARVÃO ACTIVADO A PARTIR DE MATERIAL DE CORTIÇACOAL PRODUCTION PROCESS ACTIVATED FROM CORK MATERIAL

A presente invenção refere-se a um processo de produção de carvão activado a partir de material de cortiça, por activação física. 0 processo da invenção compreende um primeiro passo de pré-activação do material de cortiça, numa atmosfera compreendendo vapor de água, a uma temperatura de 350 a 400 °C, durante um período de tempo de 15 a 50 minutos; e um segundo passo de pirólise/activação do produto obtido no passo de pré-activação, numa atmosfera consistindo em azoto e vapor de água, a uma temperatura de cerca de 750 a 850 °C, durante um período de tempo de 30 a 90 minutos, sendo que os dois passos podem ser realizados consecutivamente no mesmo equipamento ou em momentos e equipamentos distintos.The present invention relates to a process of producing activated carbon from cork material by physical activation. The process of the invention comprises a first step of pre-activating the cork material in an atmosphere comprising water vapor at a temperature of 350 to 400 ° C for a period of 15 to 50 minutes; and a second pyrolysis / activation step of the product obtained in the pre-activation step, in an atmosphere consisting of nitrogen and water vapor, at a temperature of about 750 to 850 ° C for a period of 30 to 90 minutes. The two steps can be performed consecutively on the same equipment or at different times and equipment.

DESCRIÇÃODESCRIPTION

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CARVÃO ACTIVADO A PARTIR DE MATERIAL DE CORTIÇACOAL PRODUCTION PROCESS ACTIVATED FROM CORK MATERIAL

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

A presente invenção refere-se a um processo de produção de carvão activado a partir de materiais de cortiça, utilizando activação física.The present invention relates to a process of producing activated charcoal from cork materials using physical activation.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Os carvões activados são sólidos porosos, sendo os materiais adsorventes com aplicações mais antigas. A sua aplicação tem vindo a aumentar nos últimos anos, especialmente em áreas relacionadas com a protecção ambiental.Activated carbons are porous solids, the adsorbent materials having older applications. Its application has been increasing in recent years, especially in areas related to environmental protection.

Devido à sua versatilidade, nomeadamente à sua estrutura porosa, química superficial e forma, os carvões activados são utilizados em áreas distintas, tais como tratamento de águas, descontaminação de efluentes gasosos, separação e armazenamento de gases, indústria alimentar e farmacêutica, medicina, petroquímica, produção de semi-condutores ou em processos catalíticos.Due to their versatility, namely their porous structure, surface chemistry and shape, activated charcoals are used in different areas such as water treatment, wastewater decontamination, gas separation and storage, food and pharmaceutical industry, medicine, petrochemicals. , production of semiconductors or in catalytic processes.

Os carvões activados podem ser preparados a partir de matérias-primas ricas em carbono e, de um modo preferido, com baixo teor em cinzas. No entanto, uma vez que o processo de produção envolve a queima controlada da estrutura carbonácea de um precursor, tendo como consequência uma elevada perda de massa e um rendimento de preparação, em geral, baixo (tão baixo quanto 5 a 10% para carvões preparados a partir de madeira), a utilização de um material de partida que tenha um baixo custo apresenta vantagens do ponto de vista económico.Activated carbons may be prepared from carbon-rich and preferably low ash raw materials. However, since the production process involves the controlled burning of the carbonaceous structure of a precursor, resulting in high mass loss and generally low preparation yield (as low as 5 to 10% for prepared coals). from wood), the use of a low cost starting material has economic advantages.

Existem duas técnicas distintas para a produção de carvão activado: a activação química e a activação física.There are two distinct techniques for producing activated carbon: chemical activation and physical activation.

A técnica de activação química consiste na impregnação da matéria-prima seleccionada com produtos químicos, por exemplo, soluções de ácido fosfórico, cloreto de zinco, hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio, após o que se procede a uma etapa de pirólise a temperaturas que de um modo geral se situam entre os 450 e os 900 °C e, finalmente, a uma lavagem para remover o excesso de agente químico seguida de secagem. Esta técnica não se encontra no âmbito da presente invenção.The chemical activation technique consists of impregnating the selected raw material with chemicals, for example solutions of phosphoric acid, zinc chloride, sodium hydroxide or potassium hydroxide, after which a pyrolysis step is carried out at temperatures generally between 450 and 900 ° C and finally a wash to remove excess chemical followed by drying. This technique is not within the scope of the present invention.

A técnica de activação física é tradicionalmente composta por dois passos, um primeiro passo de pirólise, que consiste na degradação térmica da estrutura carbonácea da matéria-prima em atmosfera inerte e um segundo passo de activação, que consiste na exposição do material carbonizado a gases contendo oxigénio combinado, como o vapor de água ou o dióxido de carbono. Os dois passos podem ser conduzidos sequencialmente no mesmo equipamento ou em equipamentos separados e o processo pode ser realizado de modo continuo ou descontinuo.The physical activation technique is traditionally composed of two steps, a first pyrolysis step, which consists of thermally degrading the carbonaceous structure of the raw material in an inert atmosphere and a second activation step, which consists of exposing the carbonized material to gases containing combined oxygen, such as water vapor or carbon dioxide. The two steps may be conducted sequentially on the same or separate equipment and the process may be carried out continuously or discontinuously.

Assim, por exemplo, a patente EP 1289883 Bl, intitulada Method for the production of moulded activated charcoal, refere-se a um processo contínuo para a produção de carvão activado moldado, em que a matéria-prima é continuamente alimentada na forma de peletes a um forno rotativo com aquecimento indirecto, dividido numa zona de pirólise e numa zona de activação com adição de vapor de água ao fluxo de gás inerte. A temperatura do produto na zona de pirólise é de cerca de 850-900 °C e o tempo de residência de 120 a 180 minutos, enquanto a temperatura do produto na zona de activação é de 910-920 °C e o tempo de residência de 480-720 minutos.Thus, for example, EP 1289883 Bl, entitled Method for the Production of Molded Activated Charcoal, relates to a continuous process for the production of cast activated carbon in which the raw material is continuously fed into the form of pellets. an indirectly heated rotary kiln divided into a pyrolysis zone and an activation zone with the addition of water vapor to the inert gas stream. The temperature of the product in the pyrolysis zone is about 850-900 ° C and the residence time is 120 to 180 minutes, while the temperature of the product in the activation zone is 910-920 ° C and the residence time of 480-720 minutes.

Está também documentada a produção de carvao activado, por activaçao física, a partir de diversas matérias-primas.The production of activated charcoal by physical activation from various raw materials is also documented.

