RU2237013C1 - Method of preparing activated carbon from vegetable raw material - Google Patents
Method of preparing activated carbon from vegetable raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237013C1 RU2237013C1 RU2003105506/15A RU2003105506A RU2237013C1 RU 2237013 C1 RU2237013 C1 RU 2237013C1 RU 2003105506/15 A RU2003105506/15 A RU 2003105506/15A RU 2003105506 A RU2003105506 A RU 2003105506A RU 2237013 C1 RU2237013 C1 RU 2237013C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activated carbon
- activation
- carbonization
- carried out
- raw material
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к новому способу получения высококачественных активированных углей (АУ) из растительных материалов при относительно не высоких температурах карбонизации (300-350°С) и активации водяном паром (при температуре ≤850°С) без применения синтетических или минеральных добавок и без применения связующего компонента. Полученные таким способом АУ применяют в качестве сорбентов для очистки питьевой и технологической воды от микроэлементов, извлечения из растворов редких и драгоценных металлов, удаления токсинов из плазмы крови, в качестве носителей для солевых катализаторов (катализаторы синтеза винилхлорида и винилацетата). Новый способ позволяет повысить адсорбционную способность и пористость угля за счет значительного увеличения объема мезопор.The invention relates to a new method for producing high-quality activated carbons (AC) from plant materials at relatively low carbonization temperatures (300-350 ° C) and steam activation (at a temperature of ≤850 ° C) without the use of synthetic or mineral additives and without the use of a binder component. ACs obtained in this way are used as sorbents for the purification of drinking and process water from trace elements, extraction of rare and precious metals from solutions, removal of toxins from blood plasma, and as carriers for salt catalysts (catalysts for the synthesis of vinyl chloride and vinyl acetate). The new method allows to increase the adsorption capacity and porosity of coal due to a significant increase in the volume of mesopores.
Известный способ приготовления АУ представляет собой метод окисления первичного гранулированного угля в реакторе при 160-320°С в присутствии газа, содержащего 2-10% О2, обуглероживания при 600°С и активации при 900-950°С с помощью смеси СО2+Н2О (Японский патент №1317113, C 01 В 31/10, 21.12.89).A known method for the preparation of AC is a method of oxidizing primary granular coal in a reactor at 160-320 ° C in the presence of a gas containing 2-10% O 2 , carburizing at 600 ° C and activation at 900-950 ° C using a mixture of CO 2 + H 2 O (Japanese patent No. 1317113, C 01 B 31/10, 12/21/89).
Сложность технологии при использовании смесей СО2+Н2О при высокой температуре и конструкции оборудования в условиях коррозии стенок реактора является недостатком данного способа.The complexity of the technology when using mixtures of CO 2 + H 2 O at high temperature and equipment design under conditions of corrosion of the walls of the reactor is a disadvantage of this method.
Прототипом, наиболее близким к изобретению по технической сущности, является способ получения активного угля из фруктовых косточек и/или скорлупы орехов, включающий их обработку щелочным раствором (2-5 н.) при 95-100°С в течение 2-8 часов, затем раствором соляной кислоты (3-4 н.) и концентрированным раствором фосфорной кислоты при 95-100°С. Причем процесс карбонизации проводят при максимальной температуре 900°С (Российский патент №RU 2064429, 6 С 01 В 31/08, 27.07.1996).The prototype closest to the invention in technical essence is a method for producing activated carbon from fruit seeds and / or nutshells, including processing them with an alkaline solution (2-5 N) at 95-100 ° C for 2-8 hours, then a solution of hydrochloric acid (3-4 N.) and a concentrated solution of phosphoric acid at 95-100 ° C. Moreover, the carbonization process is carried out at a maximum temperature of 900 ° C (Russian patent No.RU 2064429, 6 C 01 B 31/08, 07/27/1996).
