RU2171139C1 - Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал и способ его регенерации - Google Patents
Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал и способ его регенерации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2171139C1 RU2171139C1 RU2000100295/12A RU2000100295A RU2171139C1 RU 2171139 C1 RU2171139 C1 RU 2171139C1 RU 2000100295/12 A RU2000100295/12 A RU 2000100295/12A RU 2000100295 A RU2000100295 A RU 2000100295A RU 2171139 C1 RU2171139 C1 RU 2171139C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activated carbon
- carbon material
- composite
- regeneration
- material according
- Prior art date
Links
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims description 122
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 184
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 20
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 18
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 35
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 32
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 15
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 15
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 12
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 5
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000001030 gas--liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- -1 hydroxyl ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino]-n-(2-methyl-6-sulfanylphenyl)-1,3-thiazole-5-carboxamide;hydrate Chemical compound O.C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1S WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- RRTCFFFUTAGOSG-UHFFFAOYSA-N benzene;phenol Chemical compound C1=CC=CC=C1.OC1=CC=CC=C1 RRTCFFFUTAGOSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- OBBCYCYCTJQCCK-UHFFFAOYSA-L copper;n,n-diethylcarbamodithioate Chemical compound [Cu+2].CCN(CC)C([S-])=S.CCN(CC)C([S-])=S OBBCYCYCTJQCCK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical group Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- MKWYFZFMAMBPQK-UHFFFAOYSA-J sodium feredetate Chemical compound [Na+].[Fe+3].[O-]C(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O MKWYFZFMAMBPQK-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/34—Regenerating or reactivating
- B01J20/3441—Regeneration or reactivation by electric current, ultrasound or irradiation, e.g. electromagnetic radiation such as X-rays, UV, light, microwaves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/34—Regenerating or reactivating
- B01J20/3416—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising free carbon, e.g. activated carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к композиционным активированным углеродным материалам и электрохимической регенерации этих материалов от органических веществ и тяжелых металлов и может быть использована для очистки жидких и газовых сред. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал для сорбционной очистки сред состоит из пористой матрицы из активированных углеродных частиц. При этом пористая матрица включает в качестве одного из компонентов частицы с одним из линейных размеров не более 30 мкм, имеет удельную объемную электропроводность 1 - 100 Ом•м. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал дополнительно содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм, электропроводные частицы либо ионообменный материал. Способ регенерации композиционного адсорбционного углеродного материала от адсорбированных веществ заключается в заполнении слоя адсорбента раствором электролита с последующим пропусканием электрического тока. Причем при заполнении слоя адсорбента раствором электролита, удельная объемная электропроводность композиционного адсорбционного углеродного материала отличается от удельной объемной электропроводности электролита не более чем на порядок, а электрический ток пропускают с удельной плотностью не менее 0,01 ампер на грамм композиционного адсорбционного углеродного материала. Изобретение позволяет достичь высокой степени регенерации от органических, как полярных, так и неполярных, веществ и ионов тяжелых металлов. 5 с. и 27 з.п. ф-лы, 4 ил.,16 табл.
Description
Группа изобретений относится к композиционным активированным углеродным материалам и электрохимической регенерации этих материалов от органических веществ и тяжелых металлов и может быть использована для очистки жидких и газовых сред.
Активированный углеродный адсорбент широко используется для очистки жидких и газовых сред от органических веществ.
Обычно активированный углеродный адсорбент используется в так называемом перколяционном методе, где жидкость или газ, содержащие органические вещества, прокачиваются через колонку, содержащую этот адсорбент. После насыщения активированного углеродного адсорбента органическими веществами, насыщенный активированный углеродный адсорбент либо заменяется на новый, а старый вывозится и/или сжигается, либо регенерируется с целью последующего использования путем нагревания его с или без пара до высокой температуры (типично от 300 до 600oC), где адсорбированные органические вещества улетучиваются и/или разрушаются. Температурная регенерация активированных углеродных адсорбентов связана с большими энергетическими затратами, деградацией (до 5-10%) активированной поверхности при каждой регенерации и с использованием дорогостоящего высокотемпературного оборудования, либо химической или электрохимической регенерацией адсорбента. Химические процессы регенерации активированных углеродных адсорбентов также на 10-15% приводят к деградации (к блокированию активного углерода).
Известны методы электрохимической регенерации (десорбции) активированных углеродных адсорбентов, в основном активированных углей в гранулированной или порошкообразной форме.
Патент N 3730885, США (опубликован 1 мая 1973 года) описывает метод электрохимической регенерации активированного углерода путем создания разности потенциала между поверхностью активированного углеродного адсорбента, насыщенного органическими веществами и раствором для десорбции. Авторы патента N 3730885 описывают десорбцию адсорбированных веществ с поверхности активированного углеродного материала путем поляризации активированного углерода до -1 вольта (по отношению к насыщенному каломельному электроду). Растворы для десорбции брались 10-2M Na2SO4 и 0.7•10-2 NaCl. Активированный порошкообразный уголь (средний диаметр частиц 0.044 мм) в смеси с дисперсией Тефлона (фторопласт) (соотношение 17:3) использовался как активированный углеродный материал. В патенте N 3730885 использовали токи до 1 микроампер на грамм активированного углерода при потенциале до 1 вольта. Путем смены поляризации активированного углеродного материала в этом патенте показано, что активированный углеродный материал десорбирует сильно поляризованную органику - уксусную кислоту (начальная сорбционная емкость активированного углеродного материала) в течение часа при токах менее 1 микроампер на грамм сорбента. При попытках десорбции адсорбированного слабо поляризованного органического соединения (амилового спирта) только половину адсорбированного амилового спирта удалось десорбировать в раствор. Степень десорбции органических веществ, адсорбированных из муниципальной сточной воды путем смены полярности в пределах 1 вольта равна 30% (19 мг на грамм активированного углеродного адсорбента десорбировано при начальной сорбции 60 мг на грамм) (прототип).
Регенерация активированного углеродного материала, на котором адсорбированы полярные и/или ионные органические вещества путем контактирования этого активированного углеродного материала с раствором электролита, создание электрического поляризационного потенциала на углероде на границе углеродного материала с раствором электролита и последующая регенерация этого активированного углеродного материала, где адсорбированные органические вещества переходят из углеродного сорбента в раствор электролита из-за их заряженности и, т.о. движения в электрическом поле, и, как предполагается авторами публикаций, за счет их замещения ионами, присутствующими в электролите, также описана в патенте США N 5904832 (опубликован 18 мая 1999 года) и в статьях "Взаимосвязь электрохимических и сорбционных свойств углеродных волокон на основе гидратцеллюлозы и полиакрилонитрила" И.В. Шевелевой и др., ж. "Химия и технология воды", 1990 г., т. 12, N 7, стр. 613-616; "Адсорбция фенола из водных растворов угольными волокнистыми электродами", И.В.Шевелевой и др., "Журнал физической химии", 1990 г., т.64, N 1, стр. 166-169.
В указанных статьях И.В. Шевелева описывает регенерацию активированных углеродных волокон с адсорбированным на них фенолом путем контактирования активированного углеродного волокна с 1 н. раствором сульфата калия (pH = 12), и создания потенциала от -0.7 до -1.3 вольта.