Por exemplo, a patente RU 2138442, intitulada Method of production of activated carbon, apresenta um processo de produção de carvão activado baseado em carvão de madeira; a patente RU 2104925 intitulada Method for production of activated coai, revela um processo de produção de carvão activado partindo de matérias-primas vegetais e o modelo de utilidade CN 201109713, intitulado Environment protection, energy-saving, high effect shell active carbon activation furnace, apresenta os aspectos construtivos de um reactor para produção de carvão activado por um processo de pirólise e activação com vapor de água utilizando cascas de frutos como matéria-prima.For example, RU 2138442, entitled Method of Production of Activated Carbon, discloses a process of producing charcoal based on charcoal; RU 2104925 entitled Method for Production of Activated Coai, discloses a process of producing activated carbon from plant raw materials and utility model CN 201109713, entitled Environment protection, energy saving, high effect shell active carbon activation furnace, presents the constructive aspects of a reactor for the production of activated carbon by a pyrolysis process and activation with water vapor using fruit peels as raw material.

Também a patente PT 103520, Processos para a produção de carvões activados a partir de um precursor lignocelulósico, revela um processo para a produção de carvão activado a partir de um resíduo da indústria do café, utilizando a carbonização em atmosfera inerte e activação em atmosfera de dióxido de carbono ou de vapor de água.Also the patent PT 103520, Processes for the production of activated charcoal from a lignocellulosic precursor, discloses a process for the production of activated charcoal from a coffee industry residue, using inert atmosphere carbonization and activation in a carbon atmosphere. carbon dioxide or water vapor.

Existem ainda referências a processos em que a pirólise e a activação são realizadas num único passo, como, por exemplo:There are also references to processes in which pyrolysis and activation are performed in a single step, such as:

a publicação Production of Activated Carbon from Palm-oil Shell by Pyrolysis and Steam Activation in a Fixed Bed Reactor (ScienceAsia 25 (1999): 211-222) estuda a produção de carvão activado a partir de casca de palmeira, num passo único, realizando simultaneamente a pirólise e a activação com vapor de água, a temperaturas compreendidas entre os 600 e 700 °C, num intervalo de tempo entre 1 a 3 horas;Production of Activated Carbon from Palm-Oil Shell by Pyrolysis and Steam Activation in a Fixed Bed Reactor (ScienceAsia 25 (1999): 211-222) studies the production of activated charcoal from palm bark in a single step by performing pyrolysis and water vapor activation at temperatures ranging from 600 to 700 ° C within a period of 1 to 3 hours;

a publicação Evolution of the active surface of carbons produced from various raw materiais by steam pyrolisys/activation (Chem Tech. Biotechnol 58 (1993):321-330), divulga um processo de produção de carvão activado num único passo, neste caso utilizando casca de coco como matéria prima.Evolution of the Active Surface of Carbons Produced from Various Raw Materials by Steam Pyrolisys / Activation (Chem Tech. Biotechnol 58 (1993): 321-330) discloses a one-step activated carbon production process, in this case using shell. of coconut as raw material.

Nenhum dos documentos None of the documents acima referidos refere referred to above ou sugere or suggest a The utilização de materiais de use of materials of cortiça cork como matéria- as raw material prima para press to a The produção de carvao charcoal production activado. activated. A publicação The publication Cortiça: Cork: uma nova one new perspectiva perspective (Revista (Magazine de in Ciências Agrárias Agrarian Sciences 30 (2007 30 (2007 ) : 282 - ): 282 - 289), faz 289), does referência reference à The

produção de carvão activado partindo de cortiça, tanto por activação física com dióxido de carbono ou vapor de água, como por activação química, com diferentes agentes químicos (hidróxido de sódio, hidróxido de potássio ou ácido fosfórico).production of activated charcoal from cork, either by physical activation with carbon dioxide or water vapor or by chemical activation with different chemical agents (sodium hydroxide, potassium hydroxide or phosphoric acid).

O processo de activação física utilizado compreende dois passos, um primeiro passo de pirólise numa atmosfera de azoto, a temperaturas compreendidas entre os 600 e os 800 °C, durante minutos e um segundo passo de activação, à mesma temperatura, utilizando vapor de água ou dióxido de carbono como agente de activação, durante um periodo de tempo não especificado. A utilização de vapor de água como agente de activação e uma temperatura de 750 °C permitiram obter um carvão activado com uma área específica aparente BET de 660 m2. g”1 e um volume poroso total em torno de 0,35 cm3. g”1.The physical activation process employed comprises two steps, a first pyrolysis step in a nitrogen atmosphere at temperatures ranging from 600 to 800 ° C for minutes and a second activation step at the same temperature using water vapor or carbon dioxide as an activating agent for an unspecified period of time. The use of water vapor as activating agent and a temperature of 750 ° C enabled an activated carbon with a specific apparent area of 660 m 2 to be obtained . g ” 1 and a total porous volume around 0.35 cm 3 . g ” 1 .

Este processo resulta num carvao activado de qualidade aceitável, embora com uma baixa relaçao qualidade/custo.This process results in an acceptable quality activated carbon, albeit with a low quality / cost ratio.

De acordo com o exposto, existe a necessidade de um processo de produção de carvão activado, não apenas a partir de cortiça mas também de materiais de utilização menos nobre derivados da mesma, resultantes da cadeia de produção florestal e transformação industrial da cortiça, para obter um carvão activado de alta qualidade, através de um processo energeticamente mais eficiente e a um custo mais reduzido.Accordingly, there is a need for an activated charcoal production process, not only from cork but also from less noble materials derived from it, resulting from cork's forest production chain and industrial transformation, to obtain high quality activated carbon through a more energy efficient process at a lower cost.

Surpreendentemente, verificou-se que o processo da presente invenção não só proporciona carvões activados com propriedades físicas superiores às divulgadas nos documentos da técnica anterior com a cortiça como matéria-prima (como se demonstra adiante), mas ainda resulta num processo mais rápido e energeticamente mais eficaz (como também se demonstra adiante).Surprisingly, it has been found that the process of the present invention not only provides activated charcoals with superior physical properties than those disclosed in the prior art documents with cork as a raw material (as shown below), but still results in a faster and more energetic process. more effective (as shown below).

SUMARIO DA INVENÇÃO presente invenção refere-se a um processo de produção de carvao activado a partir de material de cortiça, por activaçao física, caracterizado por compreender os passos de:SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a process of producing activated carbon from cork material by physical activation, comprising the steps of:

pré-activaçao do material de cortiça, numa atmosfera compreendendo vaporpre-activation of the cork material in an atmosphere comprising steam

400 °C, durante um período de água, a uma temperatura de 350 a de tempo de 15 a 50 minutos; e, pirólise/activaçao do produto obtido no passo de préactivaçao, numa atmosfera consistindo em azoto e vapor de água, a uma temperatura de 750 a 850 °C, durante um período de tempo de a 90 minutos.400 ° C over a period of water at a temperature of 350 ° C and a time of 15 to 50 minutes; and pyrolysis / activation of the product obtained in the pre-activation step, in an atmosphere consisting of nitrogen and water vapor, at a temperature of 750 to 850 ° C for a time period of 90 minutes.

Num aspecto da presente invenção, o processo compreende um passo de arrefecimento do material obtido no passo de préactivaçao até à temperatura ambiente.In one aspect of the present invention, the process comprises a step of cooling the material obtained in the pre-activation step to room temperature.

