RU2023662C1

RU2023662C1 - Method of modified activated carbon producing

Info

Publication number: RU2023662C1
Application number: RU93045350A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Тамамьян; В.П. Голубев; М.Н. Солин; В.М. Мухин
Original assignee: Дзержинское производственное объединение "Заря"
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: granules of activated carbon are impregnated with 0.15-0.35 wt.-% aqueous solution of silver nitrate at 30-50 C for 10-15 min and dried by gas-air mixture at 150-200 C. EFFECT: improved method of activated carbon preparing. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к получению модифицированных солями металлов активных углей (а.у.), имеющих повышенную сорбционную способность по хлорорганическим соединениям при очистки воды. The invention relates to the production of activated carbons (a.u.) modified with metal salts having an increased sorption capacity for organochlorine compounds in water treatment.

Известен способ получения модифицированного активного угля, включающий обработку а. у. сначала гидрогелем алюмосиликата натрия, а затем раствором сульфата аммония, последующую промывку водой, сушку, обработку 15-30%-ным раствором серной кислоты и прокалку в инертной атмосфере при 800-1050К, в результате чего получают а.у. с оболочкой из алюмосиликатного состава. A known method of producing modified activated carbon, including processing a. at. first, with hydrogel of sodium aluminosilicate, and then with a solution of ammonium sulfate, followed by washing with water, drying, treatment with a 15-30% solution of sulfuric acid and calcining in an inert atmosphere at 800-1050K, resulting in an a.u. with a shell made of aluminosilicate composition.

Недостатком известного способа получения модифицированного а.у. является сложность проведения технологического процесса и низкая активность сорбента в жидкой фазе. The disadvantage of this method of obtaining modified a.u. the complexity of the process and the low activity of the sorbent in the liquid phase.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения модифицированного а.у., включающий пропитку в вакууме гранул а.у. раствором соли металла из I-VII групп и их сушку. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of obtaining a modified a.u., including impregnation of a.u. granules in a vacuum a solution of a metal salt from groups I-VII and their drying.

Недостатком известного способа является невысокая активность модифицированного сорбента по хлорорганическим веществам при очистке воды. The disadvantage of this method is the low activity of the modified sorbent for organochlorine substances in water treatment.

Целью изобретения является повышение сорбционной способности получаемого модифицированного а.у. по хлорорганическим соединениям при очистке воды. The aim of the invention is to increase the sorption ability of the obtained modified a.u. organochlorine compounds in water treatment.

Особое внимание к очистке воды от хлорорганических соединений (хлорбензол, дихлорэтан, метиленхлорид, перхлорэтилен и др.), связано с тем обстоятельством, что эти соединения являются особо токсичными как для окружающей среды, так и человека. Например, они могут образовываться при хлорировании питьевой воды и поступать в водопроводную сеть. Particular attention to the purification of water from organochlorine compounds (chlorobenzene, dichloroethane, methylene chloride, perchlorethylene, etc.) is associated with the fact that these compounds are especially toxic to both the environment and humans. For example, they can form during the chlorination of drinking water and enter the water supply network.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитку гранул активного угля раствором соли серебра при 30-50^оС в течение 10-15 мин и сушку гранул газовоздушной смесью при 150-200^оС, причем в качестве раствора соли серебра используют раствор нитрата серебра с концентрацией 0,15-0,35 мас.%.The goal is achieved by a method comprising impregnating the granules of activated carbon with a solution of silver salt at 30-50 ^{° C} for 10-15 min and drying the granules of the gas-air mixture at 150-200 ^{° C,} and as the silver salt solution is a silver nitrate solution with a concentration 0.15-0.35 wt.%.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

При модифицировании активного угля солями металлов стадии пропитки и сушки являются определяющими для формирования сорбционных свойств получаемого сорбента. When modifying activated carbon with metal salts, the impregnation and drying stages are crucial for the formation of the sorption properties of the resulting sorbent.

