RU2362734C1 - Method for active carbon preparation - Google Patents
Method for active carbon preparation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362734C1 RU2362734C1 RU2008120177/15A RU2008120177A RU2362734C1 RU 2362734 C1 RU2362734 C1 RU 2362734C1 RU 2008120177/15 A RU2008120177/15 A RU 2008120177/15A RU 2008120177 A RU2008120177 A RU 2008120177A RU 2362734 C1 RU2362734 C1 RU 2362734C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- temperature
- carbonization
- acetone
- carbon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в производстве активных углей для очистки газообразных сред от вредных примесей.The invention relates to the field of sorption technology and can be used in the production of activated carbons for cleaning gaseous media from harmful impurities.
Известен способ получения активного угля из древесных отходов, включающий брикетирование их при нагревании с выдержкой под давлением, карбонизацию, дробление и активацию /а.с. СССР № 470494, кл. С01В 31/08 от 29.01.73/.A known method of producing activated carbon from wood waste, including briquetting them by heating with exposure to pressure, carbonization, crushing and activation / a.c. USSR No. 470494, cl. СВВ 31/08 dated January 29, 73 /.
Недостатком способа является низкая прочность получаемых активных углей и невысокий выход готового продукта.The disadvantage of this method is the low strength of the obtained active carbons and the low yield of the finished product.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения активного угля на основе древесных отходов /лигнина, целлолигнина/, включающий смешивание исходного сырья с раствором ортофосфорной кислоты в количестве 0,5-0,7% мас., сушку смеси, брикетирование при нагревании и высоком давлении 100-150 МПа, карбонизацию в одну стадию при 550-700°С со скоростью нагрева 10-15°С/мин, дробление и активацию при 850-900°С до суммарного объема пор 0,8-1,2 см3/г /см. пат. РФ №2031837, кл. С01В 31/10, опубл. 15.03.93/.Closest to the proposed method according to the technical essence and the achieved result is a method for producing activated carbon based on wood waste / lignin, cellolignin /, including mixing the feedstock with a solution of phosphoric acid in an amount of 0.5-0.7% wt., Drying the mixture, briquetting with heating and high pressure of 100-150 MPa, carbonization in one step at 550-700 ° C with a heating rate of 10-15 ° C / min, crushing and activation at 850-900 ° C to a total pore volume of 0.8-1 , 2 cm 3 / g / cm. US Pat. RF №2031837, class СВВ 31/10, publ. 03/15/93 /.
Недостатком способа является низкая адсорбционная активность получаемого активного угля по плохосорбирующимся органическим веществам /хлористый этил, сероуглерод, ацетон и др./ при их извлечении из воздуха.The disadvantage of this method is the low adsorption activity of the resulting activated carbon for poorly absorbed organic substances / ethyl chloride, carbon disulfide, acetone, etc. / when removed from air.
Этот способ может быть принят за прототип предлагаемого технического решения.This method can be taken as a prototype of the proposed technical solution.
Техническим результатом /целью изобретения/ является получение активных углей с высокой адсорбционной активностью по плохосорбирующимся органическим веществам при их извлечении из воздуха.The technical result / objective of the invention / is to obtain activated carbons with high adsorption activity on poorly absorbed organic substances when they are extracted from the air.
Цель достигается предлагаемым способом, включающим модифицирование исходного сырья, брикетирование при высоком давлении и температуре, карбонизацию со скоростью нагрева 10-15°С/мин, дробление и активацию при 850-900°С, причем исходное сырье /лигнин или целлолигнин/ модифицируют ортофосфорной кислотой - Н3РО4 в количестве 1,2-2,0% мас. /на сухое вещество/, а карбонизацию осуществляют в две стадии с температурой 400-450°С и 750-800°С при скорости нагревания на второй стадии карбонизации 1-5°С в минуту.The goal is achieved by the proposed method, including modifying the feedstock, briquetting at high pressure and temperature, carbonization with a heating rate of 10-15 ° C / min, crushing and activation at 850-900 ° C, and the feedstock / lignin or cellolignin / is modified with phosphoric acid - N 3 PO 4 in the amount of 1.2-2.0% wt. / dry matter /, and carbonization is carried out in two stages with a temperature of 400-450 ° C and 750-800 ° C at a heating rate in the second stage of carbonization of 1-5 ° C per minute.
Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что исходное сырье /лигнин или целлолигнин/ модифицируют ортофосфорной кислотой в количестве 0,8-2,0% мас. /на сухое вещество/, а карбонизацию осуществляют в две стадии с температурой 400-450°С и 750-800°С при скорости нагревания на второй стадии карбонизации 1-5°С/мин.The difference of the proposed method from the known one is that the feedstock / lignin or cellolignin / is modified with phosphoric acid in an amount of 0.8-2.0% wt. / dry matter /, and carbonization is carried out in two stages with a temperature of 400-450 ° C and 750-800 ° C at a heating rate in the second stage of carbonization of 1-5 ° C / min.
Из научно-технической литературы не известен способ получения активного угля, в котором исходное сырье /лигнин или целлолигнин/ модифицируют ортофосфорной кислотой в количестве 0,8-2,0% мас. /на сухое вещество/, а карбонизацию осуществляют в две стадии с температурой 400-450°С и 750-800°С при скорости нагревания на второй стадии карбонизации 1-5°С/мин.From the scientific and technical literature there is no known method for producing activated carbon in which the feedstock / lignin or cellolignin / is modified with phosphoric acid in an amount of 0.8-2.0% wt. / dry matter /, and carbonization is carried out in two stages with a temperature of 400-450 ° C and 750-800 ° C at a heating rate in the second stage of carbonization of 1-5 ° C / min.
Высокая адсорбционная активность активных углей /АУ/ по парам плохосорбирующихся органических веществ с низкой молекулярной массой при их извлечении из воздуха может быть достигнута за счет развития тонких микропор с размерами 0,4-0,6 нм. При этом для формирования тонких микропор в рыхлых материалах, как лигнин и целлолигнин, надо вводить в них модификатор - ортофосфорную кислоту, чтобы повысить выход углеродного остатка на стадии карбонизации. Определяющим для формирования нужных типов микропор является как количество ортофосфорной кислоты /в пересчете на сухое вещество сырья/, так и режимы проведения процесса карбонизации: количество стадий, конечная температура и скорость нагрева, что определяется экспериментально.High adsorption activity of active carbons (AC) for pairs of poorly sorbed organic substances with a low molecular weight when extracted from air can be achieved due to the development of thin micropores with sizes of 0.4-0.6 nm. Moreover, to form thin micropores in loose materials, such as lignin and cellolignin, it is necessary to introduce a modifier, orthophosphoric acid, in them, in order to increase the yield of carbon residue at the stage of carbonization. The amount of orthophosphoric acid / in terms of the dry matter of the raw material /, and the modes of the carbonization process: the number of stages, final temperature and heating rate, which is determined experimentally, are determining for the formation of the required types of micropores.