При условиях щелочного pH И.В. Шевелева описывает генерирование ионов гидроксила в приэлектродном пространстве и последующую десорбцию до 90% фенола при катодной регенерации за счет электростатического отталкивания отрицательно заряженной молекулы фенола и отрицательно заряженного (катода) активированного углеродного волокна.
Описанные выше методы электрохимической регенерации путем поляризации углеродного сорбента с адсорбированным органическим веществом не получили промышленного применения из-за ряда недостатков:
- относительно эффективной регенерации (более 50%) адсорбированного органического вещества удавалось достичь только для ионных (сильно поляризованных) органических веществ (уксусная кислота, фенол). Регенерация происходит за счет электростатического (ионного) отталкивания заряженных органических молекул от одноименно заряженной поверхности активированного углеродного адсорбента (электрода),
- при этих условиях (за исключением легко десорбируемых молекул уксусной кислоты) удавалось достичь только 50-90% регенерации для фенола,
- регенерация требует длительного времени, от нескольких до десятков часов.
- относительно эффективной регенерации (более 50%) адсорбированного органического вещества удавалось достичь только для ионных (сильно поляризованных) органических веществ (уксусная кислота, фенол). Регенерация происходит за счет электростатического (ионного) отталкивания заряженных органических молекул от одноименно заряженной поверхности активированного углеродного адсорбента (электрода),
- при этих условиях (за исключением легко десорбируемых молекул уксусной кислоты) удавалось достичь только 50-90% регенерации для фенола,
- регенерация требует длительного времени, от нескольких до десятков часов.
В патенте N 5904832, США (опубликован 18 мая 1999 года) описана регенерация активированного углеродного сорбента с одновременной деструкцией десорбируемых органических веществ - можно регенерировать активированный углеродный сорбент десорбируя адсорбированный фенол, давая отрицательный потенциал на активированный углеродный адсорбент, и использовать любой тип активированного углерода. Особенно: смесь графитовых частичек с адсорбированной на них сажей и связанных гидрофобным тефлоном, с добавлением активированного углерода равно как порошкообразного активированного угля, гранулированного активированного угля и активированного нетканого полотна. Кроме того, концентрация электролита для десорбции выбрана так, чтобы избежать слишком большого напряжения (слишком большое тепловыделение).
Для углеродной колонки в патенте N 5904832 использованы металлические сетки внутри углеродного электрода для распространения электрического тока внутри колонки.
В экспериментах (1-16) по патенту N 5904832, США Клиффорд достигает регенерации от 30 до 80% сорбционной емкости по фенолу путем использования тока до 5-10 микроампер на грамм активированного углеродного сорбента. Время регенерации от двух часов для регенерации менее 50% до 45 часов для 80% регенерации.
Анализ уровня техники позволяет сделать вывод, что все аналоги и прототип используют смещение сорбционного равновесия посредством поляризации границы углеродный сорбент - раствор. При этом значения падения потенциала на ячейке составляют несколько вольт (а в основном - менее вольта), протекающие токи - от 1 до 10 микроампер на грамм углеродного адсорбента. Существенно сдвинуть равновесие за счет поляризации удается только для веществ, имеющих ионную форму в том или ином диапазоне pH: фенолов, сульфосалициловой кислоты, органических оснований. Именно поэтому все примеры в аналогах и прототипе построены на этих веществах.
Электропроводность и гранулометрический состав в патентах США N 3730885 и США N 5904832 далеки от оптимальных. Размер частиц - 0.5 - 1.5 мм, электропроводность (особенно учитывая включения фторопласта) - более чем в десять раз ниже электропроводности используемых концентрированных растворов электролита.
Задачей описываемой группы изобретений является создание нового композиционного адсорбционного углеродного материала для сорбции неполярных и полярных органических веществ и ионов тяжелых металлов, способного многократно регенерироваться, и нового способа регенерации этого материала.
Техническим результатом группы изобретений является повышение степени регенерации при сохранении адсорбционных свойств после многократного использования.
Кроме указанного выше, преимуществом заявленного способа является сокращение времени его проведения.
Поставленная задача и достигаемый технический результат решаются за счет того, что композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал (КРАУМ) для сорбционной очистки сред состоит из пористой матрицы из активированных углеродных частиц; при этом пористая матрица имеет удельную объемную электропроводность от 1 до 100 (Ом•м)-1 и включает в качестве одного из компонентов частицы с одним из линейных размеров не более 30 мкм. Вариантами композиционного регенерируемого адсорбционного углеродного материала являются
материал который дополнительно содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм, а пористая матрица имеет ту же удельную объемную электропроводность;
материал, который дополнительно содержит электропроводные частицы, а в качестве этих частиц он содержит углеродные волокна с той же удельной объемной электропроводностью пористой матрицы, что и предыдущий;
материал, который дополнительно содержит ионообменный материал с той же удельной объемной электропроводностью пористой матрицы, что и предыдущий, а способ регенерации этих материалов от адсорбированных веществ заключается в заполнении адсорбента раствором электролита, причем удельная объемная электропроводность композиционного адсорбционного углеродного материала отличается от удельной объемной электропроводности электролита не более чем на порядок, с последующим пропусканием электрического тока с удельной плотностью не менее 0.01 ампер на грамм композиционного адсорбционного углеродного материала. Кроме того, в качестве активированных углеродных частиц пористой матрицы композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм, диаметром от 1 до 30 мкм с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг на грамм, площадью сорбционной поверхности не менее 500 м2 на грамм. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал содержит углеродные волокна длиной не менее 2 мм, диаметром от 1 до 30 мкм. В качестве ионообменного материала он содержит ионообменные волокна диаметром от 1 до 30 мкм, с обменной емкостью не менее 1 мэкв на грамм или ионообменные смолы.
материал который дополнительно содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм, а пористая матрица имеет ту же удельную объемную электропроводность;
материал, который дополнительно содержит электропроводные частицы, а в качестве этих частиц он содержит углеродные волокна с той же удельной объемной электропроводностью пористой матрицы, что и предыдущий;
материал, который дополнительно содержит ионообменный материал с той же удельной объемной электропроводностью пористой матрицы, что и предыдущий, а способ регенерации этих материалов от адсорбированных веществ заключается в заполнении адсорбента раствором электролита, причем удельная объемная электропроводность композиционного адсорбционного углеродного материала отличается от удельной объемной электропроводности электролита не более чем на порядок, с последующим пропусканием электрического тока с удельной плотностью не менее 0.01 ампер на грамм композиционного адсорбционного углеродного материала. Кроме того, в качестве активированных углеродных частиц пористой матрицы композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм, диаметром от 1 до 30 мкм с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг на грамм, площадью сорбционной поверхности не менее 500 м2 на грамм. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал содержит углеродные волокна длиной не менее 2 мм, диаметром от 1 до 30 мкм. В качестве ионообменного материала он содержит ионообменные волокна диаметром от 1 до 30 мкм, с обменной емкостью не менее 1 мэкв на грамм или ионообменные смолы.
А в способе регенерации электрический ток могут пропускать с удельной плотностью преимущественно не менее 0.05 ампер на грамм композиционного адсорбционного углеродного материала. Причем заполнение слоя адсорбента водным раствором электролита проводят периодически в процессе регенерации или после регенерации или непрерывно в процессе регенерации. Регенерацию материала осуществляют от адсорбированных веществ из групп, включающих органические вещества, в том числе неполярные, полярные, ионные, биологические, включая бактерии, и ионы тяжелых металлов. Пропускание электрического тока могут осуществлять не менее чем в две стадии со сменой полярности, пропуская катодный или анодный ток.
