RU2221745C2 - Method of production of comminuted activated carbon - Google Patents
Method of production of comminuted activated carbon Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221745C2 RU2221745C2 RU2002109540/15A RU2002109540A RU2221745C2 RU 2221745 C2 RU2221745 C2 RU 2221745C2 RU 2002109540/15 A RU2002109540/15 A RU 2002109540/15A RU 2002109540 A RU2002109540 A RU 2002109540A RU 2221745 C2 RU2221745 C2 RU 2221745C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- production
- activated carbon
- activation
- purification
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области адсорбционной техники и может быть использовано в медицине при получении активного угля (энтеросорбента) для поглощения токсинов и выведения из организма радиоактивного йода. Уголь может быть использован также для очистки газов и паров. The invention relates to the field of adsorption technology and can be used in medicine in the production of activated carbon (enterosorbent) for the absorption of toxins and excretion of radioactive iodine from the body. Coal can also be used to clean gases and vapors.
Известен способ получения активного угля из брикетированной синтетической смолы поливинилиденхдорида, включающий дробление смолы и карбонизацию частиц в интервале 160-800oС со скоростью подъема температуры 1-5 град/ч (0,015-0,09 град/мин).A known method of producing activated carbon from a briquetted synthetic resin polyvinylidene doride, including crushing the resin and carbonization of particles in the range of 160-800 o With a rate of temperature rise of 1-5 deg / h (0.015-0.09 deg / min).
Недостатком известного способа является значительная сложность технологического процесса, низкий выход конечного продукта, дефицит смолы и выделение агрессивного продукта - хлористого водорода /Патент РФ N 2021010, опубл. 15.10.94, Бюл. 19/. The disadvantage of this method is the significant complexity of the process, low yield of the final product, resin deficiency and the allocation of an aggressive product - hydrogen chloride / RF Patent N 2021010, publ. 10/15/94, Bull. 19/.
Известен способ получения активного угля, включающий термическое разложение в интервале температур 300-800oС и активацию сырья, содержащего фенодформальдегидную смолу с растительным наполнителем /авт. св-во N 332043, С 01 В 31/08, опубл. 11.04.72/.A known method of producing activated carbon, including thermal decomposition in the temperature range 300-800 o With and the activation of raw materials containing phenolic formaldehyde resin with vegetable filler / ed.
Недостатком известного способа является невозможность получения активного угля с высокой адсорбционной емкостью по отношению к среднемолекулярным метаболитам, например цианкобаламину, а также радиоактивному йоду, кроме того, недостаток угля, полученного этим способом, низкая прочность и относительно высокая его зольность. The disadvantage of this method is the inability to obtain activated carbon with a high adsorption capacity with respect to medium molecular metabolites, for example cyanocobalamin, as well as radioactive iodine, in addition, the disadvantage of coal obtained by this method, its low strength and its relatively high ash content.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля, включающий карбонизацию сырья на основе фенолформальдегидной смолы при 300-800oС, выдержку при конечной температуре, охлаждение и активацию водяным паром при температуре 750-800oС до степени обгара 3-7% /Авт. св-во N 502842, С 01 В 31/08, опубл. 15.02.76, Бюл. 6/.Closest to the proposed method according to the technical essence and the number of matching features is a method for producing activated carbon, including carbonization of raw materials based on phenol-formaldehyde resin at 300-800 o C, exposure at a final temperature, cooling and activation with steam at a temperature of 750-800 o C degree of burning 3-7% / Auth. St. N 502842, C 01 B 31/08, publ. 02/15/76, Bull. 6 /.
Основной недостаток известного способа заключается в том, что получаемый активный уголь не обладает необходимыми качествами для использования его в медицине для поглощения токсинов и выведения из организма радиоактивного йода. The main disadvantage of this method is that the resulting activated carbon does not have the necessary qualities for use in medicine for the absorption of toxins and excretion of radioactive iodine from the body.
Предлагаемое изобретение направлено на получение технического результата - повышение адсорбционной емкости активного угля по среднемолекулярным веществам, например цианкобаламину и радиоактивному йоду J131, а также повышение прочности и снижение зольности.The present invention is aimed at obtaining a technical result - increasing the adsorption capacity of activated carbon for medium molecular substances, such as cyanocobalamin and radioactive iodine J 131 , as well as increasing strength and reducing ash content.