Получаемый активный уголь оценивают стандартным методом по показателям адсорбционной активности по хлористому этилу, выраженной через время защитного действия слоя сорбента в «мин» по ГОСТ 18261-72, и по показателю адсорбционной активности по ацетону, выраженной через количество вещества, поглощенного единицей объема активного угля, в «г/л» по МИ 6-16-2902.The resulting activated carbon is evaluated by the standard method according to the indicators of adsorption activity for ethyl chloride, expressed through the time of the protective action of the sorbent layer in "min" according to GOST 18261-72, and the indicator of adsorption activity to acetone, expressed as the amount of substance absorbed by a unit volume of active carbon, in "g / l" according to MI 6-16-2902.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
Берут целлолигнин, добавляют к нему ортофосфорную кислоту в количестве 0,2-2,0% мас. /на сухое вещество/, перемешивают при температуре 20-50°С и атмосферном давлении, брикетируют на штемпельном, вальцовом или гидравлическом прессе при удельном давлении 100-150 МПа и температуре 150-200°С, карбонизацию проводят во вращающихся барабанных или камерных печах /вертикальных или горизонтальных/ в две стадии с температурой 400-450°С и 750-800°С в инертной среде или в атмосфере топочных газов при скорости нагревания на первой стадии 10-15°С/мин и на второй стадии процесса 1-5°С/мин. Карбонизованный продукт выгружают, охлаждают и дробят на валковой дробилке до размера частиц 1,0-5,0 мм. Дробленый продукт активируют при температуре 850-900°С смесью водяного пара и углекислого газа при соотношении 3:1 во вращающейся печи до суммарного объема пор 0,6-0,8 см3/г.Cellolignin is taken, orthophosphoric acid is added to it in an amount of 0.2-2.0% wt. / on dry matter /, stirred at a temperature of 20-50 ° C and atmospheric pressure, briquetted on a stamping, roller or hydraulic press at a specific pressure of 100-150 MPa and a temperature of 150-200 ° C, carbonization is carried out in rotary drum or chamber furnaces / vertical or horizontal / in two stages with a temperature of 400-450 ° C and 750-800 ° C in an inert atmosphere or in the atmosphere of flue gases at a heating rate in the first stage of 10-15 ° C / min and in the second stage of the process 1-5 ° C / min The carbonized product is discharged, cooled and crushed on a roller mill to a particle size of 1.0-5.0 mm. The crushed product is activated at a temperature of 850-900 ° C with a mixture of water vapor and carbon dioxide at a ratio of 3: 1 in a rotary kiln to a total pore volume of 0.6-0.8 cm 3 / g.
Полученный активный уголь имел адсорбционную активность по хлористому этилу 91-114 мин и адсорбционную активность по ацетону 115-120 г/л.The resulting activated carbon had an ethyl chloride adsorption activity of 91-114 minutes and acetone adsorption activity of 115-120 g / l.
Пример 1Example 1
Берут 1 кг целлолигнина, добавляют 8 г ортофосфорной кислоты /в пересчете на сухую массу/, что соответствует 0,8% мас., перемешивают при температуре 20°С, брикетируют при температуре 150°С и давлении 150 атм, карбонизуют во вращающейся печи в две стадии при температуре 400°С и 750°С со скоростью нагревания на первой стадии 10-15°С/мин и во второй стадии 1°С/мин. Карбонизованный продукт дробят и активируют во вращающейся печи при температуре 850°С смесью водяного пара и углекислого газа до суммарного объема пор 0,6 см3/г.Take 1 kg of cellolignin, add 8 g of phosphoric acid / in terms of dry weight /, which corresponds to 0.8% wt., Mix at a temperature of 20 ° C, briquet at a temperature of 150 ° C and a pressure of 150 atm, carbonize in a rotary kiln in two stages at a temperature of 400 ° C and 750 ° C with a heating rate of 10-15 ° C / min in the first stage and 1 ° C / min in the second stage. The carbonized product is crushed and activated in a rotary kiln at a temperature of 850 ° C. with a mixture of water vapor and carbon dioxide to a total pore volume of 0.6 cm 3 / g.
Полученный активный уголь характеризуется адсорбционной активностью по хлористому этилу 98 мин и ацетону 180 г/л.The resulting activated carbon is characterized by adsorption activity for ethyl chloride 98 min and acetone 180 g / l.
Пример 2Example 2
Осуществление способа, как в примере 1, за исключением того, что добавляют 14 г ортофосфорной кислоты, что соответствует 1,4% мас., карбонизацию ведут при температуре 425 и 775°С со скоростью подъема температуры на второй стадии карбонизации 3°/мин.The implementation of the method as in example 1, except that add 14 g of phosphoric acid, which corresponds to 1.4 wt.%, Carbonization is carried out at a temperature of 425 and 775 ° C with a rate of temperature rise in the second stage of carbonization of 3 ° / min.
Полученный активный уголь характеризуется адсорбционной активностью по хлористому этилу 114 мин и ацетону 126 г/л.The resulting activated carbon is characterized by adsorption activity for ethyl chloride for 114 minutes and acetone 126 g / L.