Сущность заявленной группы изобретений заключается в том, что для достижения высокой степени регенерации адсорбента необходимо, чтобы
- композиционный адсорбционный углеродный материал имел достаточно высокую электропроводность для равномерного распределения потенциала,
- удельная объемная электропроводность адсорбента (пористой матрицы КРАУМ) должна отличаться от удельной электропроводности электролита, заполняющего поры адсорбента, не более чем на порядок (если удельная электропроводность адсорбента (КРАУМ) много выше - ток потечет преимущественно через адсорбент, а электрохимическая реакция локализуется на внешней границе слоя адсорбента, если удельная электропроводность электролита много выше, то ток потечет через электролит),
- удельная плотность тока при условии его равномерного протекания через поверхность контакта фаз адсорбент-раствор электролита должна быть не менее 0.01 ампер на грамм КРАУМ. При протекании такого большого тока поверхность адсорбента сильно гидрофилизируется за счет протекающих на поверхности адсорбента актов разряда ионных частиц. Вследствие этого сродство поверхности к органическим (в том числе неионным, например, хлороформ) веществам резко снижается, что и приводит к их десорбции,
- частицы адсорбента должны иметь большую внешнюю поверхность и большую развитую макро- и микропористую сорбционную площадь, что обеспечивается их малым размером (менее 30 мкм) и большой сорбционной поверхностью (более 500 м2 на грамм по азоту). За счет этого материал обладает высокой долей поверхностных сорбционных центров, подвергающихся непосредственному воздействию электрического тока, а также быстрая диффузия десорбированного вещества в раствор.
- композиционный адсорбционный углеродный материал имел достаточно высокую электропроводность для равномерного распределения потенциала,
- удельная объемная электропроводность адсорбента (пористой матрицы КРАУМ) должна отличаться от удельной электропроводности электролита, заполняющего поры адсорбента, не более чем на порядок (если удельная электропроводность адсорбента (КРАУМ) много выше - ток потечет преимущественно через адсорбент, а электрохимическая реакция локализуется на внешней границе слоя адсорбента, если удельная электропроводность электролита много выше, то ток потечет через электролит),
- удельная плотность тока при условии его равномерного протекания через поверхность контакта фаз адсорбент-раствор электролита должна быть не менее 0.01 ампер на грамм КРАУМ. При протекании такого большого тока поверхность адсорбента сильно гидрофилизируется за счет протекающих на поверхности адсорбента актов разряда ионных частиц. Вследствие этого сродство поверхности к органическим (в том числе неионным, например, хлороформ) веществам резко снижается, что и приводит к их десорбции,
- частицы адсорбента должны иметь большую внешнюю поверхность и большую развитую макро- и микропористую сорбционную площадь, что обеспечивается их малым размером (менее 30 мкм) и большой сорбционной поверхностью (более 500 м2 на грамм по азоту). За счет этого материал обладает высокой долей поверхностных сорбционных центров, подвергающихся непосредственному воздействию электрического тока, а также быстрая диффузия десорбированного вещества в раствор.
Экспериментально полученная линейная зависимость количества смытого (десорбированного) вещества от времени при постоянном токе электролиза или линейная зависимость от количества электричества (фиг. 1) подтверждает роль переноса тока через границу фаз для десорбции органических веществ и тяжелых металлов в отличие от прототипа, в котором происходит поляризация поверхности.
Отличительной особенностью является и смыв адсорбированных веществ как при катодном, так и при анодном процессах. В прототипе (патент США N 3730885) формируется определенная среда (кислая) для перевода веществ в ионные формы и их смыва, а в заявляемом изобретении смыв (десорбцию) осуществляют за счет протекания электрического тока, который воздействует на все сорбируемые частицы, в том числе и неполярные.
В отличие от прототипа, по заявляемому способу проводили регенерацию композиционного адсорбционного углеродного материала не только от ионных, но также от полярных и неполярных органических веществ (бензол, хлороформ) и тяжелых металлов.
В композиционном регенерируемом адсорбционном углеродном материале, который формирует электрод, использовали широко известные для очистки от органических веществ и тяжелых металлов материалы:
Активированные углеродные волокна, изготовленные ООО "АКВАФОР", г. Санкт-Петербург, Россия, длиной не менее 1 мм, диаметром от 1 до 30 мкм, адсорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг/г, с площадью сорбционной поверхности не менее 500 м2/г. Активированные углеродные волокна получены пиролизом и карбонизацией вискозных волокон по патенту США N 5521008 с последующей активацией паром. В зависимости от режимов карбонизации и активации могут быть получены активированные углеродные волокна с различной удельной электропроводностью в слое в пределах от 1 до 100 (Ом•м)-1.
Активированные углеродные волокна, изготовленные ООО "АКВАФОР", г. Санкт-Петербург, Россия, длиной не менее 1 мм, диаметром от 1 до 30 мкм, адсорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг/г, с площадью сорбционной поверхности не менее 500 м2/г. Активированные углеродные волокна получены пиролизом и карбонизацией вискозных волокон по патенту США N 5521008 с последующей активацией паром. В зависимости от режимов карбонизации и активации могут быть получены активированные углеродные волокна с различной удельной электропроводностью в слое в пределах от 1 до 100 (Ом•м)-1.
Неактивированные углеродные волокна длиной не менее 2 мм, диаметром от 1 до 30 мкм, получены пиролизом и карбонизацией с конечной температурой карбонизации более 800oC. Удельная электропроводность слоя угольного волокна составляет ~ 100 (Ом•м)-1.
Ионообменные материалы в виде волокон размером от 1 до 30 мкм, полученные частичным гидролизом полиакрилонитрильных волокон в присутствии сшивающего агента, полная обменная емкость составляла не менее 1 мэкв/г, а в качестве гранулированного ионообменного материала использовали, например, сульфокатионит C24ONS, производства фирмы "Sybron chemicals Inc." США.
Гранулированный активированный уголь представляет собой пористые углеродные частицы с различным размером гранул, изготовленный фирмой "Barnebey & Sutcliffe corp".
Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал (КРАУМ) по заявленному изобретению получали механическим смешением компонентов. Кроме указанного он может быть получен путем изготовления пористой матрицы, содержащей активированные углеродные частицы с полимерной связкой и дальнейшей ее карбонизацией с приданием ей требуемой удельной объемной электропроводности.
В качестве электролитов в электрохимической ячейке изобретения использовали водный раствор сульфата натрия, карбоната натрия, хлорида натрия. Электролиты были выбраны по удельной объемной электропроводности, сравнимой с удельной объемной электропроводностью композиционного активированного углеродного материала.
Второй электрод выполнен в виде инертного электрода из графита (например, в форме стержня из графита).
В конструкции электрохимической ячейки применяли материалы, инертные по отношению к сорбированным веществам.
Регенерация композиционного адсорбционного углеродного материала может проводиться как (по крайней мере) в одной электрохимической ячейке, так и в нескольких параллельно включенных ячейках, причем регенерация в одной ячейке может проводиться независимо от других электрохимических ячеек.
При регенерации по заявляемому способу может меняться pH в связи с протеканием электрического тока в зависимости от типа используемого электролита. Быстрая нейтрализация изменения pH может достигаться за счет смены полярности электродов и пропускания обратного тока один или более раз во время или после регенерации.
