RU2186728C2

RU2186728C2 - Method of production of unfolded graphite and sorbent made of unfolded graphite obtained by this method

Info

Publication number: RU2186728C2
Application number: RU2000125878A
Authority: RU
Inventors: И.В. Мишенин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Карбон"
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: anthracite, schungite, natural or artificial graphite are treated with a strong oxidizing agent, for example, H₂O₂,KMnO₄ or K₂CrO₄ at the room temperature. Formic, acetic, oxalic, nitric or perchloric acid can be added to a mixture and exothermic reaction is initiated by rapid heating part of substance to 250 C. Unfolded graphite is obtained as result of self-maintaining reaction and its volume exceeds the parent volume by 100-1000 times, its specific surface is up to 10 000 m²/g. The obtained product is able to sorb any water-soluble substances from water and heavy fractions and impurities from organic liquids, to retain suspensions, aerosols, foams, poison gases from air. Reaction can be performed in any nonoxidizing capacity and without special devices. Invention can be used for treatment of air and water from technogenic and mineral pollutions and for removal of toxins from human body. EFFECT: simplified methods, decreased cost, ecological safety of method. 21 cl, 1 dwg, 1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов, в частности к способу получения графита с развитой поверхностью, имеющего особую "развернутую" поликристаллическую структуру, а также к сорбентам на основе развернутого графита, полученного этим способом. The invention relates to the technology of carbon-graphite materials, in particular to a method for producing graphite with a developed surface having a special "expanded" polycrystalline structure, as well as to sorbents based on expanded graphite obtained by this method.

Изобретение может быть использовано для очистки воздуха, органических жидкостей, природных, питьевых и сточных вод от техногенных и минеральных загрязнений, а также в медицинских целях для удаления токсинов из человеческого организма. The invention can be used to purify air, organic liquids, natural, drinking and wastewater from industrial and mineral pollution, as well as for medical purposes to remove toxins from the human body.

Известно, что некоторые слоистые материалы обладают способностью под действием внешних воздействий значительно расширяться по одной из кристаллографических осей. К таким минералам относятся, в частности, вермикулит и графит. Для вермикулита известно, что расширение происходит под действием пара, образующегося из внутрикристаллической воды при нагревании. При этом раздвигаются плоскости спайности, и расширение достигает нескольких сотен раз. It is known that some layered materials have the ability under the action of external influences to expand significantly along one of the crystallographic axes. Such minerals include, in particular, vermiculite and graphite. For vermiculite, it is known that expansion occurs under the action of steam generated from intracrystalline water when heated. In this case, the cleavage planes move apart, and the expansion reaches several hundred times.

Для графита более характерны соединения внедрения, в которых увеличиваются межатомные расстояния между плоскими кристаллографическими сетками атомов углерода. В этом случае расширение по оси С происходит под действием входящих в межслоевое пространство чужеродных атомов, например, щелочных металлов I, F, Вr или молекул (Новиков Ю.Н., Вольпин М.Е. Слоистые соединения графита со щелочными металлами. - "Успехи химии", 1971, 40 9, с. 1568-1592; Некрасов Б. В. Основы общей химии. - М.: Химия, 1973). Межатомные расстояния при этом увеличиваются от 0,35 нм до 1,1 нм. Известны также соединения внедрения графита с серной кислотой типа C⁺H₂SO₄ ^- nH₂SO₄ (Есин О.А. , Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. - М.: Металлургиздат, 1950, 250 с.). При этом для инициирования реакции кислоты с графитом применяются иногда сильные окислители: HNO₃, НСlO₄, K₂Cr₂O₄, KMnO₄, (NH₄)S₂O₈, а сама реакция происходит при нагревании до 1200^oС и более.Graphite is more characteristic of interstitial compounds in which the interatomic distances between planar crystallographic networks of carbon atoms increase. In this case, the expansion along the C axis occurs under the influence of foreign atoms entering the interlayer space, for example, alkali metals I, F, Br or molecules (Novikov Yu.N., Volpin ME, Layered compounds of graphite with alkali metals. - "Success Chemistry ", 1971, 40 9, pp. 1568-1592; B. Nekrasov. Fundamentals of General Chemistry. - M.: Chemistry, 1973). At that, the interatomic distances increase from 0.35 nm to 1.1 nm. Also known are compounds for introducing graphite with sulfuric acid of the type C ⁺ H ₂ SO ₄ ^- nH ₂ SO ₄ (Esin OA, Geld P.V. Physical Chemistry of Pyrometallurgical Processes. - M .: Metallurgizdat, 1950, 250 p.). Moreover, sometimes strong oxidizing agents are used to initiate the reaction of acid with graphite: HNO ₃ , НСlO ₄ , K ₂ Cr ₂ O ₄ , KMnO ₄ , (NH ₄ ) S ₂ O ₈ , and the reaction itself occurs when heated to 1200 ^o С or more .