Поставленная цель достигается следующим образом. В способе получения активного угля, включающем карбонизацию сырья на основе фенолформальдегидной смолы в интервале температур 140-600oC, выдержку при конечной температуре, дробление и активацию, в качестве исходного сырья используют текстолит, скорость подъема температуры при карбонизации составляет 20-40oС/ч, время выдержки при конечной температуре составляет 1-3 часа, а активацию проводят при температуре 850-900oС до суммарного объема пор 0,6-1,2 см3/г.The goal is achieved as follows. In the method for producing activated carbon, including carbonization of a phenol-formaldehyde resin-based raw material in the temperature range of 140-600 ° C, holding at a final temperature, crushing and activation, textolite is used as a feedstock, the rate of temperature rise during carbonization is 20-40 ° C / h, the exposure time at the final temperature is 1-3 hours, and activation is carried out at a temperature of 850-900 o C to a total pore volume of 0.6-1.2 cm 3 / year
Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что в качестве исходного сырья используют текстолит, скорость подъема температуры при карбонизации составляет 20-40oС/ч, время выдержки при конечной температуре составляет 1-3 часа, а активацию проводят при температуре 850-900oС до суммарного объема пор 0,6-1,2 см3/г.The difference between the proposed method and the prototype is that textolite is used as the feedstock, the temperature rise rate during carbonization is 20-40 o C / h, the exposure time at the final temperature is 1-3 hours, and activation is carried out at a temperature of 850-900 o With up to a total pore volume of 0.6-1.2 cm 3 / year
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. The essence of the proposed method is as follows.
Берут промышленный текстолит и помещают его в печь (стационарную или вращающуюся), которую начинают нагревать до температуры 600oС, при этом до температуры 140oС нагрев осуществляют с любой скоростью (5, 10, 20... oС/мин), но после температуры 140oС подъем температуры проводят со скоростью 20-40oС/ч. При температуре 600oС продукт выдерживают в течение 1-3 часов, затем карбонизат охлаждают, дробят до размера частиц 0,5-5,0 мм и помещают в печь активации, нагретую до температуры 850-900oС, где и активируют смесью водяного пара и диоксида углерода до суммарного объема пор 0,6-1,2 см3/г.Take an industrial textolite and place it in a furnace (stationary or rotating), which they begin to heat to a temperature of 600 o C, while to a temperature of 140 o C, heating is carried out at any speed (5, 10, 20 ... o C / min), but after a temperature of 140 o With the temperature rise at a speed of 20-40 o C / h At a temperature of 600 o С the product is kept for 1-3 hours, then the carbonizate is cooled, crushed to a particle size of 0.5-5.0 mm and placed in an activation furnace heated to a temperature of 850-900 o С, where it is activated with a mixture of water steam and carbon dioxide to a total pore volume of 0.6-1.2 cm 3 / g
В предложенном способе пористая структура углеродного адсорбента формируется за счет постепенного удаления летучих веществ, которых в выбранной композиции углеродного сырья содержится 65-68%. При этом наряду с главным и последовательным удалением органических летучих веществ значительную роль в управлении пористой структурой играет время выдержки при температуре 600oС, когда все летучие уже удалены. Этот фактор обеспечивает усадку, уплотнение углеродного каркаса и образование системы тончайших пор, взаимосвязанных между собой. При дальнейшей термической обработке в присутствии окислителей (активации) формируется микропористая структура с требуемыми размерами сорбирующих пор (0,75-0,90 нм).In the proposed method, the porous structure of the carbon adsorbent is formed due to the gradual removal of volatile substances, which in the selected composition of the carbon raw material contains 65-68%. At the same time, along with the main and sequential removal of organic volatile substances, a significant role in controlling the porous structure is played by the exposure time at a temperature of 600 o C, when all the volatile are already removed. This factor provides shrinkage, densification of the carbon skeleton and the formation of a system of the finest pores, interconnected. With further heat treatment in the presence of oxidizing agents (activation), a microporous structure is formed with the required sizes of sorbing pores (0.75-0.90 nm).
Изучалось влияние различных режимов карбонизации и активации выбранного сырья. The effect of various modes of carbonization and activation of the selected raw material was studied.
В результате проведения многочисленных экспериментов было установлено, что на качество получаемого угля существенное влияние оказывает природа наполнителя, интервал подъема температуры при карбонизации, скорость подъема ее, выдержка при конечной температуре, а также суммарный объем пор конечного продукта. As a result of numerous experiments, it was found that the quality of the obtained coal is significantly affected by the nature of the filler, the interval of temperature rise during carbonization, its rate of rise, exposure at a final temperature, and the total pore volume of the final product.