Пример 3Example 3
Осуществление способа, как в примере 1, за исключением того, что добавляют 20 г ортофосфорной кислоты, что соответствует 2% мас., карбонизацию ведут при температуре 450 и 800°С со скоростью подъема температуры на второй стадии 5°/мин.The implementation of the method as in example 1, except that add 20 g of phosphoric acid, which corresponds to 2 wt.%, Carbonization is carried out at a temperature of 450 and 800 ° C with a temperature rise rate of 5 ° / min in the second stage.
Полученный активный уголь характеризуется адсорбционной активностью по хлористому этилу 91 мин и ацетону 115 г/л.The resulting activated carbon is characterized by adsorption activity for ethyl chloride for 91 minutes and acetone 115 g / L.
Активный уголь, полученный по прототипу /пат. РФ №2031837/, имел адсорбционную активность по хлористому этилу 70-76 мин и адсорбционную активность по ацетону 87-98 мин, что на 20-32% и 18-35% соответственно ниже, чем у активного угля, изготовленного по предлагаемому способу.Activated carbon obtained by the prototype / US Pat. RF №2031837 /, had an adsorption activity for ethyl chloride of 70-76 min and an adsorption activity for acetone of 87-98 min, which is 20-32% and 18-35% respectively lower than that of activated carbon manufactured by the proposed method.
В процессе разработки технологии получения АУ по предлагаемому способу установлено, что если количество введенной ортофосфорной кислоты менее 0,8% мас., то в АУ образуются преимущественно мезо- и макропоры, имеющие плохую адсорбционную способность в газовой фазе, а если количество добавки Н3РО4 более 2,0% мас., то превалирует формирование пористой структуры в направлении развития ультрамикропор /менее 0,4 нм/, куда не проникают молекулы тестовых веществ.In the process of developing the technology for producing AC by the proposed method, it was found that if the amount of orthophosphoric acid introduced is less than 0.8 wt%, then mainly meso- and macropores are formed in AC, which have poor adsorption capacity in the gas phase, and if the amount of additive is H 3 PO 4 more than 2.0 wt.%, The formation of a porous structure prevails in the direction of development of ultramicropores / less than 0.4 nm /, where the molecules of the test substances do not penetrate.
Проведение карбонизации в две стадии позволяет обеспечить эффективную перекристаллизацию кристаллитов, при этом если температура на первой стадии ниже 400°С, то в карбонизате остается много летучих веществ и будут формироваться макропоры, а если она выше 450°С, то формируются крупные кристаллиты, что приводит к получению АУ с развитием супермикропор 0,8-1,2 нм, что неблагоприятно для сорбции низкомолекулярных органических веществ.Carbonization in two stages allows for efficient recrystallization of crystallites, while if the temperature in the first stage is below 400 ° C, then many volatile substances remain in the carbonizate and macropores will form, and if it is above 450 ° C, large crystallites form, which leads to obtain AC with the development of supermicropores of 0.8-1.2 nm, which is unfavorable for the sorption of low molecular weight organic substances.
Карбонизация в оптимальных режимах на второй стадии при 750-800°С позволяет обеспечить дополнительное формирование микропор 0,4-0,6 нм. Повышение температуры на этой стадии выше 800°С ведет к образованию крупных кристаллитов углерода и формированию микропор 0,8-1,2 нм, а понижение температуры ниже 750°С ведет к понижению объема микропор 0,6-0,8 нм, благоприятных для адсорбции указанных тестовых веществ из воздуха.Carbonization in optimal conditions in the second stage at 750-800 ° C allows for additional micropore formation of 0.4-0.6 nm. An increase in temperature at this stage above 800 ° C leads to the formation of large carbon crystallites and the formation of micropores of 0.8-1.2 nm, and a decrease in temperature below 750 ° C leads to a decrease in the volume of micropores of 0.6-0.8 nm, favorable for adsorption of said test substances from air.