Большинство известных способов получения графита, имеющего развитую поверхность (наиболее часто называемого "расширенным", "расщепленным" или "вспученным" графитом), содержат следующие этапы:
- химическое или электрохимическое окисление графита интеркалирующим агентом - концентрированной сильной кислотой, чаще всего в смеси с сильным окислителем, с целью получения интеркалированного соединения графита (соединения внедрения);
- промывка окисленного графита от излишков кислоты с последующей сушкой;
- расширение полученного окисленного графита под воздействием высоких температур или микроволнового излучения.Most of the known methods for producing graphite having a developed surface (most often called "expanded", "split" or "expanded" graphite) contain the following steps:
- chemical or electrochemical oxidation of graphite with an intercalating agent — concentrated strong acid, most often in a mixture with a strong oxidizing agent, in order to obtain an intercalated graphite compound (interstitial compound);
- washing oxidized graphite from excess acid, followed by drying;
- expansion of the obtained oxidized graphite under the influence of high temperatures or microwave radiation.

Недостатком указанных способов является то, что в полученном веществе содержится большое количество химически активных и биологически вредных продуктов реакции, в частности соединений серы. Последние могут быть полностью или только частично удалены последующими операциями термообработки и отмывки, при этом, однако, продукт стремится вернуться в первоначальное состояние, вплоть до превращения в исходный графит с потерей части или всех приобретенных полезных свойств. The disadvantage of these methods is that the resulting substance contains a large number of chemically active and biologically harmful reaction products, in particular sulfur compounds. The latter can be completely or only partially removed by subsequent heat treatment and washing operations, while, however, the product tends to return to its original state, up to the transformation into the original graphite with the loss of part or all of the acquired useful properties.

Для снижения содержания серы в расширенном графите используются также такие способы, как обработка интеркалированного соединения гидроксидом натрия (патент Японии 60264316). Известен также способ получения расширенного графита, не содержащего примесей серы, отличающийся тем, что в качестве интеркалирующего агента используется не серная кислота, как в большинстве известных способов, а азотная кислота (патент Китая 1140146). Methods such as treating the intercalated compound with sodium hydroxide (Japanese Patent 60264316) are also used to reduce the sulfur content of expanded graphite. There is also known a method for producing expanded graphite that does not contain sulfur impurities, characterized in that not sulfuric acid is used as the intercalating agent, as in most known methods, but nitric acid (Chinese patent 1140146).

Наличие развитой поверхности обуславливает высокие сорбционные свойства расширенных графитов. При этом, как показывает опыт, сорбционные свойства, такие как избирательность сорбции и сорбирующая способность, зависят от внутренней структуры расширенного графита, а следовательно, от способа его получения. The presence of a developed surface determines the high sorption properties of expanded graphites. Moreover, as experience shows, sorption properties, such as selectivity of sorption and sorbing ability, depend on the internal structure of expanded graphite, and therefore, on the method of its production.

Так, например, известен сорбент из расширенного графита для удаления оксидов серы и азота из выхлопных газов, полученный путем обработки графита концентрированной серной или азотной кислотой, сушки и промывки пропитанного графита и последующим термическим расширением при 300-500^oС (патент Японии 59032943).For example, an expanded graphite sorbent is known for removing sulfur and nitrogen oxides from exhaust gases, obtained by treating graphite with concentrated sulfuric or nitric acid, drying and washing impregnated graphite, and subsequent thermal expansion at 300-500 ^° C (Japanese Patent 59032943).