Недостатками данного способа, выбранного в качестве прототипа, являются то, что, во-первых, активный уголь, полученный по указанной технологии, обладает даже при обычных условиях эксплуатации изделий пониженной сорбционной емкостью по отношению к парам органических веществ из-за того, что более 60-70% каркаса исходного материала разрушается уже в ходе процесса карбонизации [1] и тем более в ходе процесса активации первичного угля при такой же температуре (700-900°С). В результате такой активации выход угля составляет не более 5-7% активного угля с наименьшей прочностью (по нашим данным не более 9-10% по истиранию). Кроме того, процесс обработки довольно сложен и требует большого расхода энергии. Во-вторых, при повышенных температурах (≥200°С) происходит термическое разложение высокомолекулярных полиспиртов при содействии остатка гидроксидов металлов и кислот [2]. Таким образом, полученные указанным способом углеродные сорбенты обладают узким спектром действия.The disadvantages of this method, selected as a prototype, are that, firstly, activated carbon obtained by the specified technology, even under normal operating conditions of products has a reduced sorption capacity with respect to vapors of organic substances due to the fact that more than 60 -70% of the skeleton of the starting material is destroyed during the carbonization process [1] and even more so during the activation process of primary coal at the same temperature (700-900 ° C). As a result of such activation, the yield of coal is not more than 5-7% of activated carbon with the lowest strength (according to our data, not more than 9-10% of abrasion). In addition, the processing process is quite complicated and requires a lot of energy. Secondly, at elevated temperatures (≥200 ° C), thermal decomposition of high molecular weight polyalcohols occurs with the assistance of a metal and acid hydroxide residue [2]. Thus, the carbon sorbents obtained in this way have a narrow spectrum of action.
Цель изобретения: разработка способа получения АУ из растительного сырья, обладающих большой пористостью и адсорбционной способностью за счет увеличения объема мезопор, при меньшей температуре карбонизации и уменьшении времени активации и, следовательно, при меньших затратах энергии и сырья.The purpose of the invention: the development of a method for producing AC from plant materials with high porosity and adsorption capacity due to an increase in the volume of mesopores, at a lower carbonization temperature and a decrease in activation time and, therefore, at lower energy and raw material costs.
Сущность изобретения: указанная цель достигается описываемым ниже способом обработки исходных растительных материалов (скорлупа кокосовых орехов, сахарный тростник, сосна, береза, косточки плодов и ягод), а также ископаемых углей.The inventive goal is achieved by the method described below for processing the starting plant materials (coconut shell, sugarcane, pine, birch, fruit and berry seeds), as well as fossil coals.
Способ заключается в следующем:The method is as follows:
а) предварительная обработка растительных материалов в резервуарах с водой в течение 24 дней в атмосфере воздуха с последующей сушкой на воздухе в течение 2 месяцев с подогревом до 25-30°С (до тех пор, пока на поверхности материалов не появляются трещины);a) pretreatment of plant materials in water tanks for 24 days in an atmosphere of air, followed by drying in air for 2 months with heating to 25-30 ° C (until cracks appear on the surface of the materials);
б) карбонизация подготовленного сырья без доступа воздуха при температуре 300-350°С в потоке азота (12 нл/ч на 1500 г исходного материала);b) carbonization of the prepared raw materials without access of air at a temperature of 300-350 ° C in a nitrogen stream (12 nl / h per 1500 g of the starting material);
в) активация водяным паром в трубчатом реакторе с размерами 60×600 мм, вращающемся в электрической печи. В реактор загружают 500 г первичного угля. Активацию проводят при 750-850°С в течение 3-4 часов с расходами азота 12 нл/ч и водяного пара 2,5-4,5 нл/ч на 500 г первичного угля.c) steam activation in a tubular reactor with dimensions of 60 × 600 mm, rotating in an electric furnace. 500 g of primary coal are charged to the reactor. Activation is carried out at 750-850 ° C for 3-4 hours with a flow rate of nitrogen 12 nl / h and water vapor 2.5-4.5 nl / h per 500 g of primary coal.