Данное изобретение обеспечивает одновременное и равномерное протекание процесса во всем объеме сорбента и позволяет использовать электрохимические ячейки с объемными слоями КРАУМ, аналогичные сорбционным колоннам, используемые в промышленных системах, где требуется большая протяженность пути фильтруемой жидкости.
Удельную объемную электропроводность КРАУМ определяли следующим образом по методике, изложенной в Робинсон P., Стокс Р. // Растворы электролитов, пер. с англ., Москва, 1963. КРАУМ помещали в стеклянную колонку внутренним диаметром 10 и длиной 300 мм. С обоих концов колонки к КРАУМ прижимали плоские графитовые электроды диаметром 9,5 мм. К электродам подключали зажимы моста переменного тока типа Е8-2 (Арсенал Корп., С-Петербург, Россия). Измеряли сопротивление материала на переменном токе на частоте 1 кГц. Удельную объемную электропроводность материала вычисляли по формуле
,
где σx - удельная объемная электропроводность материала X, (Ом•м)-1;
R - измеренное значение сопротивления материала в колонке, Ом;
S - площадь колонки, м2;
l - длина колонки, м.
,
где σx - удельная объемная электропроводность материала X, (Ом•м)-1;
R - измеренное значение сопротивления материала в колонке, Ом;
S - площадь колонки, м2;
l - длина колонки, м.
Значения удельной объемной электропроводности растворов электролитов приведены в справочнике химика, под ред Б.П. Никольского, т.3, "Химия", Ленинград, 1965.
Процесс сорбции органических веществ и тяжелых металлов осуществляли следующим образом: КРАУМ массой 0,5-1 г помещали в регенерируемый адсорбционный электрод, конструкция которого изображена на фиг. 2. Регенерируемый адсорбционный электрод предназначен для проведения последовательных циклов адсорбция - регенерация пропусканием электрического тока и представляет собой конструкцию, состоящую из композиционного регенерируемого активированного углеродного материала 1, полимерной сетки 2, пористого полиэтиленового элемента 3, графитового кольца 4, обеспечивающего надежный электрический контакт с адсорбентом за счет упругости последнего, контакта 5, входного патрубка 6, пробки 7 и верхней 8 и нижней 9 деталей корпуса.
Для проведения сорбции органических веществ и тяжелых металлов служила установка, схема которой приведена на фиг. 3.
Она состоит из регенерируемого адсорбционного электрода 10, емкости для очищаемого раствора 11, расширительной емкости для раствора 12, раствора 13, перистальтического насоса для перекачивания раствора 14, коммуникаций 15, резиновой пробки 16.
Исходный водный раствор органических веществ и тяжелых металлов объемом 500 мл прокачивали через КРАУМ перистальтическим насосом при расходе ≈ 50 см3/мин и периодически отбирали шприцом пробы раствора объемом 0,5 мл для определения концентрации сорбируемого вещества. Процесс продолжали до тех пор, пока происходило уменьшение концентрации органических веществ и тяжелых металлов. По достижении стационарного состояния сорбцию прекращали.
Способ определения массового содержания сорбируемых веществ:
Фенол и гидрохинон - определяли фотометрически на спектрофотометре СФ-46 (ЛОМО, Корп. С-Петербург, Россия), длина волны 210 нм, кювета 10 мм. Диапазон определения - 0,1-100 мг/дм3.
Фенол и гидрохинон - определяли фотометрически на спектрофотометре СФ-46 (ЛОМО, Корп. С-Петербург, Россия), длина волны 210 нм, кювета 10 мм. Диапазон определения - 0,1-100 мг/дм3.
Метиленовый голубой - определяли фотометрически на колориметре КФК-3 (ЛОМО, Корп. С-Петербург, Россия), длина волны 400 нм, кювета 10 мм. Диапазон определения - 2-100 мг/дм.
Бензол и хлороформ - определяли методом газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) с использованием прибора Hewlett-Packard-5730A. Сорбент-ПОЛИСОРБ, температура колонки 150oC, испарителя 200oC, детектора 250oC. Диапазон определения - 0.5-100 мг/дм3. Для введения пробы пользовались шприцом на 1 мкл.
Ионы двухвалентной меди - определяли фотометрически на колориметре КФК-3 (ЛОМО, Корп. С-Петербург, Россия), фотометрированием диэтилдитиокарбаматного комплекса двухвалентной меди на длине волны 400 нм, кювета 10 мм. Диапазон определения - 1-50 мкг/дм3. Методика приведена в [Лурье Ю.Ю. // Аналитическая химия промышленных сточных вод, М., Химия, 1984.].
Рассчитывали первоначальную сорбционную емкость по сорбируемому веществу по формуле
где Гх - сорбционная емкость по веществу X, мг/г (для ионов меди - ммоль/г);
Vраствора - объем прокачиваемого раствора, см3;
mсорбента - масса сорбционно-активного компонента КРАУМ, г;
C1 - исходная концентрация X в растворе, мг/дм3;
C2 - конечная концентрация X в растворе, мг/дм3.
где Гх - сорбционная емкость по веществу X, мг/г (для ионов меди - ммоль/г);
Vраствора - объем прокачиваемого раствора, см3;
mсорбента - масса сорбционно-активного компонента КРАУМ, г;
C1 - исходная концентрация X в растворе, мг/дм3;
C2 - конечная концентрация X в растворе, мг/дм3.
Электрод с КРАУМ переносили в электрохимическую ячейку объемом 200 мл, ее конструкция изображена на фиг. 4 Ячейка для проведения цикла регенерации состоит из регенерируемого адсорбционного электрода 17, инертного электрода 18, корпуса ячейки 19, раствора электролита 20, диафрагмы 21, источника электрического тока 22. Инертным электродом является стержень из графита диаметром 6 и длиной 80 мм. Ячейку заполняли раствором электролита.
Регенерацию проводили пропуская через ячейку постоянный ток с удельной плотностью не менее 0,01 ампер на 1 грамм КРАУМ. Фиксировали время протекания тока и удельную плотность тока на единицу массы адсорбента. Измеряли падение напряжения на всей ячейке вольтметром В7-16 (БЕЛВар Корп., Минск, Белоруссия). В качестве источника стабильного тока использовали потенциостат ПИ-50 (Завод Измерительных Приборов - ЗИП, Гомель, Белоруссия), включенный в гальваностатическом режиме.
После проведения регенерации адсорбент промывали 1000 мл дистиллированной воды до достижения постоянного значения pH промывной воды, близкого к нейтральному (6,5-8,5).
Затем определяли сорбционную емкость КРАУМ после регенерации по приведенной выше методике. Степень регенерации рассчитывали по значениям исходной и конечной емкости, используя формулу
где ξ - степень регенерации адсорбента Y для вещества X, %;
Гx 1 - исходная сорбционная емкость адсорбента по веществу X, мг/г (для ионов меди - ммоль/г);
Гx 2 - емкость адсорбента по веществу после регенерации по веществу X, мг/г (для ионов меди - мэкв/г)
Сущность группы изобретений и их преимущества поясняются следующими примерами.
где ξ
Гx 1 - исходная сорбционная емкость адсорбента по веществу X, мг/г (для ионов меди - ммоль/г);
Гx 2 - емкость адсорбента по веществу после регенерации по веществу X, мг/г (для ионов меди - мэкв/г)
Сущность группы изобретений и их преимущества поясняются следующими примерами.