Num outro aspecto da presente invenção, o processo compreende ainda um passo de arrefecimento do material obtido no passo de pirólise/activação, em atmosfera inerte, até temperatura ambiente.In another aspect of the present invention the process further comprises a step of cooling the material obtained in the pyrolysis / activation step under inert atmosphere to room temperature.

Ainda num outro aspecto da presente invenção, o material de cortiça é seleccionado do grupo compreendendo cortiça granulada, bocados, refugo e desperdícios de outras operações de processamento industrial, granulado resultante da trituração da falca e suas combinações.In yet another aspect of the present invention, the cork material is selected from the group comprising granulated cork, bits, scrap and waste from other industrial processing operations, falk grinding granules and combinations thereof.

Numa forma de realizaçao da invenção, a temperatura doIn one embodiment of the invention, the temperature of the

Numa outra forma de realizaçao da invenção, o passo de préactivação decorre num período de tempo de 19 a 23 minutos.In another embodiment of the invention, the pre-activation step takes place within a time period of 19 to 23 minutes.

Ainda Still numa outra forma in another form de realizaçao, of achievement, no passo in step de in pré- pre- activação activation a relação entre a the relationship between massa total de total mass of vapor de steam from água Water e a and the massa de mass of material de cortiça cork material estar compreendida entre be between 1,2 1.2 : 1 e : 1 and

5,5:1.5.5: 1.

Numa forma de realização preferida, a atmosfera gasosa da etapa de pré-activação compreende azoto e vapor de água com uma proporção mássica de N2:H2O de 2:1 a 3:1.In a preferred embodiment, the gaseous atmosphere of the pre-activation step comprises nitrogen and water vapor having a mass ratio of N 2: H 2 O from 2: 1 to 3: 1.

Numa outra forma de realização preferida, a temperatura do passo de pirólise/activação é de 800 °C.In another preferred embodiment, the temperature of the pyrolysis / activation step is 800 ° C.

Ainda numa outra forma de realização, o passo de pirólise/activação decorre num período de tempo de 60 a 90 minutos .In yet another embodiment, the pyrolysis / activation step runs within a time period of 60 to 90 minutes.

Numa forma de realização preferida, o passo de pirólise/activação decorre num período de tempo de 60 minutos.In a preferred embodiment, the pyrolysis / activation step runs within a time period of 60 minutes.

Ainda numa outra forma de realização, a atmosfera gasosa do passo de pirólise/activação consiste em azoto e vapor de água numa proporção mássica de N2:H2O de 2:1 a 3:1.In yet another embodiment, the gaseous atmosphere of the pyrolysis / activation step consists of nitrogen and water vapor in a mass ratio of N 2 : H 2 O from 2: 1 to 3: 1.

Numa forma de realização preferida, a atmosfera gasosa do passo de pirólise/activação consiste em azoto e vapor de água numa proporção mássica de 2,7:1.In a preferred embodiment, the gaseous atmosphere of the pyrolysis / activation step consists of nitrogen and water vapor in a mass ratio of 2.7: 1.

Numa outra forma de realização, no passo de pirólise/activação a relação entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça está compreendida entre 1,5:1 e 4,8:1.In another embodiment, in the pyrolysis / activation step the ratio of total water vapor mass to cork material mass is from 1.5: 1 to 4.8: 1.

Numa forma de realização mais preferida, o processo da presente invenção compreende os passos de:In a more preferred embodiment, the process of the present invention comprises the steps of:

a) pré-activação do material de cortiça com vapor de água, nas condições de:(a) pre-activation of the cork material with water vapor under the conditions of:

• temperatura do vapor de água de 380 °C;• water vapor temperature of 380 ° C;

• tempo de contacto de 21 minutos;• contact time of 21 minutes;

• proporção entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça de 4,3:1;• ratio between the total mass of water vapor and the mass of cork material of 4.3: 1;

b) arrefecimento do material obtido no passo a) até à temperatura ambiente;b) cooling the material obtained in step a) to room temperature;

c) elevação da temperatura de um reactor, com uma taxa de aquecimento de 10 °C/min, até uma temperatura de 800 °C;c) raising the temperature of a reactor with a heating rate of 10 ° C / min to a temperature of 800 ° C;

d) pirólise/activação do produto obtido no passo b) , numa atmosfera consistindo em azoto e vapor de água, nas seguintes condições:d) pyrolysis / activation of the product obtained in step b) in an atmosphere consisting of nitrogen and water vapor under the following conditions:

• temperatura de 800 °C;• temperature of 800 ° C;

• tempo de contacto de 60 minutos;• 60 minute contact time;

• proporção entre o caudal mássico de azoto e o caudal mássico de vapor de água de 2,7:1;• ratio of nitrogen mass flow to 2.7: 1 water vapor mass flow rate;

• proporção entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça alimentada ao passo a) de 3,4:1• ratio of the total mass of water vapor to the mass of cork material fed in step a) of 3.4: 1

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

A cortiça é um material natural, cuja composição média é a seguinte:Cork is a natural material whose average composition is as follows:

• suberina (45%) - é o principal componente da estrutura celular da cortiça;• suberine (45%) - is the main component of the cellular structure of cork;

• lenhina (27%) ;• lignin (27%);

• polisacarideos (12%) - componentes das paredes celulares que definem a textura da cortiça;• polysaccharides (12%) - cell wall components that define the texture of cork;

• taninos (6%);• tannins (6%);

• ceróides (5%) - compostos hidrófobos que asseguram a impermeabilidade da cortiça.• ceroids (5%) - hydrophobic compounds that ensure the impermeability of cork.

Da composição acima resulta que a cortiça é um material rico em carbono e com baixo teor em cinzas, pelo que os subprodutos do seu processo de produção florestal e transformação industrial reúnem as condições necessárias para serem considerados como material de base para a produção de carvões activados, permitindo assim a valorização de um resíduo de baixo valor económico num produto de elevado valor acrescentado.From the above composition it appears that cork is a low carbon and carbon rich material, so that the by-products of its forest production and industrial transformation process meet the necessary conditions to be considered as a starting material for the production of activated carbon. , thus allowing the recovery of a low economic value waste into a high value added product.

A expressão material de cortiça ou simplesmente cortiça utilizada na presente descrição refere-se a cortiça granulada com diferentes densidades e/ou granulometrias, pranchas, painéis, bocados, refugo e desperdícios de outras operações deThe term cork or simply cork material used in the present description refers to granulated cork with different densities and / or particle size, planks, panels, pieces, scrap and waste from other processing operations.

processamento processing industrial, industrial, bem como granulado as well as grainy resultante resulting da gives trituração da crushing falca (isto falca (this é, cortiça virgem, it is virgin cork, secundeira second hand ou or proveniente de from podas) e suas pruning) and its combinações. combinations. Um carvão A coal activado pode ser caracterizado activated can be characterized através da by sua your área específica aparente e apparent specific area and ainda através do volume total still through the full volume dos of

poros e do volume total dos microporos.pores and the total volume of the micropores.