Очень важен параметр скорости нагрева на второй стадии карбонизации: если скорость нагрева выше 5°С/мин, идет растрескивание гранул АУ, снижается их прочность на 20-30%, а снижение этого параметра менее 1°С/мин дает очень плотный трудноактивируемый карбонизат, в результате чего резко возрастает время активирования.The heating rate parameter in the second stage of carbonization is very important: if the heating rate is higher than 5 ° C / min, AC granules crack, their strength decreases by 20-30%, and a decrease in this parameter below 1 ° C / min gives a very dense, hard-activated carbonizate, as a result, the activation time increases sharply.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что каждый из признаков в заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно: получение активных углей с повышенной адсорбционной активностью по плохосорбирующимся веществам при извлечении их из воздуха, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.Thus, from the foregoing, it follows that each of the signs in the claimed combination to a greater or lesser extent affects the achievement of the goal, namely: obtaining active carbons with increased adsorption activity on poorly sorbed substances when they are extracted from the air, and the whole set is sufficient for characteristics of the claimed technical solution.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120177/15A RU2362734C1 (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Method for active carbon preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120177/15A RU2362734C1 (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Method for active carbon preparation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2362734C1 true RU2362734C1 (en) | 2009-07-27 |
Family
ID=41048417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008120177/15A RU2362734C1 (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Method for active carbon preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2362734C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102275911A (en) * | 2011-06-03 | 2011-12-14 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | Microporous active carbon and preparation method by chemical agent aperture regulation and control |
| RU2562984C1 (en) * | 2014-07-02 | 2015-09-10 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Method of production of activated carbon from plant material - straw of cruciferous oil crops |
| EA039799B1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-03-15 | Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (НИИ ФХП БГУ) | Method for producing activated mesoporous carbon from lignin-containing raw materials |
-
2008
- 2008-05-22 RU RU2008120177/15A patent/RU2362734C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102275911A (en) * | 2011-06-03 | 2011-12-14 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | Microporous active carbon and preparation method by chemical agent aperture regulation and control |
| RU2562984C1 (en) * | 2014-07-02 | 2015-09-10 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Method of production of activated carbon from plant material - straw of cruciferous oil crops |
| EA039799B1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-03-15 | Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (НИИ ФХП БГУ) | Method for producing activated mesoporous carbon from lignin-containing raw materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Guo et al. | Textural and chemical properties of adsorbent prepared from palm shell by phosphoric acid activation | |
| Omri et al. | Preparation, modification and industrial application of activated carbon from almond shell | |
| Tsai et al. | Cleaner production of carbon adsorbents by utilizing agricultural waste corn cob | |
| RU2741550C2 (en) | Method of producing low-ash activated charcoal | |
| WO2023024365A1 (en) | Method for preparing activated carbon by using areca nut and sludge as materials | |
| JP3746509B1 (en) | Spherical activated carbon and its manufacturing method | |
| Fiuza Jr et al. | Preparation of granular activated carbons from yellow mombin fruit stones for CO2 adsorption | |
| RU2362734C1 (en) | Method for active carbon preparation | |
| Geng et al. | Monolithic carbon aerogels from bioresources and their application for CO2 adsorption | |
| RU2527221C1 (en) | Method of producing activated charcoal from plant wastes | |
| RU2597400C1 (en) | Method of producing composite sorbent based on mineral and vegetable carbon-containing material | |
| JP2003342014A (en) | Activated carbon and its manufacturing method | |
| WO2012006973A1 (en) | Method for producing carbon foams | |
| Satayev et al. | Characteristics of activated carbons prepared from apricot kernel shells by mechanical, chemical and thermal activations | |
| RU2415808C1 (en) | Method of obtaining activated carbon | |
| RU2393990C1 (en) | Method of making activated charcoal | |
| CN102583370A (en) | Production process of phosphate method activated carbon of rotary kiln | |
| JP2009057239A (en) | Activated carbon preparation method | |
| RU2344075C1 (en) | Method of active charcoal production | |
| Norlia et al. | Preparation and characterisation of activated carbon from rambutan seed (Nephelium lappaceum) by chemical activation | |
| Saadi et al. | Pomegranate peels precursor used in the synthesis of activated carbon: application in the wastewater treatment | |
| RU2607810C2 (en) | Method of producing crushed active charcoal | |
| RU2412112C1 (en) | Method of producing active coal | |
| RU2449948C1 (en) | Method of producing active coal | |
| KR20100038933A (en) | Granulation activated carbon manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130523 |