Отличительными признаками предложенного способа от известного является то, что предварительную обработку растительного сырья проводят путем обработки водой в течение 24 дней - 2 месяцев и сушки при 20-30°С в потоке воздуха в течение 2 месяцев, а также конкретизация параметров карбонизации и активации.Distinctive features of the proposed method from the known one is that the preliminary processing of plant materials is carried out by treatment with water for 24 days - 2 months and drying at 20-30 ° C in an air stream for 2 months, as well as the specification of the parameters of carbonization and activation.
В табл. 1 приведены основные результаты.In the table. 1 shows the main results.
Пример 1. Для приготовления АУ древесную массу (бамбук, береза и сосна, скорлупа орехов различных разновидностей и косточки плодов) измельчают до размеров 20-40 мм с последующей обработкой водой в течение 24 дней. Затем сушка на воздухе с температурой 25-30°С в течение 1-2 месяцев (до появления трещин на поверхности древесины). Затем подготовленную массу (1500 г) подвергают карбонизации без доступа воздуха в потоке N2 со скоростью 12 нл/ч при 350°С в течение 120 мин до прекращения выделения дымовых газов. Далее проводят активацию водяным паром с расходом 3,0 нл/ч при 800°С в потоке N2 с расходом 12 нл/ч в течение 130 мин при объеме первичного угля 500 г.Example 1. For the preparation of AU, wood pulp (bamboo, birch and pine, nutshells of various varieties and fruit seeds) is ground to a size of 20-40 mm, followed by treatment with water for 24 days. Then drying in air with a temperature of 25-30 ° C for 1-2 months (until cracks appear on the surface of the wood). Then the prepared mass (1500 g) is subjected to carbonization without access of air in a stream of N 2 at a speed of 12 nl / h at 350 ° C for 120 minutes until the flue gas emission ceases. Then steam activation is carried out with a flow rate of 3.0 nl / h at 800 ° C in a stream of N 2 with a flow rate of 12 nl / h for 130 min with a primary coal volume of 500 g.
Полученный уголь имеет пористость до 0,90 см3/г; объем мезопор 0,072 cм3/г; объем микропор 0,30 см3/г удельную поверхность 740 м2/г и прочность на истирание 85% за 80 мин. Адсорбционная емкость по метиленовому голубому до 180 мл/0,1 гАУ.The resulting coal has a porosity of up to 0.90 cm 3 / g; the mesopore volume is 0.072 cm 3 / g; micropore volume 0.30 cm 3 / g, specific surface area 740 m 2 / g and abrasion resistance 85% in 80 min. Adsorption capacity for methylene blue up to 180 ml / 0.1 g AC .
Активность катализатора HgCl2, нанесенного на полученные АУ, в синтезе винилхлорида достигает 190 гВХ/л·ч.The activity of the HgCl 2 catalyst supported on the obtained AUs in the synthesis of vinyl chloride reaches 190 g of VC / l · h.
Пример 2. Исходные материалы после измельчения до 30-40 мм выдерживают в воде в течение 2 месяцев, затем сушат до появления трещин на поверхности материала с последующей карбонизацией при 300°С в течение 130 мин под действием водяного пара с расходом 3,5 нл/ч, при объеме 1500 г исходного материала. Далее проводят активацию при 850°C в течение 120 мин под действием водяного пара с расходом 3,5 нл/ч в потоке N2 с расходом 12 нл/ч при объеме первичного угля 500 г.Example 2. The starting materials after grinding to 30-40 mm are kept in water for 2 months, then dried until cracks appear on the surface of the material, followed by carbonization at 300 ° C for 130 minutes under the influence of water vapor with a flow rate of 3.5 nl / h, with a volume of 1500 g of the starting material. Then, activation is carried out at 850 ° C for 120 min under the action of water vapor with a flow rate of 3.5 nl / h in a stream of N 2 with a flow rate of 12 nl / h with a primary coal volume of 500 g.