Пример 1.
Зависимость степени регенерации КРАУМ от его свойств приведена в таблице 1. Условия измерения указанных параметров: масса КРАУМ 1 г., адсорбируемое вещество - бензол и ионы меди, электролит - сульфат натрия концентрацией 15 г/дм3 и удельной объемной электропроводностью 9,79 (Ом•м)-1 параметры регенерации - напряжение на ячейке 8 В, удельная плотность тока составляет 0,01 А/г.
Приведенные данные подтверждают, что композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал с удельной объемной электропроводностью от 1 до 100 (0м•м)-1 и с одним из линейных размеров частиц одного из компонентов пористой матрицы менее 30 микрон, может быть регенерирован от адсорбированных органических веществ (бензол, фенол) до 95-100%. Использование активированного угля (таблица 2) не позволяет обеспечить высокую степень регенерации. Порошкообразный уголь со средним размером частиц порядка 50 мкм (Calgon 80•325) имеет низкую удельную объемную электропроводность слоя, в связи с чем электрохимические процессы протекают слабо. Активированный уголь со средним размером частиц порядка 500 мкм (Calgon 20х50) при достаточно высокой удельной объемной электропроводности имеет малую поверхность контакта гранул с раствором, что накладывает диффузионные ограничения на протекание процесса регенерации и диффузии молекул адсорбированного вещества из гранул. Таким образом, только сочетание необходимых удельной объемной электропроводности и линейного размера частиц КРАУМ может обеспечить эффективное протекание процесса его регенерации.
Пример 2.
В таблице 3 приведены экспериментальные данные, характеризующие зависимость степени регенерации от отношения удельных объемных электрических проводимостей КРАУМ и электролита. Масса адсорбента 1 г, адсорбируемые вещества - бензол и фенол, электролит - сульфат натрия, параметры регенерации - напряжение на ячейке 8 В, удельная плотность тока 0,01 А/г, время регенерации - 1 час.
Для достижения высокой степени регенерации необходимым условием является то, что удельная объемная электропроводность КРАУМ должна отличатся от удельной объемной электропроводности электролита не более чем на порядок. Если это отношение не выполняется, то степень регенерации уменьшается до 70% и менее.
Пример 3.
Эксперимент по сорбции и регенерации проводили по вышеописанной методике. Адсорбируемые вещества - фенол, гидрохинон, бензол и хлороформ. Параметры регенерации: адсорбент с удельной объемной электропроводностью 40,3 (0м•м)-1 (Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал, представляет собой пористую матрицу, выполненную из активированных углеродных волокон со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм, сорбционная емкость по метиленовому голубому составила 300 мг/г, и неактивированных углеродных волокон диаметром от 2 до 30 мкм и средней длиной от 2 до 30 мм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.) - активированное углеродное волокно - 1 г + неактивированное углеродное волокно 0,2 г.
Объем раствора при определении емкости - 400 см3. Скорость рециркуляции - 50 см3/мин. Параметры регенерации: адсорбент включен как катод, удельная плотность тока 0,1 А/г, электролит - сульфат натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (0м•м)-1. Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 5,9. Падение напряжения на всей ячейке 7,2 В, время 30-35 мин. Результаты приведены в таблицах 4, 5, 6, и 7.
Исходная концентрация адсорбируемого вещества при определении сорбционной емкости до регенерации обозначена как C1, конечная концентрация адсорбируемого вещества при определении сорбционной емкости до регенерации обозначена C2. Гнач - сорбционная емкость КРАУМ по данному веществу до регенерации.
Соответственно исходная концентрация адсорбируемого вещества при определении сорбционной емкости после регенерации обозначена как C3, конечная концентрация адсорбируемого вещества при определении сорбционной емкости после регенерации обозначена C4. Гкон - сорбционная емкость КРАУМ по данному веществу после регенерации.
На этом примере показано, что можно достичь высокой степени регенерации КРАУМ от адсорбированных органических веществ как ионогенных, так и неионогенных (полярных и неполярных).
Пример 4.
Адсорбент с удельной объемной электропроводностью 40,3 (Ом•м)-1 (Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал, представляет собой пористую матрицу, выполненную из активированных углеродных волокон со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм, сорбционная емкость по метиленовому голубому составила 300 мг/г, и неактивированных углеродных волокон диаметром от 2 до 30 мкм и средней длиной от 2 до 30 мм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г) - активированное углеродное волокно - 1 г + неактивированное углеродное волокно 0,2 г.
Объем раствора при определении емкости - 400 см3. Скорость рециркуляции - 50 см3/мин. Для заполнения ячейки при регенерации применяли следующие электролиты - хлорид и сульфат натрия и карбонат калия. Параметры регенерации: адсорбент включен как катод, удельная плотность тока 0,1 А/г, падение напряжения на всей ячейке 8 В, время 40 мин.
Результаты приведены в таблице 8. Обозначения в таблице аналогичны описанным в примере 3.
В данном примере отражены результаты, полученные при использовании разных растворов электролитов. Результаты, приведенные в таблице 7, показывают, что степень регенерации практически не изменяется при заполнении водными растворами хлорида, сульфата и карбоната натрия пористой ячейки КРАУМ, если удельная объемная электропроводность КРАУМ была не больше, чем на порядок, удельной объемной электропроводности раствора электролита.
Экспериментальные данные, полученные при регенерации заявляемых композиционных материалов от бензола, хлороформа и гидрохинона, идентичны данным приведенным в этом примере.
Пример 5.
КРАУМ (например, активированное углеродное волокно - 1 г + неактивированное углеродное волокно 0,2 г с удельной объемной электропроводностью 40,3 (Ом•м)-1) подвергали сорбции с последующей регенерацией. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал представляет собой пористую матрицу, выполненную из активированных углеродных волокон со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм, сорбционная емкость по метиленовому голубому составила 300 мг/г, и неактивированных углеродных волокон диаметром от 2 до 30 мкм и средней длиной от 2 до 30 мм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Электролит - сульфат натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1. Адсорбируемые вещества - фенол и бензол. Объем раствора при определении емкости - 400 см3. Скорость рециркуляции - 50 см3/мин. Параметры регенерации: адсорбент включен как катод, варьировали удельную плотность тока на единицу массы адсорбента (КРАУМ).
Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 5,9. Падение напряжения на всей ячейке 8 В, время 30-35 мин.
Результаты приведены в таблице 9.
Приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при пропускании электрического тока с удельной плотностью не менее 0,01 А/г происходит повышение степени регенерации КРАУМ от фенола и достижение полной (100%) регенерации по бензолу. При снижении плотности тока менее 0,01 А/г происходит снижение степени регенерации.
Пример 6.
Адсорбент с удельной объемной электропроводностью 40,3 (0м•м)-1 - активированное углеродное волокно - 1 г + неактивированное углеродное волокно 0,2 г.
Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал, представляет собой пористую матрицу, выполненную из активированных углеродных волокон со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм, сорбционная емкость по метиленовому голубому составила 300 мг/г, и неактивированных углеродных волокон диаметром от 2 до 30 мкм и средней длиной от 2 до 30 мм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Объем раствора при определении емкости - 400 см3. Скорость рециркуляции - 50 см3/мин. Параметры регенерации: падение напряжения на всей ячейке 7,2 В, время 30 мин. Для заполнения ячейки при регенерации применяли электролиты - сульфат натрия с концентрацией 100 г/дм3 и удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1. Параметры регенерации: адсорбент включен как катод в 1 цикле и как анод во втором, удельная плотность тока 0,1 А/г.
Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 5,9. Результаты приведены в таблице 10 и 11.
Обозначения в таблице аналогичны описанным в примере 3. Пример показывает, что регенерация адсорбента происходит как в катодном, так и в анодном процессе регенерации.
Пример 7.
Схема эксперимента аналогична описанному в примере 1. Адсорбируемые вещества - фенол, бензол и хлороформ. Параметры регенерации: КРАУМ с удельной объемной электропроводностью 53,5 (0м•м)-1-активированное углеродное волокно - 1 г + неактивированное углеродное волокно (0,2 г).
Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал представляет собой пористую матрицу, выполненную из активированных углеродных волокон со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм, сорбционная емкость по метиленовому голубому составила 300 мг/г, и неактивированных углеродных волокон диаметром от 2 до 30 мкм и средней длиной от 2 до 30 мм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Объем раствора при определении емкости - 500 см3. Скорость рециркуляции - 100 см3/мин. Электролит - сульфат натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1.
Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 7,8. Параметры регенерации: адсорбент включен как катод, плотность тока 0,1 А/г, падение напряжения на всей ячейке 7,3 В, время 35 мин. Проведено 10 циклов сорбции-регенерации. Результаты 1, 2, 3, 5 и 10 циклов приведены в таблице 12.
Пример показывает, что после многократных регенерационных циклов сохраняется сорбционная емкость КРАУМ и степень регенерации.
Пример 8.
Определение окислительно-восстановительной способности КРАУМ.
Для определения вначале калибровали платиновый Ox-Red электрод в системе K3[Fe(CN)6] и K4[Fe(CN)6] по стандартной методике, описанной в [Физическая химия, под ред. Б.П.Никольского // Химия, Л, 1987]. Были взяты три навески по 1 г активированного углеродного волокна с емкостью по метиленовому голубому 350 мг/г и удельной объемной электропроводностью 53,5 (Ом•м)-1, со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Два образца помещали в проточный электрод (см. фиг. 2) и подвергали 2 циклам регенерации. Каждый цикл состоял в подаче последовательно положительного и отрицательного напряжения 9 В при токе 100 мА (удельная плотность тока 0,1 А/г) в течение 30 мин. Электролитом был раствор сульфата натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1. Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 7,8.
Образец N 1 обрабатывали по схеме катод-анод-катод-анод, N 2, соответственно анод-катод-анод-катод. Образец N 3 не подвергался электрохимической обработке. Образцы промыты дистиллированной водой до pH ≈ 7. После чего определяли окислительно-восстановительную емкость необработанного и обработанных образцов по следующей методике. По 0,2 г каждого образца поместили в 40 мл раствора с концентрацией C(K3[Fe(CN)6]) = C(K4[Fe(CN)6]) = 0,005 моль/дм3. Измерили Ox-Red потенциал платинового электрода в растворе до (E1) и после выдерживания образца в растворе в течение часа (E2). Окислительно-восстановительную емкость рассчитывали по известной формуле, приведенной в [Иониты в химической технологии // под ред. Б.П. Никольского и П. Г. Романкова, Л. , Химия, 1982.]. Значения окислительно-восстановительных емкостей приведены в таблице 13.
Таким образом приведенные данные свидетельствуют, что при проведении регенерации окислительно-восстановительная емкость КРАУМ (которая характеризует способность адсорбента поглощать активный хлор) не снижается.
Сорбция активного хлора. Два образца АУВ с емкостью по метиленовому голубому 350 мг/г и удельной объемной электропроводностью 53,5 (Oм•м)-1 со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Масса каждого образца по 1,5 г, были помещены в ячейку (см. фиг.4). Электролитом был раствор сульфата натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1. Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 7,8.
Через ячейку пропускали ток 0,15 А (удельная плотность тока 0,1 А/г) в течение 1 часа. Падение напряжения составило 7.8 В. Катод - образец N 1, анод образец N 2 Электролитом был раствор сульфата натрия 100 г/дм3 Аналогично два других образца подвергнуты двум циклам подобной обработки - катод - образец N 3, анод - образец N 4.
Образцы были помещены в колонку диаметром 20 мм и высотой 25 мм и промыты дистиллированной водой до pH ≈ 7. Перистальтическим насосом прокачивали водопроводную воду с исходной концентрацией хлора 0,8 мг/дм3. Активный хлор определяли иодометрически по известной методике [Таубе П.Р., Баранова А.Г. // Практикум по химии воды, М., Высшая школа, 1971]. Определяли минимальный поток воды, при котором концентрация активного хлора на выходе становилась больше 0,3 мг/дм3 (проскок хлора). Результаты сведены в таблицу 14.
Пример показывает, что процесс регенерации увеличивает сорбционную способность по отношению к активному хлору.
Пример 9.
Схема эксперимента аналогична примеру 1. Масса образца активированного углеродного волокна с удельной объемной электропроводностью 53,5 (Ом•м)-1 равна 1.1 г, со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Электролитом был раствор сульфата натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1. Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 7,8.
Исходная емкость образца по меди 0,16 ммоль/г. Сначала адсорбент подвергли катодной поляризации.
Ток 0,1 А (удельная плотность тока 0,09 А/г), время 40 мин, падение напряжения 7,8 В. После промывки дистиллированной водой определили емкость по меди. Она составила 0,02 ммоль/г. После аналогичного процесса в котором адсорбент работал в качестве анода (ток 0,1 А, время 40 мин, падение напряжения 7,8 В, удельная плотность тока 0,09 А/г) емкость по меди составила 0,15 ммоль/г. Таким образом, с учетом точности определения сорбционной емкости по меди, в катодном процессе степень регенерации по меди - 0%, в анодном - 100%.
Описанный процесс повторен еще раз с тем же образцом и теми же результатами (100% степень регенерации по меди в анодном процессе).
Смесь АУВ с ионообменным волокном.
Схема эксперимента аналогична приведенной в примере 1. Смесь с удельной объемной электропроводностью 17,7 (Ом•м)-1 из 1 г активированного углеродного волокна сорбционной емкостью по метиленовому голубому 200 мг/г и 0,6 г ионообменного волокна поместили в адсорбционный регенерируемый электрод (фиг. 2). Средняя длина волокон АУВ от 1 до 5 мм и диаметр от 1 до 30 мкм. Площадь сорбционной поверхности АУВ составила 1100 м2/г.
Электролитом был раствор сульфата натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1. Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 5,5.
Сорбционная емкость композиционного материала по меди составила 0,35 ммоль/г. Сначала адсорбент подвергли катодной поляризации. Ток 0,15 А (удельная плотность тока 0.093 А/г), время 40 мин, падение напряжения 8,4 В. После промывки дистиллированной водой определили емкость по меди. Она составила 0,02 ммоль/г. После аналогичного процесса в котором адсорбент работал в качестве анода (ток 0,1 А, время 40 мин, падение напряжения 7,8 В, А удельная плотность тока 0.093 А/г) емкость по меди составила 0,15 ммоль/г. Таким образом с учетом точности определения сорбционной емкости по меди, в катодном процессе степень регенерации по меди - 0%, в анодном -100%.