A área especifica aparente de um carvão activado, medida em m2.g_1, é geralmente obtida a partir de determinações de adsorção de gases, nomeadamente de azoto a 77 K, de acordo com a teoria de Brunauer-Emmett-Teller e designa-se por área específica BET, ou, abreviadamente, por Área BET.The apparent specific area of an activated carbon, measured in m 2 .g - 1 , is generally obtained from gas adsorption determinations, namely nitrogen at 77 K, according to the Brunauer-Emmett-Teller theory and designated by specific BET area, or in short by BET Area.

De um modo geral, quando mais elevada for a área específica aparente, maior será a capacidade de adsorção de um carvão activado. Considera-se que um valor mínimo aceitável para a área específica aparente BET de um carvão activado é da ordem dos 500 m2.g_1, sendo que os valores habituais se encontram na gama dos 600 - 1200 m2. g~2.In general, the higher the apparent specific area, the greater the adsorption capacity of an activated carbon. An acceptable minimum value for the BET apparent specific area of an activated charcoal is considered to be in the order of 500 m 2 .g -1 and the usual values are in the range of 600 - 1200 m 2 . g ~ 2 .

A área específica limita a quantidade de material que pode ser adsorvida, estando directamente relacionada com o volume de poros mais estreitos (microporos).The specific area limits the amount of material that can be adsorbed and is directly related to the volume of narrower pores (micropores).

De acordo com a classificação IUPAC os poros podem ser classificados de acordo com o seu diâmetro em:According to the IUPAC classification pores can be classified according to their diameter into:

i. Microporos- diâmetro inferior a 2 nm.i. Micropores - diameter less than 2 nm.

ii. Mesoporos- diâmetro compreendido entre 2 e 50 nm.ii. Mesoporos - diameter between 2 and 50 nm.

iii. Macroporos- diâmetro superior a 50 nm.iii. Macropores - diameter greater than 50 nm.

A adsorçao ocorre predominantemente nos microporos, sendo os mesoporos e os macroporos importantes como canais de transporte.Adsorption occurs predominantly in micropores, with mesopores and macropores important as transport channels.

volume total de poros é determinado segundo a regra de Gurvich, que assume que a pressões relativas próximas de 1 o adsorvato se encontra no estado líquido. Num carvão activado o volume total de poros corresponde à soma do volume de micro e mesoporos.Total pore volume is determined according to Gurvich's rule, which assumes that at relative pressures close to 1 the adsorbate is in the liquid state. In an activated carbon the total pore volume corresponds to the sum of the volume of micro and mesopores.

A distribuição dos diâmetros dos poros determina o tipo de aplicação mais adequado para cada carvão activado.The pore diameter distribution determines the most suitable application type for each activated carbon.

Salvo indicação em contrário, as gamas de valores apresentadas na presente descrição destinam-se a proporcionar um modo simplificado e tecnicamente aceite para indicar cada valor individual dentro da respectiva gama. A título de exemplo, a expressão 1 a 2 ou entre 1 e 2 significa qualquer valor dentro deste intervalo, por exemplo 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4;Unless otherwise indicated, the ranges of values set forth herein are intended to provide a simplified and technically acceptable way to indicate each individual value within its range. By way of example, the expression 1 to 2 or between 1 and 2 means any value within this range, for example 1.0; 1.1; 1,2; 1.3; 1.4;

1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0. Todos os valores mencionados na presente descrição devem ser interpretados como valores aproximados, por exemplo a referência a 2,0 significa cerca de 2,0.1.5; 1.6; 1.7; 1.8; 1.9; 2.0. All values mentioned in the present description should be interpreted as approximate values, for example the reference to 2.0 means about 2.0.

Note-se que independentemente da apresentação explicita de uma expressão quantitativa cerca de X, qualquer valor X apresentado no decurso da presente descrição deve ser interpretado como um valor aproximado do valor X real, uma vez que tal aproximação ao valor real seria razoavelmente esperada pelo especialista na técnica devido a condições experimentais e/ou de medição que introduzem desvios ao valor real.Note that regardless of the explicit presentation of a quantitative expression about X, any X value presented during the present description should be interpreted as an approximate value of the actual X value, since such approximation to the actual value would be reasonably expected by the expert. in the art due to experimental and / or measurement conditions that introduce deviations from the actual value.

A presente invenção refere-se a um processo de produção de carvão activado, a partir de um material de cortiça, por activação física, compreendendo os passos de:The present invention relates to a process of producing activated carbon from a cork material by physical activation, comprising the steps of:

pré-activação do material de cortiça, numa atmosfera compreendendo vapor de água, a uma temperatura entre 350 a 400 °C, durante um período de tempo de 15 a 30 minutos; e, pirólise/activação do produto obtido no passo de pré-activação, numa atmosfera consistindo em azoto e vapor de água, a uma temperatura de 750 a 850 °C, durante um período de tempo de 30 a 90 minutos.pre-activating the cork material in an atmosphere comprising water vapor at a temperature of 350 to 400 ° C for a period of 15 to 30 minutes; and pyrolysis / activation of the product obtained in the pre-activation step in an atmosphere consisting of nitrogen and water vapor at a temperature of 750 to 850 ° C over a period of 30 to 90 minutes.

A expressão pirólise/activação é aqui utilizada uma vez que, no processo da presente invenção, estas duas transformações ocorrem simultaneamente no segundo passo do processo.The term pyrolysis / activation is used herein since, in the process of the present invention, these two transformations occur simultaneously in the second process step.

Numa forma de realização, o passo de pré-activação pode ser realizado submetendo o material de cortiça a uma atmosfera consistindo em azoto e vapor de água, numa proporção em massa de N2:H2O de 2:1 a 3:1, a uma temperatura situada entre os 350 e os 400 °C, de um modo preferido entre os 360 e os 380 °C, de um modo mais preferido a 380 °C, durante um período de tempo entre 15 e 30 minutos, de um modo preferido entre 19 e 23 minutos.In one embodiment, the pre-activation step may be performed by subjecting the cork material to an atmosphere consisting of nitrogen and water vapor, in a mass ratio of N 2 : H 2 O from 2: 1 to 3: 1, at a temperature between 350 and 400 ° C, preferably between 360 and 380 ° C, more preferably at 380 ° C for a period of time between 15 and 30 minutes, preferably preferred between 19 and 23 minutes.

Numa forma de realização preferida, o passo de préactivação pode ser realizado submetendo o material de cortiça a uma atmosfera de vapor de agua, a uma temperatura situada entre os 350 e os 400 °C, de um modo preferido entre os 360 e os 380 °C, de um modo mais preferido a 380 °C, durante um período de tempo entre 15 e 50 minutos, de um modo preferido entre 19 e 23 minutos.In a preferred embodiment, the preactivation step may be carried out by subjecting the cork material to a water vapor atmosphere at a temperature between 350 and 400 ° C, preferably between 360 and 380 ° C. C is more preferably at 380 ° C for a period of time between 15 and 50 minutes, preferably between 19 and 23 minutes.