Результаты анализов представлены в табл.2.The results of the analyzes are presented in table.2.
Примеры 3-6. Способ осуществляют аналогично примеру 1 за исключением продолжительности карбонизации.Examples 3-6. The method is carried out analogously to example 1 except for the duration of carbonization.
Примеры 7-9. Способ осуществляют аналогично примеру 2, но при других температурах активации.Examples 7-9. The method is carried out analogously to example 2, but at different activation temperatures.
Примеры 10-12. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но при других скоростях подачи водяного пара.Examples 10-12. The method is carried out analogously to example 1, but at different feed rates of water vapor.
Все опыты по карбонизации и активации проведены в присутствии азота. Результаты этих примеров приведены в табл.2. Активированные угли, описанные в примерах 1-12, получены из растительного сырья, состоящего из комбинации скорлупы кокосовых орехов 85 мас.% и сахарного тростника 15 мас.%, без связующих веществ.All experiments on carbonization and activation were carried out in the presence of nitrogen. The results of these examples are shown in table.2. The activated carbons described in examples 1-12 are obtained from plant materials consisting of a combination of coconut shell 85 wt.% And sugar cane 15 wt.%, Without binders.
В табл. 2 приведены результаты получения АУ из других материалов.In the table. 2 shows the results of obtaining AC from other materials.
Пример 13. Способ осуществляют аналогично примеру 2 за исключением температуры активации и исходного материала (береза).Example 13. The method is carried out analogously to example 2 with the exception of the activation temperature and the starting material (birch).
Пример 14. Способ осуществляют аналогично примеру 1 за исключением температуры активации и исходного материала (сосна).Example 14. The method is carried out analogously to example 1 except for the activation temperature and the starting material (pine).
Пример 15. Способ осуществляют аналогично примеру 2 за исключением режима активации и исходного материала (косточки сливы).Example 15. The method is carried out analogously to example 2 with the exception of the activation mode and the source material (plum bone).
Видно из данных табл. 1, 2, что лучшие угли, применяемые в качестве носителей катализаторов и сорбентов для удаления ионов металлов, получены при карбонизации в интервале температуры 300-350°С и активации при 750°С с расходами водяного пара - 3,0-3,5 нл/ч и азота (N2) - 12 нл/ч.It can be seen from the data table. 1, 2, that the best coals used as catalyst and sorbent carriers for the removal of metal ions were obtained by carbonization in the temperature range 300-350 ° C and activation at 750 ° C with a flow rate of water vapor of 3.0-3.5 nl / h and nitrogen (N 2 ) - 12 nl / h.
Источники информацииSources of information
1. Т. Wigmans. Comparison of activated carbon produced by partial steam gasification of various carbonaceous materials. Activated carbon, Amersfoort (Netherlands), 1983, p.52.1. T. Wigmans. Comparison of activated carbon produced by partial steam gasification of various carbonaceous materials. Activated carbon, Amersfoort (Netherlands), 1983, p. 52.