В патенте Японии 4022403 описан сорбент, улавливающий жидкие вещества, такие как нефть, жиры и органические растворители. Указанный сорбент получают путем обработки измельченного графита смесью концентрированной серной кислоты и перекиси водорода, промывкой водой, сушкой и последующим нагреванием с целью расширения. Japanese Patent 4022403 describes a sorbent trapping liquid substances such as oil, fats and organic solvents. The specified sorbent is obtained by treating crushed graphite with a mixture of concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide, washing with water, drying and subsequent heating to expand.

В патенте США 5282975 описан сорбент из расширенного графита, избирательно адсорбирующий нефтепродукты из водной среды, имеющий гидрофобную и олеофильную структуру. Указанный сорбент получают обработкой графитовых частиц смесью концентрированного раствора серной кислоты и дихромата натрия с последующей промывкой, сушкой и нагреванием до 900^oС и отбором частиц, имеющих определенные физические характеристики (размеры, насыпную плотность и удельную площадь поверхности).US 5,282,975 describes an expanded graphite sorbent selectively adsorbing oil products from an aqueous medium having a hydrophobic and oleophilic structure. The specified sorbent is obtained by treating graphite particles with a mixture of a concentrated solution of sulfuric acid and sodium dichromate, followed by washing, drying and heating to 900 ^° C and selecting particles having certain physical characteristics (sizes, bulk density and specific surface area).

Известны также сорбенты из графита, имеющего развитую поверхность, полученные способами, не включающими в себя операцию промывки от излишков кислоты. Так, в патенте Японии 11157820, являющемся ближайшим аналогом настоящего изобретения, предложен способ получения расширенного графита из образованного углеродным волокном материала путем окисления графита смесью концентрированной кислоты и окислителя, представляющего собой азотную кислоту, перекись водорода, дихромат калия или дисульфат пероксоаммония, с последующим нагреванием полученного интеркалированного соединения графита при 500-3000^oС при атмосферном или при пониженном давлении. Однако из-за наличия больших количеств примесей, в том числе токсических, такой сорбент, как и другие сорбенты, полученные с использованием сильных неорганических кислот, имеет ограниченное применение. Кроме того, для всех известных способов получения графита с развитой поверхностью требуется применение специальной аппаратуры, в том числе аппаратуры, обеспечивающей нагревание графита до высоких температур для его расширения, что обусловливает высокую стоимость процесса в целом.Also known are sorbents from graphite having a developed surface, obtained by methods that do not include the washing operation from excess acid. Thus, Japanese Patent 11157820, which is the closest analogue of the present invention, provides a method for producing expanded graphite from carbon fiber material by oxidizing graphite with a mixture of concentrated acid and an oxidizing agent, which is nitric acid, hydrogen peroxide, potassium dichromate, or peroxoammonium disulfate, followed by heating of the resulting intercalated graphite compounds at 500-3000 ^o C at atmospheric or under reduced pressure. However, due to the presence of large amounts of impurities, including toxic ones, such a sorbent, like other sorbents obtained using strong inorganic acids, has limited use. In addition, for all known methods for producing graphite with a developed surface, the use of special equipment is required, including equipment providing heating of graphite to high temperatures for its expansion, which leads to a high cost of the process as a whole.

Задачей изобретения является обеспечение возможности упрощенного, без специальных устройств, получения экологически чистого углеродного сорбента с максимально развитой поверхностью с применением дешевых и широко распространенных реактивов и сырья. The objective of the invention is to provide the possibility of simplified, without special devices, obtaining an environmentally friendly carbon sorbent with a maximally developed surface using cheap and widespread reagents and raw materials.