No passo de pré-activação da invenção, a relação entre a massa total de vapor de água (à qual o material de cortiça é exposto) e a massa de material de cortiça é de 1,2:1 a 5,5:1.In the pre-activation step of the invention, the ratio between the total water vapor mass (to which the cork material is exposed) and the cork material mass is from 1.2: 1 to 5.5: 1.

passo seguinte de pirólise/activação pode decorrer imediatamente a seguir ao passo de pré-activação, utilizando o mesmo equipamento ou ser realizado em momento posterior e num equipamento distinto.The next pyrolysis / activation step may take place immediately following the pre-activation step using the same device or at a later time and on a separate device.

Quando o passo de pirólise/activaçao decorre imediatamente a seguir ao passo de pré-activação e no mesmo equipamento, o material é submetido a uma rampa de aquecimento de 350 a 400 °C até a 750 a 850 °C, a uma taxa constante de 8 a 10 °C/minuto, de um modo preferido a 10 °C/minuto, sob fluxo de azoto e vapor de água.When the pyrolysis / activation step proceeds immediately following the pre-activation step and in the same equipment, the material is subjected to a heating ramp from 350 to 400 ° C to 750 to 850 ° C at a constant rate of 8 to 10 ° C / min, preferably at 10 ° C / min, under nitrogen flow and water vapor.

Depois, quando se atinge a temperatura de 750 a 850 °C, inicia-se o passo de pirólise/activação, no qual o produto resultante do passo de pré-activação é submetido a uma atmosfera compreendendo azoto e vapor de água, numa proporção em massa deThen, when the temperature of 750 to 850 ° C is reached, the pyrolysis / activation step is initiated, in which the product resulting from the pre-activation step is subjected to an atmosphere comprising nitrogen and water vapor, in a proportion in mass of

N2:H2O de 2:1N 2 : H 2 O from 2: 1

3:1, de um modo preferido 2,7:1. Este passo realiza-se de um modo preferido a 800 °C, durante um período de tempo de 30 a modo preferido 60 a 90 minutos, minutos, de um3: 1, preferably 2.7: 1. This step is preferably performed at 800 ° C for a period of 30 to preferably 60 to 90 minutes, minutes,

de um modo mais more preferido preferred 60 60 minutos. minutes Neste In this passo step de in pirólise/activação, pyrolysis / activation, a relaçao entre the relationship between a massa mass total de total of vapor steam de in água e a massa de water and the mass of material de material of cortiça alimentada no cork fed on passo step de in

pré-activaçao é depre-activation is

Após o passo de pirólise/activaçao, o material resultante é arrefecido até à temperatura ambiente em atmosfera inerte.After the pyrolysis / activation step, the resulting material is cooled to room temperature in an inert atmosphere.

produto obtido de acordo com a presente invenção apresenta uma Área BET francamente superior à divulgada na referida publicação de 2007, i. e., cerca de 800-820 m2. g_1 versus 660 m2.g_1, assim como um volume poroso total bastante mais elevado de 0,5 0 cm3. g~2 versus 0,3 5 cm3. g~2.The product obtained in accordance with the present invention has a BET Area significantly greater than that disclosed in the 2007 publication, ie, about 800-820 m 2 . g- 1 versus 660 m 2 .g- 1 , as well as a much higher total pore volume of 0.50 cm 3 . g ~ 2 versus 0.35 cm 3 . g ~ 2 .

Este resultado é totalmente inesperado, uma vez que o especialista na técnica não teria qualquer razão para utilizar um primeiro passo de pré-activação a uma temperatura significativamente inferior à gama de temperaturas habitualmente utilizada nos processos de activação fisica e, ainda menos, esperar que o processo resultasse num produto com as propriedades físicas encontradas no carvão activado da presente invenção.This result is totally unexpected, since the skilled artisan would have no reason to use a first pre-activation step at a temperature significantly below the temperature range commonly used in the physical activation processes and even less expect the process resulted in a product with the physical properties found in the activated carbon of the present invention.

Também o custo energético envolvido no processo da presente invenção é inferior ao associado ao processo divulgado na referida publicação de 2007, uma vez que o último envolve uma primeira etapa de pirólise sob atmosfera inerte seguida por uma etapa de activação, ambas realizadas a temperaturas da ordem dos 600 a 800 °C, enquanto na presente invenção a etapa de pirólise é substituída por uma pré-activação da cortiça numa atmosfera compreendendo vapor de água a temperaturas significativamente inferiores (350 a 400 °C) e durante menos tempo, o que implica, forçosamente, um ganho energético.Also the energy cost involved in the process of the present invention is lower than that associated with the process disclosed in said 2007 publication, since the latter involves a first inert atmosphere pyrolysis step followed by an activation step, both performed at temperatures of the order 600 to 800 ° C, whereas in the present invention the pyrolysis step is replaced by a pre-activation of cork in an atmosphere comprising water vapor at significantly lower temperatures (350 to 400 ° C) and for less time, which implies, necessarily an energy gain.

O produto resultante do passo de pré-activação pode ainda ser utilizado como matéria-prima para a produção de carvão activado por activação química. Neste caso, o produto resultante do passo de pré-activação é agitado em conjunto com uma solução do agente activante durante um certo intervalo de tempo, após o que o excesso de líquido é removido por secagem a 110 °C, 14 seguindo-se a pirólise das amostras impregnadas a uma determinada temperatura. Finalmente, é necessário moer o carvão activado assim obtido, proceder a uma lavagem para remover o excesso de agente activante e os seus produtos de degradação solúveis, e finalmente, secar o produto final assim obtido. 0 procedimento experimental utilizado está descrito no exemplo 5 abaixo.The product resulting from the pre-activation step may further be used as a raw material for the production of chemically activated activated carbon. In this case, the product resulting from the pre-activation step is stirred together with a solution of the activating agent for a certain period of time, after which excess liquid is removed by drying at 110 ° C, followed by pyrolysis of samples impregnated at a given temperature. Finally, it is necessary to grind the activated carbon thus obtained, to wash to remove excess activating agent and its soluble degradation products, and finally to dry the final product thus obtained. The experimental procedure used is described in example 5 below.

Para uma melhor compreensão da invenção, descrevem-se de seguida, a titulo ilustrativo e não limitativo, exemplos de aplicação do processo da presente invenção.For a better understanding of the invention, illustrative and non-limiting examples of the application of the process of the present invention are described below.

EXEMPLOSEXAMPLES

Exemplo 1Example 1

Num reactor de quartzo, termostatizado, com um diâmetro interno de 25 mm e comprimento de 230 mm, colocaram-se 8,5 g de granulado de cortiça com uma granulometria compreendida entre 1 e 2 mm.In a thermostated quartz reactor with an internal diameter of 25 mm and a length of 230 mm, 8.5 g of cork granules of 1 to 2 mm were placed.

