Claims (45)
1. Зернистый углеродный материал, который может быть получен из возобновляемого сырья, в частности, из лигносодержащей биомассы, характеризуемый:1. Granular carbon material, which can be obtained from renewable raw materials, in particular from ligno-containing biomass, characterized by:
содержанием 14C, которое соответствует содержанию в возобновляемом сырье, предпочтительно более 0,20 Бк/г углерода, особенно предпочтительно более 0,23 Бк/г углерода, но предпочтительно в любом случае меньше 0,45 Бк/г углерода;a 14 C content which corresponds to a content in the renewable raw material, preferably more than 0.20 Bq/g carbon, particularly preferably more than 0.23 Bq/g carbon, but preferably in any case less than 0.45 Bq/g carbon;
содержанием углерода в расчете на беззольное сухое вещество от 60 мас.% до 80 мас.%, предпочтительно от 65 мас.% до 75 мас.%;a carbon content in terms of ashless dry matter from 60 wt.% to 80 wt.%, preferably from 65 wt.% to 75 wt.%;
STSA-поверхностью от по меньшей мере 5 м2/г и до максимум 200 м2/г, предпочтительно от 8 м2/г до 100 м2/г; иSTSA surface from at least 5 m 2 /g to a maximum of 200 m 2 /g, preferably from 8 m 2 /g to 100 m 2 /g; And
коэффициентом маслопоглощения (OAN) от 50 мл/100г до 150 мл/100г.oil absorption coefficient (OAN) from 50 ml/100g to 150 ml/100g.
2. Зернистый углеродный материал по п. 1, отличающийся тем, что его поверхность по БЭТ отличается от его STSA-поверхности не более чем на 20%.2. A granular carbon material according to claim 1, characterized in that its BET surface differs from its STSA surface by no more than 20%.
3. Зернистый углеродный материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что 15%-ная суспензия зернистого углеродного материала в дистиллированной воде имеет электропроводность менее 5 мСм/см, предпочтительно менее 3 мСм/см и особенно предпочтительно менее 2 мСм/см.3. A granular carbon material according to claim 1 or 2, characterized in that a 15% suspension of the granular carbon material in distilled water has an electrical conductivity of less than 5 mS/cm, preferably less than 3 mS/cm and particularly preferably less than 2 mS/cm.
4. Зернистый углеродный материал по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что 15%-ная суспензия зернистого углеродного материала в дистиллированной воде имеет значение pH >6, предпочтительно >7.4. A granular carbon material according to one of the preceding claims, characterized in that a 15% suspension of the granular carbon material in distilled water has a pH value of >6, preferably >7.
5. Зернистый углеродный материал по одному из предыдущих пунктов, отличающийся отношением сигналов D/G в спектре комбинационного рассеяния от 0,20 до 0,90, предпочтительно от 0,40 до 0,75.5. A granular carbon material according to one of the preceding claims, characterized by a signal ratio D/G in the Raman spectrum from 0.20 to 0.90, preferably from 0.40 to 0.75.
6. Зернистый углеродный материал по одному из предыдущих пунктов, отличающийся низкой растворимостью в щелочном растворе.6. Granular carbon material according to one of the previous claims, characterized by low solubility in an alkaline solution.
7. Зернистый углеродный материал по одному из предыдущих пунктов, отличающийся STSA-поверхностью от 8 м2/г до 100 м2/г.7. Granular carbon material according to one of the preceding claims, characterized by an STSA surface of 8 m 2 /g to 100 m 2 /g.
8. Зернистый углеродный материал по одному из предыдущих пунктов, отличающийся значением D90 гранулометрического Q3-распределения менее 30 мкм, предпочтительно менее 20 мкм.8. A granular carbon material according to one of the preceding claims, characterized by a D90 value of the particle size distribution Q3 less than 30 µm, preferably less than 20 µm.