2. J.G.J. Ressien and T. Wigmans, The reaction gas composition during the process of activated carbon. Activated carbon, Amersfoort (Netherlands), 1983, p.98.2. J.G.J. Ressien and T. Wigmans, The reaction gas composition during the process of activated carbon. Activated carbon, Amersfoort (Netherlands), 1983, p. 98.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105506/15A RU2237013C1 (en) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | Method of preparing activated carbon from vegetable raw material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105506/15A RU2237013C1 (en) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | Method of preparing activated carbon from vegetable raw material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003105506A RU2003105506A (en) | 2004-08-27 |
| RU2237013C1 true RU2237013C1 (en) | 2004-09-27 |
Family
ID=33433568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003105506/15A RU2237013C1 (en) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | Method of preparing activated carbon from vegetable raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2237013C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2425800C2 (en) * | 2007-04-04 | 2011-08-10 | Сони Корпорейшн | Porous carbonaceous material, production method thereof, adsorbents, masks, absorbent sheets and carriers |
| RU2605967C1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (ФГБОУ ВО РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method of producing crushed active coal |
| RU2715538C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (ФГБОУ ВО "РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method of producing active coal from bones of fruit trees |
-
2003
- 2003-02-27 RU RU2003105506/15A patent/RU2237013C1/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2425800C2 (en) * | 2007-04-04 | 2011-08-10 | Сони Корпорейшн | Porous carbonaceous material, production method thereof, adsorbents, masks, absorbent sheets and carriers |
| RU2488556C2 (en) * | 2007-04-04 | 2013-07-27 | Сони Корпорейш | Porous carbon material, method for production thereof, adsorbents, masks, absorbent sheets and carriers |
| RU2488555C2 (en) * | 2007-04-04 | 2013-07-27 | Сони Корпорейшн | Porous carbon material, method for production thereof, adsorbents, masks, absorbent sheets and carriers |
| RU2605967C1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (ФГБОУ ВО РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method of producing crushed active coal |
| RU2715538C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (ФГБОУ ВО "РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method of producing active coal from bones of fruit trees |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sahira et al. | Effects of activating agents on the activated carbons prepared from lapsi seed stone | |
| JP5815506B2 (en) | Activated carbon and its use | |
| Arslanoğlu | Direct and facile synthesis of highly porous low cost carbon from potassium-rich wine stone and their application for high-performance removal | |
| CN109790034B (en) | Porous carbon material, method for producing same, and catalyst for synthesis reaction | |
| JP4142341B2 (en) | Activated carbon and its manufacturing method | |
| KR102392508B1 (en) | Carbon dioxide adsorbent using biochar, and production method of the same | |
| Kassahun et al. | The application of the activated carbon from cordia africana leaves for adsorption of chromium (III) from an aqueous solution | |
| RU2391290C1 (en) | Method of obtaining active coal | |
| Chouikhi et al. | Valorization of agricultural waste as a carbon materials for selective separation and storage of CO2, H2 and N2 | |
| Kang et al. | Preparation of activated carbon from paper mill sludge by KOH-activation | |
| RU2393111C1 (en) | Method of producing microporous carbon material from lignocellulose material | |
| US5382559A (en) | Process for producing activated charcoal | |
| RU2567311C1 (en) | Method of producing carbon-mineral sorbent from common reed for purification of aqueous media from organic and inorganic compounds | |
| Yuliusman et al. | Activated carbon preparation from durian peel wastes using chemical and physical activation | |
| RU2237013C1 (en) | Method of preparing activated carbon from vegetable raw material | |
| CN113842882A (en) | Preparation method of wheat straw modified biochar for removing tetracycline in water body | |
| Joshi | Optimization of Conditions for the Preparation of Activated Carbon from Lapsi (Choerospondias axillaris) Seed Stone Using ZnCl 2. | |
| JP2013202594A (en) | Metallic ion adsorbent and method of removing metallic ion using the same | |
| JP3367534B2 (en) | High adsorptive carbon material and method for producing the same | |
| KR102478521B1 (en) | Composite adsorbent containing coffee beans and iron hydroxide | |
| CN109701574B (en) | Preparation of nitrogen-modified carbon-supported noble metal hydrogenation catalyst and application of nitrogen-modified carbon-supported noble metal hydrogenation catalyst in hydrogenation reaction of pyridine ring compounds | |
| Islam et al. | Waste biomass as sources for activated carbon production-A review | |
| GÜNDOĞDU et al. | A new low-cost activated carbon produced from tea-industry waste for removal of Cu (II) ions from aqueous solution: Equilibrium, kinetic and thermodynamic evaluation | |
| CN107051390A (en) | A kind of preparation method of chitosan charcoal titania nanotube composite adsorbing material | |
| JP2000203823A (en) | Production of activated carbon |