No reactor foi introduzido durante todo o processo um caudal de azoto de 28,8 L/hora e, conjuntamente, um caudal de água de 12,5 g/hora, sendo a relação mássica entre o azoto e a água de 2,7:1.A nitrogen flow rate of 28.8 L / hour and a water flow rate of 12.5 g / hour were added to the reactor throughout the process, the mass ratio of nitrogen to water being 2.7: 1.

No passo de pré-activação, a temperatura do reactor foi elevada a uma taxa constante de 10 °C/minuto, desde a temperatura ambiente até 380 °C, sendo o reactor mantido a esta temperatura durante mais 20 minutos.In the pre-activation step, the reactor temperature was raised at a constant rate of 10 ° C / min from room temperature to 380 ° C and the reactor was kept at this temperature for a further 20 minutes.

Neste passo de pré-activaçao, a relaçao entre a massa de água e a massa de cortiça alimentada ao reactor foi de 1,4:1.In this pre-activation step, the ratio between the water mass and the cork mass fed to the reactor was 1.4: 1.

No segundo passo de pirólise/activação, o material resultante do primeiro passo de pré-activação foi aquecido a uma taxa de 10 °C/min até 800 °C, mantendo-se seguidamente a temperatura em 800 °C, durante mais 60 minutos.In the second pyrolysis / activation step, the material resulting from the first pre-activation step was heated at a rate of 10 ° C / min to 800 ° C and then kept at 800 ° C for a further 60 minutes.

Neste segundo passo de pirólise/activação, a relação entre a massa de água e a massa de cortiça inicialmente alimentada ao reactor foi de 2,5:1.In this second pyrolysis / activation step, the ratio of water mass to cork mass initially fed to the reactor was 2.5: 1.

O tempo total do processo foi de 158 minutos.The total process time was 158 minutes.

Após a pirólise/activação, o carvão activado foi arrefecido em atmosfera inerte de Azoto até à temperatura ambiente.After pyrolysis / activation, the activated carbon was cooled under an inert nitrogen atmosphere to room temperature.

O material obtido foi seguidamente caracterizado, tendo-se obtido os seguintes resultados:The material obtained was then characterized and the following results were obtained:

Área de superfície BET: 827 m2. g_1 BET surface area: 827 m 2 . g _1

Volume poroso total: 0,50 cm3. g~2 Total pore volume: 0.50 cm 3 . g ~ 2

Volume dos microporos: 0,33 cm3. g~2 Micropore volume: 0.33 cm 3 . g ~ 2

Rendimento: 10,8%.Yield: 10.8%.

Exemplo Comparativo 1 (Técnica Anterior)Comparative Example 1 (Prior Art)

No mesmo reactor do exemplo anterior, colocaram-se 8,5 g de granulado de cortiça com uma granulometria compreendida entre 1 e 2 mm, tal como no exemplo anterior.In the same reactor as in the previous example, 8.5 g of cork granules were placed with a particle size between 1 and 2 mm, as in the previous example.

Efectuou-se um primeiro passo de pirólise em que foi introduzido no reactor um caudal de azoto de 28,8 L/hora tendo aA first pyrolysis step was carried out and a 28.8 L / hour nitrogen flow rate

temperatura temperature do of reactor reactor sido been elevada a uma raised to a taxa constante constant rate de in 10° C/minuto 10 ° C / min até up until atingir reach 800 800 °C e, ° C and, depois, after, mantida em 800 kept at 800 °c, ° c, durante mais for more 60 60 minutos minutes (tal (such como as habitualmente efectuado usually made nos we

processos de técnica anterior).prior art processes).

No reactor foi seguidamente introduzido um caudal de azoto de 28,8 L/hora e, conjuntamente, um caudal de água de 12,5 g/hora, tendo sido a relação mássica entre o azoto e a água de cerca de 2,7:1, tal como no exemplo anterior.A 28.8 L / hour nitrogen flow rate and a 12.5 g / hour water flow rate were then introduced into the reactor, with the mass ratio of nitrogen to water being about 2.7: 1, as in the previous example.

passo de activação decorreu durante 60 minutos, à temperatura de 800 °C.The activation step was carried out for 60 minutes at 800 ° C.

O tempo total do processo foi de 198 minutos.The total process time was 198 minutes.

Após a activação o carvão activado foi arrefecido em atmosfera inerte de Azoto até à temperatura ambiente.After activation the activated carbon was cooled under an inert nitrogen atmosphere to room temperature.

O material obtido foi caracterizado, tendo-se obtido os seguintes resultados:The material obtained was characterized and the following results were obtained:

Área de superfície BET: 782 m2. g_1 BET surface area: 782 m 2 . g _1

Volume poroso total: 0,48 cm3. g~2 Total porous volume: 0.48 cm 3 . g ~ 2

Volume dos microporos: 0,32 cm3. g~2 Micropore volume: 0.32 cm 3 . g ~ 2

Rendimento: 10,6%Yield: 10.6%

Comparando os presentes resultados com os obtidos no exemplo 1, verifica-se que, para obter um carvão activado com uma área BET e com volume total de poros ligeiramente inferior, o custo energético é necessariamente superior, devido ao seu maior tempo de duraçao e às temperaturas mais elevadas do seu primeiro passo.Comparing the present results with those obtained in Example 1, it is found that, to obtain an activated carbon with a BET area and a slightly lower total pore volume, the energy cost is necessarily higher due to its longer lifetime and higher temperatures from your first step.

Exemplo 2Example 2

Foi utilizado o mesmo procedimento do Exemplo 1 anterior, com a diferença de o passo de pirólise/activação ter sido conduzido a 800 °C durante 90 minutos.The same procedure as in Example 1 above was used, except that the pyrolysis / activation step was conducted at 800 ° C for 90 minutes.

Consequentemente, no passo de pirólise/activação, a relação entre a massa de água e a massa de cortiça inicialmente alimentada ao reactor foi de 3,2:1.Consequently, in the pyrolysis / activation step, the ratio of water mass to cork mass initially fed to the reactor was 3.2: 1.

O tempo total do processo foi de 188 minutos.The total process time was 188 minutes.

O material obtido foi seguidamente caracterizado, tendo-se obtido os seguintes resultados:The material obtained was then characterized and the following results were obtained:

Área de superfície BET: 886 m2. g_1 BET surface area: 886 m 2 . g _1

Volume poroso total: 0,57 cm3. g~3 Total pore volume: 0.57 cm 3 . g ~ 3

Volume dos microporos: 0,34 cm3. g~3 Micropore volume: 0.34 cm 3 . g ~ 3

Rendimento: 5,7%Yield: 5.7%

Exemplo 3Example 3

O material de cortiça utilizado foi o granulado resultante de trituração de falca.The cork material used was the hawk crushing granulate.

No primeiro passo de pré-activação aplicou-se, ao material de cortiça, vapor de água à temperatura de 380 °C durante 21 minutos, sendo a relaçao entre a massa total de água utilizada e a massa de material de cortiça de 4,3:1.In the first pre-activation step, water vapor at 380 ° C was applied to the cork material for 21 minutes, with the ratio of total water mass to cork material being 4.3. :1.