Описанный процесс повторен еще раз с тем же образцом и теми же результатами (100% степень регенерации по меди в анодном процессе).
Описанный пример показывает полную регенерацию по ионам тяжелых металлов КРАУМ на основе АУВ и смеси АУВ с ионообменным волокном в анодном процессе.
Пример 10.
Эксперимент по разложению метиленового голубого.
Схема эксперимента аналогична примеру 1. Активированное углеродное волокно массой 1 г помещено в адсорбционный регенерируемый электрод, изображенный на фиг. 2. АУВ с удельной объемной электропроводностью 53,5 (Ом•м)-1, со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Электролитом был раствор сульфата натрия 100 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,87 (Ом•м)-1. Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 7,8.
Схема эксперимента:
через регенерируемый адсорбционный электрод пропускали 400 мл одного и того же раствора МГ, и определяли убыль красителя из раствора, затем электрод помещали в ячейку по порядку в паре с инертным графитовым электродом. Проводили регенерацию, в которой адсорбент был катодом (0,25 А, удельная плотность тока 0,25 А/г, 8,4 В, 20 мин), и анодом (0,25 А, удельная плотность тока 0,25 А/г, 7,2 В, 20 мин). После чего электрод промывали 200 мл дистиллированной воды. В смыве МГ не обнаружен. Результаты приведены в таблице 15.
через регенерируемый адсорбционный электрод пропускали 400 мл одного и того же раствора МГ, и определяли убыль красителя из раствора, затем электрод помещали в ячейку по порядку в паре с инертным графитовым электродом. Проводили регенерацию, в которой адсорбент был катодом (0,25 А, удельная плотность тока 0,25 А/г, 8,4 В, 20 мин), и анодом (0,25 А, удельная плотность тока 0,25 А/г, 7,2 В, 20 мин). После чего электрод промывали 200 мл дистиллированной воды. В смыве МГ не обнаружен. Результаты приведены в таблице 15.
Таким образом исходная емкость активированного углеродного волокна по метиленовому голубому при однократной сорбции составила 440 мг/дм3. При проведении описанного процесса она увеличилась до 590 мг/дм3. Экспериментальные данные, полученные при регенерации заявленных КРАУМ, идентичны данным, приведенным в этом примере.
Описанный пример показывает, что при проведении регенерации происходит не только десорбция сорбированного ранее на КРАУМ вещества, но и его разрушение (окисление, деструкция).
Пример 11
В адсорбционный регенерируемый электрод (фиг. 2) поместили КРАУМ из 1 г активированного углеродного волокна и 0,2 г неактивированного углеродного волокна с удельной объемной электропроводностью 45,5 (Ом•м)-1 равна 1.1 г.
В адсорбционный регенерируемый электрод (фиг. 2) поместили КРАУМ из 1 г активированного углеродного волокна и 0,2 г неактивированного углеродного волокна с удельной объемной электропроводностью 45,5 (Ом•м)-1 равна 1.1 г.
Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал, представляет собой пористую матрицу, выполненную из активированных углеродных волокон со средней длиной волокон от 1 до 5 мм и диаметром от 1 до 30 мкм (сорбционная емкость по метиленовому голубому составила 300 мг/г) и неактивированных углеродных волокон диаметром от 2 до 30 мкм и средней длиной от 2 до 30 мм. Площадь сорбционной поверхности составила 1100 м2/г.
Электролитом был раствор хлорида натрия 50 г/дм3 с удельной объемной электропроводностью 6,72 (Ом•м)-1. Отношение удельных объемных электропроводностей КРАУМ и электролита равно 6,8.
Через ячейку пропускали суспензию E. Coli концентрацией 80 кл/дм3 со скоростью 5 мл/мин. Анализировали каждый литр пропущенного раствора. Эксперимент продолжали до проскока кишечной палочки на выходе (Coli-индекс > 3).
Затем осуществляли пропускание электрического тока через ячейку в течение 30 мин. Адсорбент был включен как анод, удельная плотность тока составила 0,05 А/г. После завершения регенерации в промывных водах живых клеток E-coli не обнаружено. Затем повторяли опыт с пропусканием суспензии E.Coli. Результаты приведены в таблице 16.
Пример показывает, что в анодном процессе происходит стерилизация адсорбента.
Claims (32)
1. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал для сорбционной очистки сред, состоящий из пористой матрицы из активированных углеродных частиц, отличающийся тем, что пористая матрица, включающая в качестве одного из компонентов частицы с одним из линейных размеров не более 30 мкм, имеет удельную объемную электропроводность 1 - 100 (Ом•м)-1.
2. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве активированных углеродных частиц пористой матрицы он содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм.
3. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 2, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна диаметром 1 - 30 мкм.
4. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 2, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг на грамм.
5. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 2, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна с площадью сорбционной поверхности не менее 500 м2 на грамм.
6. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал для сорбционной очистки сред, состоящий из пористой матрицы из активированных углеродных частиц, отличающийся тем, что он дополнительно содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм, а пористая матрица имеет удельную объемную электропроводность 1 - 100 (Ом•м)-1.
7. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 6, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна диаметром 1 - 30 мкм.
8. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 6, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг на грамм.
9. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 6, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна с площадью сорбционной поверхности не менее 500 м2 на грамм.
10. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал для сорбционной очистки сред, состоящий из пористой матрицы из активированных углеродных частиц, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электропроводные частицы, а пористая матрица имеет удельную объемную электропроводность 1 - 100 (Ом•м)-1.
11. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 10, отличающийся тем, что в качестве электропроводных частиц пористой матрицы он содержит углеродные волокна.
12. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п.11, отличающийся тем, что он содержит углеродные волокна длиной не менее 2 мм.
13. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 11, отличающийся тем, что он содержит углеродные волокна диаметром 1 - 30 мкм.
14. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 11, отличающийся тем, что в качестве активированных углеродных частиц пористой матрицы он содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм.
15. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 14, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна диаметром 1 - 30 мкм.
16. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 14, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг на грамм.
17. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал для сорбционной очистки сред, состоящий из пористой матрицы из активированных углеродных частиц, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ионообменный материал, а пористая матрица имеет удельную объемную электропроводность 1 - 100 (Ом•м)-1.
18. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 17, отличающийся тем, что в качестве ионообменного материала он содержит ионообменные волокна диаметром 1 - 30 мкм.
19. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 17, отличающийся тем, что в качестве ионообменного материала он содержит ионообменные волокна с обменной емкостью не менее 1 мэкв на грамм.
20. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 17, отличающийся тем, что он содержит в качестве ионообменного материала ионообменные смолы.
21. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 17, отличающийся тем, что в качестве активированных углеродных частиц пористой матрицы он содержит активированные углеродные волокна длиной не менее 1 мм.
22. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 21, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна диаметром 1 - 30 мкм.
23. Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал по п. 21, отличающийся тем, что он содержит активированные углеродные волокна с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 200 мг на грамм.
24. Способ регенерации композиционного адсорбционного углеродного материала от адсорбированных веществ, заключающийся в заполнении слоя адсорбента раствором электролита с последующим пропусканием электрического тока, отличающийся тем, что при заполнении слоя адсорбента раствором электролита удельная объемная электропроводность композиционного адсорбционного углеродного материала отличается от удельной объемной электропроводности электролита не более чем на порядок, а электрический ток пропускают с удельной плотностью не менее 0,01 ампер на грамм композиционного адсорбционного углеродного материала.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что удельная объемная электропроводность композиционного адсорбционного углеродного материала преимущественно составляет 0,2 - 5 к удельной объемной электропроводности электролита.