Многочисленными экспериментами показано, что для получения равномерного распределения металла по пористой структуре важно выдержать как продолжительность, так и температурный режим стадии пропитки, а также обеспечить оптимальные условия сушки, что благоприпятствует формированию активных комплексов на поверхности пор активного угля. Numerous experiments have shown that in order to obtain a uniform distribution of the metal over the porous structure, it is important to maintain both the duration and temperature conditions of the impregnation stage, as well as to provide optimal drying conditions, which prevents the formation of active complexes on the pore surface of activated carbon.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Берут гранулированный активный уголь с диаметром гранул 0,8-3,5 мм и суммарной пористостью 0,70-1,4 см³/г и помещают его в пропиточный аппарат типа бетономешалки. Затем готовят в отдельном реакторе раствор нитрата серебра с концентрацией 0,15-0,35 мас.% путем растворения соли в дистиллированной воде или конденсате. Включают пропиточный аппарат и прибавляют к активному углю пропиточный раствор из расчета 0,5-0,7 л раствора на 1 кг а.у., что соответствует введению в пропитываемый уголь 0,063±0,018 мас.% нитрата серебра. Пропитку осуществляют при температуре 30-50^оС в течение 10-15 мин.Take granular activated carbon with a diameter of granules of 0.8-3.5 mm and a total porosity of 0.70-1.4 cm ³ / g and place it in an impregnation apparatus such as a concrete mixer. Then a silver nitrate solution is prepared in a separate reactor with a concentration of 0.15-0.35 wt.% By dissolving the salt in distilled water or condensate. The impregnation apparatus is turned on and the impregnation solution is added to the active carbon at the rate of 0.5-0.7 L of solution per 1 kg of a.u., which corresponds to the introduction of 0.063 ± 0.018 wt.% Silver nitrate into the impregnated carbon. The impregnation is carried out at a temperature of 30-50 ^about C for 10-15 minutes

Затем пропитанный уголь выгружают и направляют в печь кипящего слоя, (КС) где осуществляет его сушку газовоздушной смесью при температуре 150-200^оС с целью создания на угле активных форм серебра и удаления излишней влаги. Скорость подачи угля при сушке 500-700 кг/ч. Массовая доля серебра в готовом модифицированном активном угле составляет 0,03-0,10 мас.%. Общий выход готового продукта 92-98%.The impregnated coal is discharged and fed to a fluidized bed furnace, (COP) where it carries out the drying gas-air mixture at a temperature of 150-200 ^{° C} to create active forms of carbon and silver remove excess moisture. The coal feed rate during drying is 500-700 kg / h. Mass fraction of silver in the finished modified activated carbon is 0.03-0.10 wt.%. The total yield of the finished product is 92-98%.

П р и м е р 1. Берут 10 кг активного угля АГ-3 (ГОСТ 20464-75) с диаметром гранул 1,7 мм и суммарной пористостью 0,80 см³/г и помещают его в пропиточный аппарат. Готовый раствор нитрата серебра с концентрацией 0,15 мас.% путем растворения AgNO₃ в дистиллированной воде. Включают пропиточный аппарат и прибавляют раствор нитрата серебра из расчета 0,65 л раствора на 1 кг активного угля. Пропитку осуществляют при 30^оС в течение 15 мин. Затем пропитанный уголь выгружают и направляют в печь КС, где осуществляют его сушку газовоздушной смесью при температуре 150^оС до остаточного содержания влаги не более 5 мас.%.PRI me R 1. Take 10 kg of activated carbon AG-3 (GOST 20464-75) with a diameter of granules of 1.7 mm and a total porosity of 0.80 cm ³ / g and place it in an impregnation apparatus. The finished solution of silver nitrate with a concentration of 0.15 wt.% By dissolving AgNO ₃ in distilled water. The impregnation apparatus is turned on and a silver nitrate solution is added at the rate of 0.65 l of solution per 1 kg of activated carbon. The impregnation is carried out at 30 ^about C for 15 minutes The impregnated coal is discharged and fed into the furnace of the COP, it is carried out wherein the drying gas-air mixture at a temperature of 150 ° ^C to a residual moisture content of not more than 5 wt.%.

Полученный модифицированный активный уголь имеет сорбционную способность при очистке воды по дихлорэтану 96 мг/г, а по перхлорэтилену 145 мг/г. The obtained modified activated carbon has a sorption capacity for water purification by dichloroethane of 96 mg / g, and by perchlorethylene of 145 mg / g.

П р и м е р 2. Проведение процесса как в примере 1, за исключением того, что берут раствор нитрата серебра с концентрацией 0,35 мас.%, а пропитку осуществляют при 50^оС в течение 10 мин. Сушку газовоздушной смесью проводят при 200^оС.PRI me R 2. The process as in example 1, except that they take a solution of silver nitrate with a concentration of 0.35 wt.%, And the impregnation is carried out at 50 ^about C for 10 minutes Drying with a gas mixture is carried out at 200 ^about C.

Полученный модифицированный активный уголь имеет сорбционную способность при очистке воды по дихлорэтану 85 мг/г, а по перхлорэтилену 152 мг/г. The obtained modified activated carbon has a sorption capacity for water purification by dichloroethane of 85 mg / g, and by perchlorethylene of 152 mg / g.

П р и м е р 3. Проведение процесса как в примере 1 за исключением того, что берут раствор нитрата серебра с концентрацией 0,25 мас.%, а пропитку осуществляют при 40^оС в течение 12 мин. Сушку газовоздушной смесью проводят при 180^оС.PRI me R 3. The process as in example 1 except that they take a solution of silver nitrate with a concentration of 0.25 wt.%, And the impregnation is carried out at 40 ^about C for 12 minutes The air-gas mixture is dried at 180 ^about C.