Поставленная задача решается тем, что графитовое сырье смешивается с сильным окислителем, после чего термически инициируется самоподдерживающаяся экзотермическая реакция. В результате этой реакции обеспечивается расширение исходного углеродного материала по плоскостям спайности, а не между атомными сетками, как в известных способах. Кристаллиты, ограниченные плоскостями спайности, представляют собой прочные практически идеальные микрокристаллы таблитчатой формы толщиной 0,003-0,03 мкм. При преобразовании графита в развернутую форму кристаллиты раздвигаются и разворачиваются друг относительно друга под действием электростатических сил. В результате из исходного чешуйчатого кристалла графита толщиной 10 мкм образуется своеобразный "цветок" со стеблем "вермикулитового" типа, где кристаллиты раздвинуты и слегка развернуты вокруг оси, близкой к центру чешуйки, и одним или несколькими "цветками" из кристаллитов, развернувшихся вокруг оси, проходящей вблизи края чешуйки. Такая структура графита обеспечивает чрезвычайно высокую удельную поверхность, до 10000 м²/г, что, в свою очередь, обеспечивает высокие сорбционные свойства полученного материала.The problem is solved in that the graphite raw material is mixed with a strong oxidizing agent, after which a self-sustaining exothermic reaction is thermally initiated. As a result of this reaction, the initial carbon material is expanded along cleavage planes, and not between atomic networks, as in the known methods. Crystallites bounded by cleavage planes are durable, practically ideal, tabular-shaped microcrystals with a thickness of 0.003-0.03 microns. When graphite is converted to expanded form, the crystallites move apart and unfold relative to each other under the influence of electrostatic forces. As a result, a kind of “flower” with a “vermiculite” type stem is formed from the initial scaly crystal of graphite 10 μm thick, where the crystallites are spread apart and slightly deployed around an axis close to the center of the flake, and one or more “flowers” of crystallites unfolding around the axis, passing near the edge of the scale. Such a graphite structure provides an extremely high specific surface, up to 10,000 m ² / g, which, in turn, provides high sorption properties of the obtained material.

В качестве исходного графитового материала могут быть использованы антрацит, природный графит, чешуйчатые разновидности пирографита или шунгит (например, шунгит I - разновидность шунгита с содержанием углерода более 96%). Исходный материал смешивается в любой не окисляющейся термостойкой таре с сильным окислителем в весовом соотношении примерно от 1:0,2 до 1:1, после чего смесь подвергается локальному нагреву до 250^oС. Наиболее предпочтительными окислителями являются перекись водорода, КМnО₄ и К₂СrO₄. Нагрев может осуществляться любым доступным способом, например электрически нагреваемой проволокой, раскаленным стержнем, внешним нагревом тары, поджогом капли горючей жидкости, газовой горелкой, факелом и т.д. В результате возникает самоподдерживающаяся экзотермическая реакция, в ходе которой все исходное вещество постепенно переходит в частично расширенное состояние, увеличившись в объеме в 2-10 раз. По окончании реакции процедура может быть неоднократно повторена, что позволяет последовательно получить сорбент с все более развитой поверхностью и увеличением объема по сравнению с исходным сырьем в 10-100 раз. Отмечается эффект самоочищения углерода в результате реакции: конечный продукт не содержит даже тех минеральных примесей, которые содержались в используемом сырье.Anthracite, natural graphite, flake varieties of pyrographite or schungite (for example, schungite I is a variety of schungite with a carbon content of more than 96%) can be used as the starting graphite material. The starting material is mixed in any non-oxidizing heat-resistant container with a strong oxidizing agent in a weight ratio of about 1: 0.2 to 1: 1, after which the mixture is subjected to local heating to 250 ^o C. The most preferred oxidizing agents are hydrogen peroxide, KMnO ₄ and K ₂ CrO ₄ . Heating can be carried out by any available method, for example, by electrically heated wire, a hot rod, external heating of the container, arsonization of a drop of combustible liquid, gas burner, torch, etc. As a result, a self-sustaining exothermic reaction occurs, during which the entire starting material gradually passes into a partially expanded state, increasing in volume by 2-10 times. At the end of the reaction, the procedure can be repeated several times, which allows one to sequentially obtain a sorbent with an increasingly developed surface and an increase in volume compared to the feedstock 10-100 times. The effect of carbon self-purification as a result of the reaction is noted: the final product does not even contain those mineral impurities that were contained in the raw materials used.