Após a conclusão deste primeiro passo, o produto foi arrefecido até à temperatura ambiente.Upon completion of this first step, the product was cooled to room temperature.

Uma semana depois, o produto resultante do passo de pré-activação foi introduzido no reactor descrito nos exemplos anteriores e efectuou-se o passo de pirólise/activação submetendo o referido produto a uma mistura de azoto e vapor de água, nas proporções e caudais dos exemplos anteriores, tendo a temperatura do reactor sido elevada desde a temperatura ambiente até 800 °C com uma taxa de aguecimento de 10 °C/minuto, mantendo-se, depois, a 800 °C durante mais 60 minutos.One week later, the product from the pre-activation step was introduced into the reactor described in the previous examples and the pyrolysis / activation step was carried out by subjecting said product to a mixture of nitrogen and water vapor, in the proportions and flow rates of the particles. previous examples, the reactor temperature having been raised from room temperature to 800 ° C with a heating rate of 10 ° C / min and then at 800 ° C for a further 60 minutes.

Neste passo de pirólise/activação, a relação entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça alimentada no passo de pré-activação foi de 3,4:1.In this pyrolysis / activation step, the ratio of the total water vapor mass to the mass of cork material fed in the pre-activation step was 3.4: 1.

Após este passo de pirólise/activação, o carvão activado foi arrefecido em atmosfera inerte de azoto até à temperatura ambiente.Following this pyrolysis / activation step, the activated charcoal was cooled under an inert nitrogen atmosphere to room temperature.

O material obtido foi seguidamente caracterizado, tendo-se obtido os seguintes resultados:The material obtained was then characterized and the following results were obtained:

Área de superfície BET: 801 m2. g”1 BET surface area: 801 m 2 . g ” 1

Volume poroso total: 0,54 cm3. g”1 Total pore volume: 0.54 cm 3 . g ” 1

Volume dos microporos: 0,30 cm3. g”1 Micropore volume: 0.30 cm 3 . g ” 1

Rendimento: 10,4%Yield: 10.4%

Exemplo 4Example 4

Utilizando o mesmo procedimento do exemplo 3 anterior, foram realizados vários ensaios fazendo variar a temperatura (Tpa) e o tempo de duração (tpa)do segundo passo de pirólise/activação.Using the same procedure as in example 3 above, several assays were performed by varying the temperature (T pa ) and duration time (t pa ) of the second pyrolysis / activation step.

Os resultados obtidos são apresentados na tabela 1, onde também se incluíram, para facilidade de leitura e comparação de resultados, os dados relativos ao exemplo 3.The results obtained are presented in table 1, which also included, for ease of reading and comparison of results, the data related to example 3.

Tabela 1 - Caracterizaçao dos carvões activados ** Table 1 - Characterization of activated carbons **

Ensaio n° Test No. Tpa (°C)T pa (° C) -1- * * Lpa (min.)-1- * * L pa (min) Área BET (m2.g_1)BET area (m 2 .g _1 ) Volume poroso (cm3. g~2)Porous volume (cm 3. G ~ 2 ) Volume dos microporos (cm3. g~2)Micropore volume (cm 3. G ~ 2 ) Rendimento (%) Yield (%) 1 1 700 700 60 60 475 475 0,27 0.27 0,20 0.20 17,2 17.2 2 2 750 750 60 60 633 633 0,41 0.41 0,24 0.24 19,0 19.0 3 3 800 800 30 30 515 515 0,28 0.28 0,22 0.22 12, 4 12.4 4 (Ex.3) 4 (Ex.3) 800 800 60 60 801 801 0.54 0.54 0,30 0.30 10, 4 10, 4 5 5th 800 800 90 90 810 810 0,56 0.56 0,29 0.29 6,5 6.5 6 6th 850 850 60 60 496 496 0,33 0.33 0,19 0.19 2,3 2,3 7 7th 900 900 60 60 ___* ___ * ___* ___ * ___* ___ * 0,0 0.0

* - apenas se obtiveram cinzas ** - nao inclui a rampa de aquecimento até à temperatura final do passo de pirólise/activação.* - only ash obtained ** - does not include heating ramp to final pyrolysis / activation step temperature.

Exemplo 5 material resultante do primeiro passo descrito no exemplo 3 foi agitado durante um certo tempo (ta) em contacto com uma solução aguosa do agente activante.Example 5 Material resulting from the first step described in Example 3 was stirred for a time (t a ) in contact with an aqueous solution of the activating agent.

Após remoção do excesso de líguido por secagem a 110 °C, o material impregnado resultante foi sujeito a um passo de pirólise com uma rampa de aguecimento (Tx) até atingir uma temperatura (Ta) gue se manteve depois constante durante um intervalo de tempo (ta) ·After removal of excess liquid by drying at 110 ° C, the resulting impregnated material was subjected to a pyrolysis step with a take-up ramp (T x ) until reaching a temperature (T a ) which then remained constant over time (t a ) ·

O material resultante foi moído, lavado com água, para remover o excesso de agente activante, e seco a uma temperatura de 110 °C. A tabela 2 especifica as condições experimentais utilizadas e os resultados obtidos são apresentados na tabela 3.The resulting material was milled, washed with water to remove excess activating agent, and dried at a temperature of 110 ° C. Table 2 specifies the experimental conditions used and the results obtained are presented in table 3.

Tabela 2 -activaçao guímica - condições experimentaisTable 2 - chemical activation - experimental conditions

Ensaio n° Test No. Agente activante Activating Agent Porporção mássica precursor: activante Precursor mass portion: activator ti (horas) you (hours) T * -1- X (°C/min)T * - 1 - X (° C / min) Ta (°C)T a (° C) ta (horas)t a (hours) 1 1 K2CO3 K 2 CO 3 1:1 1: 1 24 24 10 10 700 700 1 1 2 2 K2CO3 K2CO3 1: 2 1: 2 24 24 10 10 700 700 1 1 3 3 K2CO3 K2CO3 1:1 1: 1 24 24 10 10 800 800 1 1 4 4 KOH KOH 1:1 1: 1 2 2 10 10 700 700 1 1 5 5th KOH KOH 1:2 1: 2 2 2 10 10 700 700 1 1 6 6th KOH KOH 1:1 1: 1 2 2 10 10 800 800 1 1

* - Tx: taxa de aguecimento até atingir a temperatura Ta * - T x : heat up rate until reaching temperature T a

Tabela 3 -activaçao química - caracterizaçao dos carvões obtidosTable 3 - chemical activation - characterization of the obtained coals

Ensaio n° Test No. Área BET (m2.g_1)BET area (m 2 .g _1 ) Volume poroso (cm3. g~2)Porous volume (cm 3. G ~ 2 ) Volume dos microporos (cm3. g~2)Micropore volume (cm 3. G ~ 2 ) Rendimento (%) Yield (%) 1 1 617 617 0,29 0.29 0,27 0.27 35,2 35.2 2 2 604 604 0,30 0.30 0,26 0.26 34,6 34.6 3 3 907 907 0,42 0.42 0,40 0.40 27,5 27.5 4 4 729 729 0,35 0.35 0,32 0.32 22,9 22.9 5 5th 874 874 0, 41 0.41 0,38 0.38 5,9 5.9 6 6th 948 948 0,47 0.47 0,41 0.41 24,5 24.5

Verificou-se que o carvão activado resultante apresenta propriedades texturais semelhantes às que se obtêm quando se submete directamente a cortiça a um processo de activação química.The resulting activated carbon has been found to have textural properties similar to those obtained by directly subjecting cork to a chemical activation process.