Полученный модифицированный а. у. имел сорбционную активность при очистке воды по дихлорэтану 102 мг/г, а по перхлорэтилену 159 мг/г. The resulting modified a. at. had sorption activity in water purification by dichloroethane 102 mg / g, and by perchlorethylene 159 mg / g.

В таблице представлены примеры 4-18, полученные аналогично примеру 1, показывающие влияние режимов пропитки и сушки на сорбционную способность модифицированного а.у. при очистке воды от дихлорэтана и перхлорэтилена. The table presents examples 4-18, obtained analogously to example 1, showing the influence of the impregnation and drying modes on the sorption capacity of the modified a.u. when cleaning water from dichloroethane and perchlorethylene.

Условия испытаний: концентрация в воде составляла: дихлорэтана 40 мг/л; перхлорэтилена 20 мг/л. Температура 20^оС; продолжительность адсорбции - 1 ч. Навеска модифицированного а.у. - 5 г.Test conditions: concentration in water was: dichloroethane 40 mg / l; perchlorethylene 20 mg / l. Temperature 20 ^о С; adsorption duration - 1 h. A portion of the modified a.u. - 5 g.

Как следует из данных таблицы, при осуществлении пропитки гранул угля раствором нитрата серебра при 30-50^оС в течение 10-15 мин и последующей сушке в газовоздушной среде при 150-200^оС достигается повышение адсорбционной способности на 35-40% по дихлорэтану и на 18-20% по перхлорэтилену.As follows from the table, in the implementation of impregnating granules of coal silver nitrate solution at 30-50 ^{° C} for 10-15 minutes and subsequent drying in the air-gas atmosphere at 150-200 ^{° C} is achieved an increase in the adsorption capacity of 35-40% and dichloroethane 18-20% perchlorethylene.

При температуре ниже 30^оС и времени пропитки менее 10 мин не происходит проникновение молекул серебра внутрь объема мезопор, где они дают наименьшее количество комплексов серебра, не блокируя объем микропор с другой стороны, при температуре выше 50^оС и времени пропитки более 15 мин происходит проникновение молекул серебра не только в объем мезопор и в объем сорбирующих микропор. Причем в обоих случаях происходит падение суммарной сорбционной способности по хлорорганическим веществам.At temperatures below 30 ^{° C} and the infiltration time less than 10 minutes, there is no penetration of silver molecules into the volume of mesopores, where they give the least amount of silver complexes, without blocking the micropore volume on the other hand, at temperatures above 50 ^{° C} and the impregnation time of over 15 minutes occurs penetration of silver molecules not only into the volume of mesopores and into the volume of sorbing micropores. Moreover, in both cases, the total sorption capacity for organochlorine substances decreases.

Если температура сушки выше 200^оС, то происходит поверхностный обгар угля и разрушение его пористой микроструктуры, а при температуре ниже 150^оС не удается полностью уладить влагу из объема сорбирующих пор, что также является причиной снижения сорбционной способности модифицированного активного угля.If the drying temperature is higher than ^{200 °} C, the coal surface occurs ablation and the destruction of its porous microstructure, and at a temperature below 150 ° ^C fails to completely settle sorbing moisture from the pore volume that is also the reason for the decrease of the sorption capacity of the modified active carbon.

Опытным путем установлено, что оптимальной концентрацией соли нитрата серебра в пропиточном растворе является 0,15-0,35 мас.%. При концентрации ниже 0,15 мас. % не удается создать необходимое количество активных комплексов серебра на поверхности пор угля, а при концентрации выше 0,35 мас.% уже происходит частичная блокировка сорбирующего объема микропор. Активные комплексы серебра на поверхности а.у. частично разлагают большие молекулы хлорорганических соединений, чем повышают степень поглощения их из водного раствора. It has been experimentally established that the optimal concentration of silver nitrate salt in the impregnating solution is 0.15-0.35 wt.%. At a concentration below 0.15 wt. % it is not possible to create the necessary amount of active silver complexes on the surface of the pores of coal, and at a concentration above 0.35 wt.%, a partial blocking of the sorbing volume of micropores already occurs. Active silver complexes on the surface of a.u. partially decompose large molecules of organochlorine compounds, which increase their degree of absorption from an aqueous solution.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING MODIFIED ACTIVE COAL, including impregnation of activated carbon granules with silver salt solution and their drying, characterized in that the impregnation is carried out at 30 - 50 ^o С for 10 - 15 min, and drying is carried out with a gas-air mixture at 150 - 200 ^o С .

2. The method according to claim 1, characterized in that an aqueous solution of silver nitrate with a concentration of 0.15-0.35 wt.% Is used as a silver salt solution.