Поставленная задача решается также тем, что к смеси исходного углеродного материала и перекиси водорода добавляется органическая кислота, например муравьиная, или уксусная, или щавелевая, предпочтительно в весовом соотношении примерно от 1:0,05 до 1:0,25. В этом случае требуется меньшее количество повторов вышеописанной процедуры для получения конечного продукта с максимально развитой поверхностью. Однократное увеличение объема при этом достигает 10-50 раз, а размеры индивидуальных частиц исходного вещества по одной из осей увеличиваются до 1000 раз. The problem is also solved by the fact that to the mixture of the starting carbon material and hydrogen peroxide is added an organic acid, for example formic, or acetic, or oxalic, preferably in a weight ratio of about 1: 0.05 to 1: 0.25. In this case, fewer repetitions of the above procedure are required to obtain the final product with the most developed surface. A one-time increase in volume reaches 10–50 times, and the sizes of individual particles of the starting material along one of the axes increase up to 1000 times.

Полученный графит, имеющий развитую поверхность и вследствие этого высокие сорбирующие свойства, не содержит неорганических или токсичных органических соединений, поэтому может быть использован в качестве высококачественного сорбента, в том числе для очистки питьевой воды, а также в медицине в качестве энтеросорбента. Особо чистый продукт, содержащий более 99,4% углерода, может быть получен прокаливанием полученного продукта при температуре 400^oС. При этом никаких изменений его структуры и сорбционных свойств не происходит.The resulting graphite, which has a developed surface and, as a result, high sorbing properties, does not contain inorganic or toxic organic compounds; therefore, it can be used as a high-quality sorbent, including for the purification of drinking water, and also as an enterosorbent in medicine. A particularly pure product containing more than 99.4% carbon can be obtained by calcining the resulting product at a temperature of 400 ^o C. However, no changes in its structure and sorption properties occur.

Аналогичные результаты получаются при использовании вместо органических кислот азотной или хлорной кислоты, однако конечный продукт в этом случае содержит некоторые количества неорганических примесей. Similar results are obtained when nitric or perchloric acid is used instead of organic acids, but the final product in this case contains some amounts of inorganic impurities.

В отличие от известных способов получения графита с развитой поверхностью способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить экологически чистый, химически и биологически инертный продукт, не содержащий токсических примесей, без использования операций промывки и сушки промежуточного продукта перед его расширением, без использования сложной специальной аппаратуры высокотемпературного нагрева, применяемой для термического расширения, а также при значительной экономии энергии, необходимой для такого нагрева. In contrast to the known methods for producing graphite with a developed surface, the method in accordance with the present invention allows to obtain an environmentally friendly, chemically and biologically inert product that does not contain toxic impurities, without using washing and drying the intermediate product before its expansion, without using complex special high-temperature equipment heating used for thermal expansion, as well as significant savings in energy required for such heating.

Сорбент из развернутого графита, полученного описанным выше способом, способен адсорбировать из воды любые водорастворимые вещества, из жидких органических смесей - тяжелые фракции и примеси, задерживать взвеси, аэрозоли, дымы и ядовитые газы, вследствие чего указанный сорбент может найти широкое применение благодаря своей универсальности и биологической нейтральности. В частности, он может эффективно использоваться для очистки природных, питьевых и сточных вод. При этом при толщине слоя 15 см он поглощает до уровня ниже ПДК тяжелые металлы (кратность очистки 30-50, а для железа и особенно его гидроокислов - более 200), сульфиды (5 раз), фосфаты (30 раз), нитраты (4 раза), хлор и его соединения, включая диоксины, (5 раз) и другие экологически вредные вещества. При этом сорбционная емкость фильтров превышает таковую для известных образцов в 10²-10³ раз. Полученное вещество эффективно поглощает газы, дымы и аэрозоли, например воздух быстро очищается от табачного дыма даже без принудительной вентиляции. Продукт может быть использован в медицине в качестве антитоксического адсорбента для наружного и внутреннего применения.The sorbent from expanded graphite obtained by the method described above is capable of adsorbing any water-soluble substances from water, from heavy organic mixtures - heavy fractions and impurities, to retain suspended particles, aerosols, fumes and toxic gases, as a result of which this sorbent can be widely used due to its versatility and biological neutrality. In particular, it can be used effectively for the treatment of natural, drinking, and wastewater. Moreover, with a layer thickness of 15 cm, it absorbs heavy metals to a level below the MPC (purification ratio of 30-50, and more than 200 for iron and especially its hydroxides), sulfides (5 times), phosphates (30 times), nitrates (4 times ), chlorine and its compounds, including dioxins, (5 times) and other environmentally harmful substances. Moreover, the sorption capacity of the filters exceeds 10 ² -10 ³ times for known samples. The resulting substance effectively absorbs gases, fumes and aerosols, for example, air is quickly cleaned of tobacco smoke even without forced ventilation. The product can be used in medicine as an antitoxic adsorbent for external and internal use.