26. Способ по п.24, отличающийся тем, что электрический ток пропускают с удельной плотностью преимущественно не менее 0,05 ампер на грамм композиционного адсорбционного углеродного материала.
27. Способ по п. 24, отличающийся тем, что заполнение слоя адсорбента осуществляют водным раствором электролита.
28. Способ по п.24, отличающийся тем, что раствор электролита прокачивают через слой адсорбента периодически в процессе регенерации или после регенерации или непрерывно в процессе регенерации.
29. Способ по п.24, отличающийся тем, что подвергают регенерации композиционный адсорбционный углеродный материал от адсорбированных веществ из групп, включающих органические вещества, в том числе неполярные, полярные, ионные, биологические, включая бактерии, и ионы тяжелых металлов.
30. Способ по п.24, отличающийся тем, что при пропускании электрического тока восстанавливается способность композиционного адсорбционного углеродного материала поглощать активный хлор.
31. Способ по п.24, отличающийся тем, что пропускают катодный или анодный электрический ток.
32. Способ по п.24, отличающийся тем, что пропускание электрического тока осуществляют не менее чем в две стадии со сменой полярности.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000100295/12A RU2171139C1 (ru) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал и способ его регенерации |
US09/667,846 US6391185B1 (en) | 2000-01-05 | 2000-09-22 | Composite regenerable adsorption carbon material and its regeneration method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000100295/12A RU2171139C1 (ru) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал и способ его регенерации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2171139C1 true RU2171139C1 (ru) | 2001-07-27 |
Family
ID=20229096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000100295/12A RU2171139C1 (ru) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал и способ его регенерации |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6391185B1 (ru) |
RU (1) | RU2171139C1 (ru) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7267710B2 (en) * | 2003-03-28 | 2007-09-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of and apparatus for regenerating adsorbent |
WO2004089357A2 (en) * | 2003-04-02 | 2004-10-21 | Regents Of The University Of Minnesota | Anti-fungal formulation of triterpene and essential oil |
KR100866777B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-11-04 | 전자부품연구원 | 탄소 재료의 활성화 장치 및 탄소 재료의 활성화 방법 |
US10238990B2 (en) * | 2008-01-18 | 2019-03-26 | Kenneth R. Code | Apparatus for removing contamination via electrodes and a two-layered filter comprising carbon and an activating agent |
MY163799A (en) * | 2008-02-07 | 2017-10-24 | Dsg Tech Holdings Limited | Method of making an absorbent composite and absorbent articles employing the same |
US8007660B2 (en) * | 2008-06-03 | 2011-08-30 | Graftech International Holdings Inc. | Reduced puffing needle coke from decant oil |
US8007659B2 (en) * | 2008-06-03 | 2011-08-30 | Graftech International Holdings Inc. | Reduced puffing needle coke from coal tar distillate |
KR20110019968A (ko) * | 2009-08-21 | 2011-03-02 | 삼성전자주식회사 | 정수 필터 시스템과 그의 재생방법 및 정수 필터 시스템을 포함하는 정수 장치 |
US20120187054A1 (en) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Regenerable filter device and method of driving the same |
US9533897B2 (en) | 2013-03-12 | 2017-01-03 | Radical Waters International Ltd. | Method for electro-chemical activation of water |
FR3078899B1 (fr) * | 2018-03-14 | 2021-03-05 | Univ Paris Est Marne La Vallee | Procede de regeneration du charbon actif par procede electro-fenton |
EP4039655B1 (fr) * | 2021-02-05 | 2024-07-03 | Université Gustave Eiffel | Réacteur permettant la filtration en continu d'un fluide en écoulement à travers d'un filtre et avec une régénération électrochimique in situ du filtre |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4217191A (en) * | 1972-10-12 | 1980-08-12 | Battelle Memorial Institute | Process for regenerating contaminated activated carbon |
US4261857A (en) * | 1974-05-09 | 1981-04-14 | Kyoritsu Yuki Kogyo Kenkyusho | Method and apparatus for regenerating used active carbon |
-
2000
- 2000-01-05 RU RU2000100295/12A patent/RU2171139C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2000-09-22 US US09/667,846 patent/US6391185B1/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БУСЕВ А.И., ЕФИМОВ И.П. Определения, понятия, термины в химии, - М.: Просвещение, 1981, с.117-118. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6391185B1 (en) | 2002-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ban et al. | Fundamentals of electrosorption on activated carbon for wastewater treatment of industrial effluents | |
Guyes et al. | Enhancing the ion-size-based selectivity of capacitive deionization electrodes | |
JP4162709B2 (ja) | 容量性脱イオンおよび電気化学的精製、並びに電極の再生のための方法および装置 | |
RU2171139C1 (ru) | Композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал и способ его регенерации | |
US6309532B1 (en) | Method and apparatus for capacitive deionization and electrochemical purification and regeneration of electrodes | |
KR101256401B1 (ko) | 모세관 칼럼 이온 크로마토그래피 | |
KR20080056216A (ko) | 서프레서 재생제의 재순환 | |
WO1996027790A1 (en) | Intermittent electrolytic packed bed suppressor regeneration for ion chromatography | |
WO2009104262A1 (ja) | マイクロイオン交換チューブを用いたサプレッサ及びそれを用いたイオンクロマトグラフ | |
JPH05258992A (ja) | 通液型コンデンサ、それを用いたクロマトグラフ装置およびクロマトグラフによる精製方法 | |
Ge et al. | Electrochemical chromatography—packings, hardware and mechanisms of interaction | |
JP2004264045A (ja) | イオンクロマトグラフィー装置用カラム、サプレッサー及びイオンクロマトグラフィー装置 | |
CN112479319B (zh) | 染料分离回收的方法及装置 | |
Huang et al. | Anion-/cationic compounds enhance the dispersion of flow electrodes to obtain high capacitive deionization performance | |
KR102268476B1 (ko) | 탈염 성능이 증가한 다중 채널 막 결합형 축전식 탈염 장치 | |
EP0872278A1 (en) | Electrosorption membrane | |
RU2075994C1 (ru) | Способ очистки жидкостей и устройство (варианты) для его осуществления | |
KR102517536B1 (ko) | 탈염 장치 | |
Kim et al. | Electrosorption and separation of $ Co^{2+} $ and $ Sr^{2+} $ ions from decontaminated liquid wastes | |
EP3606877A1 (en) | Apparatus and methods for aqueous organic waste treatment | |
KR102180564B1 (ko) | 산화환원 짝반응 물질을 도입한 다중 채널 막 결합형 축전식 탈염장치 | |
KR102641144B1 (ko) | 역전기투석법에 의한 염수의 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 저감 장치 및 이를 이용한 방법 | |
Wolska et al. | Integrated, Molecularly Imprinted Polymeric Membranes for the Concentration of BPA in a Capacitive Deionization Process | |
KR100488576B1 (ko) | 전기흡착에 의한 폐액중 우라늄이온, 방사성 핵종, 금속이온 및 염의 선택제거 방법 및 여기에 사용되는 흡착소재의 제조방법 | |
JP2004340843A (ja) | イオンクロマトグラフィー装置及びイオン分析方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160106 |