9. Способ получения зернистого углеродного материала по одному из предыдущих пунктов путем многоступенчатого, в частности, четырехступенчатого процесса гидротермальной обработки, в частности, гидротермальной карбонизации возобновляемого сырья, в частности, возобновляемого сырья с долей лигнина Класона более 80%, в соответствии с которым9. A method for producing a granular carbon material according to one of the preceding claims by a multi-stage, in particular four-stage hydrothermal treatment process, in particular, hydrothermal carbonization of renewable raw materials, in particular renewable raw materials with a Clason lignin content of more than 80%, according to which
на первом этапе готовят содержащую возобновляемое сырье жидкость,in the first step, a liquid containing renewable raw materials is prepared,
которую на втором этапе подвергают гидротермальной обработке при температуре от 150°C до 250°C,which in the second stage is subjected to hydrothermal treatment at a temperature of from 150°C to 250°C,
на третьем этапе твердое вещество, полученное в результате гидротермальной обработки, в основном отделяют от жидкости, иin the third step, the solid obtained from the hydrothermal treatment is mainly separated from the liquid, and
на четвертом этапе остаточное влагосодержание твердого вещества по существу удаляют сушкой, получая в результате зернистый углеродный материал,in the fourth step, the residual moisture content of the solid is substantially removed by drying, resulting in a particulate carbon material,
отличающийся тем, что STSA-поверхность и параметр OAN зернистого углеродного материала, полученного на четвертом этапе, регулируют путем взаимного согласованияcharacterized in that the STSA surface and the OAN parameter of the granular carbon material obtained in the fourth stage are regulated by mutual agreement
концентрации органического сухого вещества возобновляемого сырья в жидкости, содержащей возобновляемое сырье,concentration of organic dry matter of renewable raw materials in a liquid containing renewable raw materials,
значения pH жидкости, содержащей возобновляемое сырье,pH values of a liquid containing renewable raw materials,
концентрации неорганических ионов в жидкости, содержащей возобновляемое сырье,concentration of inorganic ions in a liquid containing renewable raw materials,
температуры гидротермальной обработки иhydrothermal treatment temperature and
времени пребывания на гидротермальной обработкеresidence time in hydrothermal treatment
и в результате устанавливают STSA-поверхность от по меньшей мере 5 м2/г и до максимум 200 м2/г и параметр OAN от по меньшей мере 50 мл/100г и до максимум 150 мл/100г.and as a result, the STSA surface is set from at least 5 m 2 /g to a maximum of 200 m 2 /g and the OAN parameter from at least 50 ml/100 g to a maximum of 150 ml/100 g.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что возобновляемое сырье на первом этапе полностью растворяют в жидкости, содержащей возобновляемое сырье.10. Method according to claim 9, characterized in that the renewable raw material is completely dissolved in the liquid containing the renewable raw material in the first step.
11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что возобновляемое сырье на первом этапе не полностью растворяют в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, но при этом11. The method according to claim 9, characterized in that the renewable raw material in the first stage is not completely dissolved in the liquid containing the renewable raw material, but at the same time
концентрацию органического сухого вещества возобновляемого сырья в жидкости, содержащей возобновляемое сырье,concentration of organic dry matter of renewable raw materials in a liquid containing renewable raw materials,
значение pH жидкости, содержащей возобновляемое сырье, иthe pH value of a liquid containing renewable raw materials, and
концентрацию неорганических ионов в жидкости, содержащей возобновляемое сырье,the concentration of inorganic ions in a liquid containing renewable raw materials,
устанавливают так, чтобы возобновляемое сырье из-за повышения температуры во время гидротермальной обработки на втором этапе сначала полностью растворилось, перед тем как на втором этапе образуется твердое вещество, отделяемое на третьем этапе.set so that the renewable feedstock, due to the rise in temperature during the hydrothermal treatment in the second stage, is first completely dissolved before the second stage forms a solid separated in the third stage.
12. Способ по пп. 9, 10 или 11, отличающийся тем, что способ осуществляют в непрерывном режиме, причем технологические условия гидротермальной обработки на втором этапе сохраняют постоянными, а на первом этапе осуществляют непрерывное регулирование значения pH и проводимости жидкости, содержащей возобновляемое сырье.12. The method according to paragraphs. 9, 10 or 11, characterized in that the method is carried out in a continuous mode, and the technological conditions of the hydrothermal treatment in the second stage are kept constant, and in the first stage, the pH value and conductivity of the liquid containing renewable raw materials are continuously adjusted.
13. Способ по пп. 9, 10 или 11 и 12, отличающийся тем, что температуру и время пребывания на втором этапе устанавливают таким образом, что для достижения STSA-поверхности от 5 м2/г до 200 м2/г и значения OAN от 50 мл/100г до 150мл/100г13. The method according to paragraphs. 9, 10 or 11 and 12, characterized in that the temperature and residence time in the second stage are set in such a way that in order to achieve an STSA surface from 5 m 2 /g to 200 m 2 /g and an OAN value from 50 ml/100 g to 150ml/100g
требуется немного более высокая концентрация неорганических ионов, чем получается сначала после установки содержания органических сухих веществ возобновляемого сырья в содержащей его жидкости и установки значения pH,a slightly higher concentration of inorganic ions is required than is obtained initially after setting the organic solids content of the renewable feedstock in the liquid containing it and setting the pH value,
затем предпринимают дальнейшее повышение концентрации неорганических ионов путем добавления солей до тех пор, пока не будет достигнута измеряемая через проводимость концентрация неорганических ионов, подходящая для условий процесса на втором этапе.a further increase in the concentration of inorganic ions is then undertaken by adding salts until a concentration of inorganic ions, measured via conductivity, suitable for the process conditions in the second step, is reached.
14. Способ по пп. 9, 10 или 11 и 12-13, отличающийся тем, что установку концентрации органического сухого вещества возобновляемого сырья в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, значения pH жидкости, содержащей возобновляемое сырье, и/или концентрации неорганических ионов в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, осуществляют на первом этапе.14. The method according to paragraphs. 9, 10 or 11 and 12-13, characterized in that setting the concentration of organic dry matter of renewable raw materials in the liquid containing renewable raw materials, the pH value of the liquid containing renewable raw materials, and/or the concentration of inorganic ions in the liquid containing renewable raw materials is carried out at the first stage.