На чертеже изображена сделанная с помощью электронного микроскопа фотография поликристалла развернутого графита, полученного в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, которая отражает описанную выше структуру поликристалла. The drawing shows an electron microscope photograph of a deployed graphite polycrystal obtained in accordance with the method of the present invention, which reflects the polycrystal structure described above.

Получение развернутого графита
Пример 1.Getting expanded graphite
Example 1

100 г измельченного шунгита II, имеющего насыпную плотность 1,2 г/см³, размер частиц 0,03-0,1 мм и содержание графита 87 мас.%, помещают в керамический стакан, добавляют при перемешивании 40 мл 70%-ного раствора перекиси водорода. Полученную смесь подвергают локальному нагреву газовой горелкой в течение 30 с до 250^oС, инициируя таким образом самоподдерживающуюся экзотермическую реакцию. В результате реакции, продолжающейся в течение 10 мин, исходное вещество переходит в расширенное состояние.100 g of crushed schungite II having a bulk density of 1.2 g / cm ³ , a particle size of 0.03-0.1 mm and a graphite content of 87 wt.%, Are placed in a ceramic glass, 40 ml of a 70% solution are added with stirring hydrogen peroxide. The resulting mixture is subjected to local heating by a gas burner for 30 s to 250 ^o C, thus initiating a self-sustaining exothermic reaction. As a result of the reaction, which lasts for 10 minutes, the starting material goes into an expanded state.

Характеристики полученного развернутого графита:
Насыпная плотность - 0,55 г/см³
Степень расширения - 2,1 раза
Удельная поверхность - 250-300 м²/г
Выход развернутого графита - 100%
Пример 2.Characteristics of the obtained expanded graphite:
Bulk density - 0.55 g / cm ³
Extent of expansion - 2.1 times
The specific surface is 250-300 m ² / g
The output of expanded graphite - 100%
Example 2

100 г вещества, полученного в примере 1, помещают в керамический стакан, добавляют при перемешивании 40 мл 70%-ного раствора перекиси водорода. Полученную смесь подвергают локальному нагреву, как описано в примере 1. 100 g of the substance obtained in example 1 is placed in a ceramic glass, 40 ml of a 70% hydrogen peroxide solution are added with stirring. The resulting mixture was subjected to local heating, as described in example 1.

Характеристики полученного в результате реакции вещества:
Насыпная плотность - 0,37 г/см³
Степень расширения:
- по сравнению с веществом, полученным в примере 1, - 1,5 раза
- по сравнению с исходным шунгитом - 3,8 раза
Удельная поверхность - 500-600 м²/г
Выход развернутого графита - 100%
Пример 3.Characteristics of the resulting reaction:
Bulk density - 0.37 g / cm ³
Degree of expansion:
- compared with the substance obtained in example 1, 1.5 times
- compared to the original shungite - 3.8 times
Specific surface area - 500-600 m ² / g
The output of expanded graphite - 100%
Example 3

Развернутый графит получают в соответствии со способом, описанным в примере 1, добавив к смеси перед нагреванием 10 мл 70%-ного раствора муравьиной кислоты. Expanded graphite is obtained in accordance with the method described in example 1 by adding 10 ml of a 70% formic acid solution to the mixture before heating.