Определяющими являются:
- использование в качестве наполнителя фенолформальдегидной смолы различных тканей (бязь, ситец, марля и т.д.), которые обеспечивают высокую степень плотности получаемых продуктов, а при термическом разложении создают наиболее благоприятные условия для развития больших объемов микропор "средних" размеров (7,0-9,0 нм);
- осуществление медленного темпа нагрева в интервале выделения летучих, т. е. при температуре 140-600oС при скоростях 20-40oC/ч и изотермическая выдержка при температуре 600oС в течение 1-3 часов, что обуславливает развитие пористого "скелета" с длинными узкими входами;
- активация при температуре 850-900oC карбонизованных гранул с хорошо развитой первичной пористой структурой до суммарной пористости 0,6-1,2 см3/г обуславливает формирование определенного соотношения микро-, мезо- и макропор.The determining ones are:
- the use of various fabrics (calico, chintz, gauze, etc.) as a filler of phenol-formaldehyde resin, which provide a high degree of density of the products obtained, and during thermal decomposition create the most favorable conditions for the development of large volumes of micropores of "medium" sizes (7, 0-9.0 nm);
- the implementation of a slow heating rate in the range of emission of volatiles, that is, at a temperature of 140-600 o C at speeds of 20-40 o C / h and isothermal exposure at a temperature of 600 o C for 1-3 hours, which leads to the development of porous " skeleton "with long narrow entrances;
- activation at a temperature of 850-900 o C carbonized granules with a well-developed primary porous structure to a total porosity of 0.6-1.2 cm 3 / g causes the formation of a certain ratio of micro-, meso- and macropores.
Следующие примеры поясняют сущность изобретения. The following examples illustrate the invention.
Пример 1. Берут промышленный текстолит марки Т-16 с выходом летучих 67%, толщиной 16 мм, содержащий 33,7% хлопчатобумажной ткани. Текстолит режут на пластинки (для удобства термической обработки) и загружают в стационарную печь, которую нагревают от комнатной температуры до температуры 140oС за 0,5 часа, и далее подъем температуры до 600oС осуществляют со скоростью 20oС/ч, при температуре 600oС карбонизат выдерживают 1 час, после чего выгружают, дробят до размеров 0,5-5,0 мм и загружают во вращающуюся печь, нагретую до температуры 850oС, куда также начинают подавать водяной пар и диоксид углерода в соотношении 9:1. Активацию проводят до суммарного объема пор 0,6 см3/г. Затем уголь выгружают, взвешивают и анализируют. Активный уголь характеризуется следующими показателями:
- объем микропор - 0,53 см3/г;
- адсорбция йода - 120%;
- степень очистки от цианкобаламина - 99,6%;
- механическая прочность - 96%;
- зольность - 1,9%.Example 1. Take an industrial textolite brand T-16 with a volatile yield of 67%, a thickness of 16 mm, containing 33.7% of cotton fabric. Textolite is cut into plates (for the convenience of heat treatment) and loaded into a stationary furnace, which is heated from room temperature to a temperature of 140 o C for 0.5 hours, and then the temperature is raised to 600 o C at a speed of 20 o C / h, at at a temperature of 600 o C, the carbonizate is held for 1 hour, then unloaded, crushed to a size of 0.5-5.0 mm and loaded into a rotary kiln heated to a temperature of 850 o C, where water vapor and carbon dioxide are also fed in a ratio of 9: 1. Activation is carried out to a total pore volume of 0.6 cm 3 / g Then the coal is unloaded, weighed and analyzed. Active carbon is characterized by the following indicators:
- the volume of micropores - 0.53 cm 3 / g;
- iodine adsorption - 120%;
- the degree of purification from cyancobalamin - 99.6%;
- mechanical strength - 96%;
- ash content - 1.9%.
Соответствующие показатели активного угля по аналогу (см.авт. свид. Н 332045, С 01 В 31/08, опубл.11.04.74) были следующие:
- объем микропор - 0,40 см3/г;
- суммарный объем пор - 0,59 см3/г;
- адсорбция йода - 90%;
- степень очистки от цианкобаламина - 85%;
- механическая прочность - 86%;
- зольность - 12%.The corresponding indicators of activated carbon by analogy (see auto. Certificate. Н 332045, С 01 В 31/08, published 11.04.74) were as follows:
- the volume of micropores - 0.40 cm 3 / g;
- total pore volume - 0.59 cm 3 / g;
- iodine adsorption - 90%;
- the degree of purification from cyancobalamin - 85%;
- mechanical strength - 86%;
- ash content - 12%.