15. Способ по пп. 9, 10 или 11 и 12-13, отличающийся тем, что установку концентрации органического сухого вещества возобновляемого сырья в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, значения pH жидкости, содержащей возобновляемое сырье, и/или концентрации неорганических ионов в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, осуществляют на первом этапе и на втором этапе.15. The method according to paragraphs. 9, 10 or 11 and 12-13, characterized in that setting the concentration of organic dry matter of renewable raw materials in the liquid containing renewable raw materials, the pH value of the liquid containing renewable raw materials, and/or the concentration of inorganic ions in the liquid containing renewable raw materials is carried out in the first stage and in the second stage.
16. Способ по пп. 9, 10 или 11 и 12-13, отличающийся тем, что установку концентрации органического сухого вещества возобновляемого сырья в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, значения pH жидкости, содержащей возобновляемое сырье, и/или концентрации неорганических ионов в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, осуществляют на втором этапе.16. The method according to paragraphs. 9, 10 or 11 and 12-13, characterized in that setting the concentration of organic dry matter of renewable raw materials in the liquid containing renewable raw materials, the pH value of the liquid containing renewable raw materials, and / or the concentration of inorganic ions in the liquid containing renewable raw materials, is carried out at the second stage.
17. Способ по п. 15 или 16, отличающийся тем, что возобновляемое сырье в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, на первом этапе полностью растворяют, и образование желаемых тонкодисперсных частиц во время гидротермальной обработки на втором этапе происходит не только благодаря желаемым технологическим условиям, но также благодаря повышению концентрации органического сухого вещества возобновляемого сырья в жидкости, содержащей возобновляемое сырье, снижению значения pH жидкости, содержащей возобновляемое сырье, или повышению концентрации неорганических ионов в жидкости, содержащей возобновляемое сырье.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the renewable raw material is completely dissolved in the liquid containing the renewable raw material in the first stage, and the formation of the desired fine particles during the hydrothermal treatment in the second stage occurs not only due to the desired technological conditions, but also by increasing the organic dry matter concentration of the renewable feedstock in the fluid containing the renewable feedstock, lowering the pH value of the fluid containing the renewable feedstock, or increasing the concentration of inorganic ions in the fluid containing the renewable feedstock.
18. Способ по пп. 9, 10 или 11 и 12-13, 14, или 15, или 16 и 17, отличающийся тем, что после завершения образования желаемых тонкодисперсных частиц на втором этапе осуществляют снижение концентрации органического сухого вещества в жидкости, содержащей зернистый углеродный материал, повышение значения pH жидкости, содержащей зернистый углеродный материал, или снижение концентрации неорганических ионов в жидкости, содержащей зернистый углеродный материал.18. The method according to paragraphs. 9, 10 or 11 and 12-13, 14, or 15, or 16 and 17, characterized in that after the completion of the formation of the desired fine particles in the second stage, the concentration of organic dry matter in the liquid containing granular carbon material is reduced, the pH value is increased liquid containing particulate carbon material, or reducing the concentration of inorganic ions in a liquid containing particulate carbon material.
19. Применение зернистого углеродного материала по п. 1 в полимерных смесях.19. The use of granular carbon material according to claim 1 in polymer blends.
20. Полимерная смесь, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один зернистый углеродный материал по одному из пп. 1-8 и по меньшей мере один полимер.20. Polymer mixture, characterized in that it contains at least one granular carbon material according to one of paragraphs. 1-8 and at least one polymer.
21. Резиновая смесь, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один зернистый углеродный материал по одному из пп. 1-8, по меньшей мере один каучук и по меньшей мере один связующий реагент.21. Rubber compound, characterized in that it contains at least one granular carbon material according to one of paragraphs. 1-8, at least one rubber and at least one binding agent.
22. Пластическая масса, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один зернистый углеродный материал по одному из пп. 1-8, по меньшей мере одну пластмассу и по меньшей мере один промотор адгезии.22. Plastic mass, characterized in that it contains at least one granular carbon material according to one of paragraphs. 1-8 at least one plastic and at least one adhesion promoter.
23. Резиновая смесь, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один зернистый углеродный материал по одному из пп. 1-8, по меньшей мере один каучук и по меньшей мере один реагент, который маскирует функциональные группы углеродного материала.23. Rubber compound, characterized in that it contains at least one granular carbon material according to one of paragraphs. 1-8, at least one rubber and at least one reagent that masks the functional groups of the carbon material.
24. Резиновая смесь, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один зернистый углеродный материал по одному из пп. 1-8, а также по меньшей мере два типа эластомеров, причем зернистый углеродный материал перед соединением эластомеров сначала отдельно вводят в по меньшей мере один из этих типов эластомеров.24. Rubber compound, characterized in that it contains at least one granular carbon material according to one of paragraphs. 1-8, as well as at least two types of elastomers, wherein the particulate carbon material is first separately introduced into at least one of these types of elastomers before joining the elastomers.