Характеристики полученного в результате реакции вещества:
Насыпная плотность - 0,2 г/см³
Степень расширения - 6 раз
Удельная поверхность - 1500-2000 м²/г
Выход развернутого графита - 100%
Пример 4.Characteristics of the resulting reaction:
Bulk density - 0.2 g / cm ³
The degree of expansion - 6 times
Specific surface - 1500-2000 m ² / g
The output of expanded graphite - 100%
Example 4

Развернутый графит получают из кристаллического пирографита в соответствии со способом, описанным в примере 1, добавив к смеси перед нагреванием при перемешивании 60 мл 70%-ного раствора азотной кислоты. Характеристики полученного в результате реакции вещества:
Насыпная плотность - 0,15 г/см³
Степень расширения - 8 раз
Удельная поверхность - 3500 м²/г
Выход развернутого графита - 100%
Пример 5.Expanded graphite is obtained from crystalline pyrographite in accordance with the method described in example 1, adding to the mixture before heating with stirring 60 ml of a 70% solution of nitric acid. Characteristics of the resulting reaction:
Bulk density - 0.15 g / cm ³
Expansion rate - 8 times
Specific surface area - 3500 m ² / g
The output of expanded graphite - 100%
Example 5

Развернутый графит получают в соответствии со способом, описанным в примере 4, обеспечивая дополнительно после прекращения реакции прогрев реакционной смеси при температуре 400^oС.Expanded graphite is obtained in accordance with the method described in example 4, providing additionally after termination of the reaction, heating the reaction mixture at a temperature of 400 ^o C.

Характеристики полученного в результате реакции вещества:
Насыпная плотность - 0,15 г/см³
Удельная поверхность - 3500 м²/г
Выход развернутого графита - 100%
Пример 6.Characteristics of the resulting reaction:
Bulk density - 0.15 g / cm ³
Specific surface area - 3500 m ² / g
The output of expanded graphite - 100%
Example 6

Развернутый графит четырежды подвергается процедуре в соответствии со способом, описанным в примере 4, и дополнительно прогревается в металлическом поддоне на газовой горелке до температуры 400^oС в соответствии с примером 5.Expanded graphite is subjected to four times the procedure in accordance with the method described in example 4, and is additionally heated in a metal pan on a gas burner to a temperature of 400 ^o With in accordance with example 5.

Характеристики полученного в результате реакции вещества:
Насыпная плотность - 0,02 г/см³
Степень расширения - 60 раз
Удельная поверхность - 10000 м²/г
Выход развернутого графита - 100%
Получение сорбирующего фильтра и определение его сорбционной способности
Пример 7.Characteristics of the resulting reaction:
Bulk density - 0.02 g / cm ³
The degree of expansion - 60 times
Specific surface - 10000 m ² / g
The output of expanded graphite - 100%
Obtaining a sorbent filter and determining its sorption ability
Example 7

Для получения фильтра развернутый графит, полученный в соответствии с примером 6, засыпали в цилиндрический корпус фильтра из пищевого алюминия высотой 50 мм и диаметром 60 мм. В дне корпуса имеется сливное отверстие, перед которым установлен стеклянный фильтр толщиной 2 мм с порами 0,05 мм. Корпус без дополнительного прессования сорбента закрыли крышкой со штуцером. To obtain a filter, expanded graphite obtained in accordance with Example 6 was poured into a cylindrical filter housing made of edible aluminum with a height of 50 mm and a diameter of 60 mm. At the bottom of the housing there is a drain hole, in front of which a glass filter 2 mm thick with pores of 0.05 mm is installed. The housing without additional pressing of the sorbent was closed with a lid with a fitting.

Через фильтр пропускали воду из устья реки Невы. Результаты измерения сорбционной способности полученного фильтра представлены в таблице. Для сравнения в таблице приведены также сорбционные характеристики фильтров BRITA (Германия) и АКВАФОР (Россия), имеющих такую же высоту и площадь поперечного сечения, что и исследуемый фильтр, полученные в этих же условиях. Water was passed through the filter from the mouth of the Neva River. The results of measuring the sorption ability of the obtained filter are presented in the table. For comparison, the table also shows the sorption characteristics of BRITA filters (Germany) and AQUAFOR (Russia), having the same height and cross-sectional area as the filter under study, obtained under the same conditions.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что фильтр из развернутого графита, полученного в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, имеет более высокие сорбционные характеристики, чем известные фильтры. The results obtained indicate that the filter of expanded graphite obtained in accordance with the method according to the present invention has higher sorption characteristics than known filters.