Пример 2. Аналогично примеру 1 за исключением того, что скорость подъема температуры в интервале температур 140-160oС составила 40oС/ч, изотермическая выдержка при температуре 600oС - 3 часа, суммарный объем пор - 1,2 см3/г.Example 2. Analogously to example 1 except that the rate of temperature rise in the temperature range 140-160 o C was 40 o C / h, isothermal exposure at a temperature of 600 o C - 3 hours, the total pore volume - 1.2 cm 3 / g.
Уголь характеризуется следующими показателями:
- объем микропор - 0,68 см3/г;
- адсорбция йода - 127%;
- степень очистки от цианкобаламина - 99,9%;
- механическая прочность - 96,9%;
- зольность - 1,8%.Coal is characterized by the following indicators:
- the volume of micropores - 0.68 cm 3 / g;
- iodine adsorption - 127%;
- the degree of purification from cyancobalamin - 99.9%;
- mechanical strength - 96.9%;
- ash content - 1.8%.
Пример 3. Аналогично примеру 1 за исключением того, что скорость подъема температуры в интервале температур 140-160oС составляла 30oС/ч, выдержка при температуре 600oС - 2 часа, суммарный объем пор - 1,05 см3/г.Example 3. Analogously to example 1 except that the rate of temperature rise in the temperature range 140-160 o C was 30 o C / h, exposure at a temperature of 600 o C - 2 hours, the total pore volume - 1.05 cm 3 / g .
Уголь характеризуется следующими показателями:
- объем микропор - 0,65 см3/г;
- адсорбция йода - 126,5%,
- степень очистки от цианкобаламина - 99,5%;
- зольность - 2,0%.Coal is characterized by the following indicators:
- the volume of micropores - 0.65 cm 3 / g;
- iodine adsorption - 126.5%,
- the degree of purification from cyancobalamin - 99.5%;
- ash content - 2.0%.
В табл.1 отражены результаты оценки качества активных углей, полученных из текстолита при различных скоростях подъема температуры при карбонизации (140-600oС).Table 1 shows the results of assessing the quality of activated carbons obtained from textolite at various rates of temperature rise during carbonization (140-600 o C).
Эксперименты (табл.1) показывают, что только скорость подъема температуры, равная 20-40oС, гарантирует достижение технического результата изобретения. Уменьшение или увеличение темпа нагрева приводит либо к ухудшению степени очистки от цианкобаламина, либо к понижению адсорбционной емкости по йоду.The experiments (table 1) show that only the rate of temperature rise, equal to 20-40 o With, guarantees the achievement of the technical result of the invention. A decrease or increase in the heating rate leads either to a deterioration in the degree of purification from cyancobalamin, or to a decrease in the adsorption capacity for iodine.
В табл.2 представлены примеры использования возможных наполнителей фенолформальдегидных смол и результаты оценки качества полученных на них активных углей. Table 2 presents examples of the use of possible fillers of phenol-formaldehyde resins and the results of assessing the quality of activated carbons obtained on them.
Из приведенных данных следует, что только тканевый наполнитель обеспечивает повышение адсорбционной активности по йоду и степени очистки от цианкобаламина. From the above data it follows that only tissue filler provides an increase in iodine adsorption activity and the degree of purification from cyancobalamin.
Опытами было определено, что время изотермической выдержки карбонизата должно составлять 1-3 часа, так как уменьшение ее менее 1 часа является недостаточным для перегруппировки атомов углерода, что ухудшает показатели адсорбции цинкобаламина, а увеличение свыше 3 часов приводит к снижению емкости углей по йоду, так как отверстия (поры) успевают захлопнуться. It was determined by experiments that the time of isothermal aging of the carbonizate should be 1-3 hours, since a decrease of less than 1 hour is insufficient for the rearrangement of carbon atoms, which worsens the absorption of zincobalamin, and an increase of more than 3 hours leads to a decrease in the carbon capacity of iodine, so how holes (pores) manage to slam shut.
Активация при температуре 850-900oС карбонизованных гранул и суммарная пористость, равная 0,6-1,2 см3/г, обуславливают требуемое соотношение разновидностей микро-, мезо- и макропор, образующихся в процессе парогазовой активации, и являются оптимальными для решения поставленной задачи.Activation at a temperature of 850-900 o With carbonized granules and a total porosity of 0.6-1.2 cm 3 / g, determine the required ratio of the varieties of micro-, meso- and macropores formed in the process of gas-vapor activation, and are optimal for solving set task.