Lisboa, 13 de Novembro de 2012Lisbon, November 13, 2012

Claims (12)

REIVINDICAÇÕES 1. Processo de produção de carvão activado a partir de material de cortiça, por activação física, caracterizado por compreender os passos de:1. Process of producing activated carbon from cork material by physical activation, comprising the steps of: pré-activação do material de cortiça, numa atmosfera compreendendo vapor de água, a uma temperatura de 350 a 400 °C, durante um período de tempo de 15 a 50 minutos; e, pirólise/activação do produto obtido no passo de pré activação, numa atmosfera consistindo em azoto e vapor de água, a uma temperatura de 750 a 850 °C, durante um período de tempo de 30 a 90 minutos.pre-activating the cork material in an atmosphere comprising water vapor at a temperature of 350 to 400 ° C for a period of 15 to 50 minutes; and pyrolysis / activation of the product obtained in the pre-activation step in an atmosphere consisting of nitrogen and water vapor at a temperature of 750 to 850 ° C over a period of 30 to 90 minutes. Processo de Process of acordo wake up com with a reivindicação the claim 1, caracterizado por 1, characterized by compreender understand ainda still um one passo de arrefecimento cooling step do material of material obtido no obtained in passo step de in pré-activaçao pre-activation até à to the temperatura temperature ambiente. environment.
3.3 Processo de acordo com a reivindicaçãoProcess according to claim 1 ou1 or
2, caracterizado por compreender ainda um passo de arrefecimento do material obtido no passo de pirólise/activaçao, em atmosfera inerte, até à temperatura ambiente.2, further comprising a step of cooling the material obtained in the pyrolysis / activation step under inert atmosphere to room temperature. 4.4 Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material de cortiça ser seleccionado do grupo compreendendo cortiça granulada, bocados, refugo e desperdícios de outras operações de processamento industrial, granulado resultante da trituração da falca e suas combinações.Process according to claim 1, characterized in that the cork material is selected from the group comprising granulated cork, bits, scrap and waste from other industrial processing operations, granules resulting from the crushing of the falk and combinations thereof. 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura do passo de pré-activação ser 380 °C.Process according to Claim 1, characterized in that the temperature of the pre-activation step is 380 ° C. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o passo de pré-activação decorrer num periodo de tempo de 19 a 23 minutos.Process according to Claim 1, characterized in that the pre-activation step takes place within a period of 19 to 23 minutes. 7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no passo de pré-activação a relação entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça estar compreendida entre 1,2:1 e 5,5:1.Process according to Claim 1, characterized in that in the pre-activation step the ratio of the total water vapor mass to the cork material mass is between 1.2: 1 and 5.5: 1. 8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a atmosfera gasosa do passo de pré-activação compreender azoto e vapor de água com uma proporção mássica de N2:H2O de 2:1 a 3:1.Process according to Claim 1, characterized in that the gaseous atmosphere of the pre-activation step comprises nitrogen and water vapor having a mass ratio of N 2: H 2 O from 2: 1 to 3: 1. 9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura do passo de pirólise/activação ser de 800 °C.Process according to Claim 1, characterized in that the temperature of the pyrolysis / activation step is 800 ° C. 10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o passo de pirólise/activação decorrer num periodo de tempo de 60 a 90 minutos.Process according to Claim 1, characterized in that the pyrolysis / activation step takes place within 60 to 90 minutes. 11. Processo de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o passo de pirólise/activação decorrer num periodo de tempo de 60 minutos.Process according to the preceding claim, characterized in that the pyrolysis / activation step takes place within 60 minutes. 12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a atmosfera gasosa do passo de pirólise/activação consistirProcess according to Claim 1, characterized in that the gaseous atmosphere of the pyrolysis / activation step consists of em azoto e vapor de 2:1 a 3:1. in nitrogen and steam from 2: 1 to 3: 1. água Water numa proporção mássica in a mass ratio de N2:H2O deof N 2 : H 2 O of 13. Processo de 13. Process of acordo wake up com a with the reivindicação claim anterior, previous, caracterizado featured por per a The atmosfera atmosphere gasosa do gaseous passo de step of
pirólise/activaçao consistir em azoto e vapor de água numa proporção mássica de 2,7:1.pyrolysis / activation consists of nitrogen and water vapor in a mass ratio of 2.7: 1.
14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no passo de pirólise/activação a relação entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça estar compreendida entre 1,5:1 e 4,8:1.Process according to Claim 1, characterized in that in the pyrolysis / activation step the ratio between the total water vapor mass and the cork material mass is between 1.5: 1 and 4.8: 1. 15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender os passos de:Process according to Claim 1, characterized in that it comprises the steps of: a) pré-activação do material de cortiça com vapor de água, nas condições de:(a) pre-activation of the cork material with water vapor under the conditions of: • temperatura do vapor de água de 380 °C;• water vapor temperature of 380 ° C; • tempo de contacto de 21 minutos;• contact time of 21 minutes; • proporção entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça de 4,3:1;• ratio between the total mass of water vapor and the mass of cork material of 4.3: 1; b) arrefecimento do material obtido no passo a) até à temperatura ambiente;b) cooling the material obtained in step a) to room temperature; c) elevação da temperatura, com uma taxa de aquecimento de 10 °C/min, até uma temperatura de 800 °C;c) temperature rise with a heating rate of 10 ° C / min to a temperature of 800 ° C; d) pirólise/activação do produto obtido no passo b) , numa atmosfera consistindo em azoto e vapor de água, nas seguintes condições:d) pyrolysis / activation of the product obtained in step b) in an atmosphere consisting of nitrogen and water vapor under the following conditions: • temperatura de 800 °C;• temperature of 800 ° C; • tempo de contacto de 60 minutos;• 60 minute contact time; • proporção entre o caudal mássico de azoto e o caudal mássico de vapor de água de 2,7:1;• ratio of nitrogen mass flow to 2.7: 1 water vapor mass flow rate; • proporção entre a massa total de vapor de água e a massa de material de cortiça alimentada ao passo a) de 3,4:1.• ratio of the total mass of water vapor to the mass of cork material fed in step a) of 3.4: 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5946342A (en) * 1998-09-04 1999-08-31 Koslow Technologies Corp. Process and apparatus for the production of activated carbon

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