Настоящее изобретение не ограничено описанными выше примерами, приведенными лишь в качестве иллюстрации конкретных вариантов его осуществления. Предполагается, что изобретение включает также варианты осуществления, изменения и усовершенствования, очевидные для специалистов в данной области и включенные в объем нижеследующей формулы, отражающей сущность настоящего изобретения. The present invention is not limited to the examples described above, given only as an illustration of specific options for its implementation. The invention is also intended to include embodiments, changes and improvements obvious to those skilled in the art and included in the scope of the following claims reflecting the spirit of the present invention.

Claims

1. A method of producing graphite with a developed surface, comprising mixing the initial graphite raw material with an oxidizing agent and subsequent heating, characterized in that flaky pyrographite or anthracite or shungite is used as the initial graphite raw material, a strong oxidizing agent is used, and heating is carried out to the beginning of a self-sustaining exothermic oxidation reaction, as a result of which graphite is formed having an expanded polycrystal structure.

2. A method according to claim 1, characterized in that as oxidant hydrogen peroxide is used, or KMnO ₄ or K ₂ CrO _4.

3. The method according to claim 2, characterized in that the initial graphite raw material is mixed with an oxidizing agent in a weight ratio of from about 1: 0.2 to 1: 1.

4. The method according to claim 3, characterized in that to enhance the action of the oxidizing agent, organic acid is added to the mixture.

5. The method according to claim 4, characterized in that the organic acid used is formic or acetic or oxalic acid.

6. The method according to claim 3, characterized in that in order to enhance the effect of the oxidizing agent, nitric or perchloric acid is added to the initial mixture.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the mixing is carried out in a non-oxidizing heat-resistant container.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that to initiate the reaction using local heating or heating of one or more sides of the container.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the obtained product is additionally heated at a temperature not lower than 400 ^o C.

10. A method of producing graphite with a developed surface, comprising mixing the initial graphite raw material with an oxidizing agent and subsequent heating, characterized in that natural graphite, or flake pyrographite, or anthracite, or shungite, are used as an oxidizing agent, selected from the group comprising hydrogen peroxide, KMnO ₄ and K ₂ CrO ₄ , and heating is carried out before the start of a self-sustaining exothermic oxidation reaction, as a result of which graphite is formed having folded polycrystal structure.

11. The method according to p. 10, characterized in that the initial graphite raw material is mixed with an oxidizing agent in a weight ratio of from about 1: 0.2 to 1: 1.

12. The method according to claim 11, characterized in that to enhance the action of the oxidizing agent, organic acid is added to the mixture.

13. The method according to p. 12, characterized in that the organic acid used is formic, or acetic, or oxalic acid.

14. The method according to claim 11, characterized in that to enhance the action of the oxidizing agent, nitric or perchloric acid is added to the initial mixture.

15. The method according to any one of paragraphs.10-14, characterized in that the mixing is carried out in a non-oxidizing heat-resistant container.

16. The method according to any one of paragraphs.10-15, characterized in that to initiate the reaction using local heating or heating of one or more sides of the container.

17. The method according to any one of paragraphs.10-16, characterized in that the resulting product is additionally heated at a temperature not lower than 400 ^o C.

18. A sorbent from graphite with a developed surface, designed for the adsorption of substances from liquid and gaseous media, characterized in that said sorbent is obtained in accordance with the method described in any of claims 1-17.

19. Sorbent according to claim 18, characterized in that said sorbent is intended for purification of natural, drinking or wastewater.

20. Sorbent according to claim 18, characterized in that said sorbent is intended for air purification.

21. The sorbent according to claim 18, characterized in that said sorbent is intended for use in medicine as an antitoxic sorbent for external or internal use.