Повышение температуры выше 900oС приводит к изменению соотношения разновидностей пор, к увеличению размеров мезопор, превращая их в макропоры, снижающие адсорбционную емкость, иногда к процессу графитизации, снижение температуры ниже 850oС приводит к недостаточной "усадке" кристаллов, недостаточному развитию пористой структуры.An increase in temperature above 900 o C leads to a change in the ratio of pore species, to an increase in the size of mesopores, turning them into macropores that reduce the adsorption capacity, sometimes to a graphitization process, a decrease in temperature below 850 o C leads to insufficient "shrinkage" of crystals, insufficient development of the porous structure .
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение технического результата, а именно: повышение степени очистки растворов (крови) от среднемолекулярных метаболитов, адсорбционной емкости по радиоактивному йоду и механической прочности при сохранении низкой зольности. А вся совокупность: медленный подъем температуры карбонизации, а также выдержка при конечной температуре в течение 1-3 часов, суммарный объем пор 0,6-1,2 см3/г, активация при температуре 850-900oС и использование в качестве исходного сырья текстолита является достаточной для характеристики заявляемого технического решения.From the foregoing, it follows that each of the signs of the claimed combination to a greater or lesser extent affects the achievement of a technical result, namely: an increase in the degree of purification of solutions (blood) of medium molecular metabolites, adsorption capacity for radioactive iodine and mechanical strength while maintaining low ash content. And the whole set: a slow rise in carbonization temperature, as well as exposure at a final temperature for 1-3 hours, the total pore volume of 0.6-1.2 cm 3 / g, activation at a temperature of 850-900 o C and use as the source PCB raw material is sufficient to characterize the claimed technical solution.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002109540/15A RU2221745C2 (en) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Method of production of comminuted activated carbon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002109540/15A RU2221745C2 (en) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Method of production of comminuted activated carbon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002109540A RU2002109540A (en) | 2003-10-27 |
| RU2221745C2 true RU2221745C2 (en) | 2004-01-20 |
Family
ID=32090958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002109540/15A RU2221745C2 (en) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Method of production of comminuted activated carbon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221745C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470858C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Method of producing adsorption-activated carbon product from texolite |
| RU2616679C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Process for carbon sorbent preparation |
-
2002
- 2002-04-12 RU RU2002109540/15A patent/RU2221745C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470858C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Method of producing adsorption-activated carbon product from texolite |
| RU2616679C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Process for carbon sorbent preparation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sekirifa et al. | Preparation and characterization of an activated carbon from a date stones variety by physical activation with carbon dioxide | |
| Din et al. | Batch adsorption of phenol onto physiochemical-activated coconut shell | |
| US5162286A (en) | Method of producing granular activated carbon | |
| Baklanova et al. | Preparation of microporous sorbents from cedar nutshells and hydrolytic lignin | |
| Fiuza Jr et al. | Preparation of granular activated carbons from yellow mombin fruit stones for CO2 adsorption | |
| MacDonald et al. | Adsorbents for methane storage made by phosphoric acid activation of peach pits | |
| Yagmur | Preparation of low cost activated carbons from various biomasses with microwave energy | |
| CN108557820A (en) | A kind of preparation method of COD high removal rates activated carbon from bamboo | |
| Acevedo et al. | Preparation of MgO-templated carbons from waste polymeric fibres | |
| RU2436625C1 (en) | Method to produce carbon adsorbent | |
| RU2527221C1 (en) | Method of producing activated charcoal from plant wastes | |
| RU2221745C2 (en) | Method of production of comminuted activated carbon | |
| KR101512562B1 (en) | A process for producing biomass adsorbent from platanus leaves | |
| Rashwan et al. | Adsorption capacities of activated carbons derived from rice straw and water hyacinth in the removal of organic pollutants from water | |
| RU2415808C1 (en) | Method of obtaining activated carbon | |
| RU2393990C1 (en) | Method of making activated charcoal | |
| WO2020065930A1 (en) | Activated carbon and method for producing said activated carbon | |
| KR100599254B1 (en) | High porous activated carbon for hydrogen storage and preparation thereof | |
| RU2583026C2 (en) | Method for obtaining mesoporous carbon material | |
| Farberova et al. | Synthesis of activated coals with uniform pore structure | |
| Monika et al. | Porous structure improvement of coal activated carbon using steam activation in pilot scale | |
| RU2412112C1 (en) | Method of producing active coal | |
| Abdulmajeed et al. | Production of High Surface Area Activated Carbon from Grass (Imperata) | |
| RU2184080C1 (en) | Method of production of activated carbon | |
| JP6542968B1 (en) | Activated carbon and method for producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20091029 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200413 |