RU2393990C1 - Method of making activated charcoal - Google Patents
Method of making activated charcoal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393990C1 RU2393990C1 RU2009112348/15A RU2009112348A RU2393990C1 RU 2393990 C1 RU2393990 C1 RU 2393990C1 RU 2009112348/15 A RU2009112348/15 A RU 2009112348/15A RU 2009112348 A RU2009112348 A RU 2009112348A RU 2393990 C1 RU2393990 C1 RU 2393990C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activation
- volume
- activated charcoal
- total pore
- coal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства активных углей и может быть использовано для очистки газовых и жидких сред от токсичных веществ.The invention relates to the field of production of activated carbon and can be used to clean gas and liquid media from toxic substances.
Известен способ получения активного угля, включающий совместное измельчение смеси каменного угля и твердого пека, формование измельченной смеси, карбонизацию в интервале температур от комнатной до 550-650°C со скоростью ее подъема 20-25°C/мин и активацию в среде водяного пара при 870-900°C (см. патент РФ №2184080 от 21.05.2001 г., заявка №2001113848, Кл. C01B, 31/08).A known method of producing activated carbon, including co-grinding a mixture of coal and solid pitch, forming a crushed mixture, carbonization in the temperature range from room temperature to 550-650 ° C with a rate of rise of 20-25 ° C / min and activation of water vapor in the medium at 870-900 ° C (see RF patent No. 2184080 of 05/21/2001, application No. 20011113848, CL. C01B, 31/08).
Недостатком известного способа является низкий объем микропор получаемых углей и, как следствие, низкая адсорбционная активность по диметилформамиду (ДМФА) при очистке отходящих промышленных газов и паров.The disadvantage of this method is the low micropore volume of the obtained coal and, as a consequence, the low adsorption activity of dimethylformamide (DMF) in the purification of industrial exhaust gases and vapors.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигнутому результату является способ получения активного угля, включающий совместное измельчение композиции из углеродсодержащего (каменноугольного марки «CC») сырья и твердого пека, введение в измельченную композицию водного раствора гидроксида калия (KOH), формование полученной пасты в гранулы, таблетки, шарики и др., карбонизацию в интервале температур от комнатной до 450-500°C со скоростью подъема температуры 10-15°C/мин, активацию карбонизата при температуре 850-900°C (см. патент РФ №2344075 от 09.11.2007 г., Кл. C01B, 31/08, заявка №2007141272/15).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method for producing activated carbon, including co-grinding a composition of carbon-containing (coal grade "CC") raw materials and solid pitch, introducing an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) into the crushed composition, molding the resulting paste into granules, tablets, balls, etc., carbonization in the temperature range from room temperature to 450-500 ° C with a rate of temperature rise of 10-15 ° C / min, carbonization activation at a temperature of 850-900 ° C (see RF patent No. 2344075 dated November 9, 2007, Cl. C01B, 31/08, application No. 2007141272/15).
Недостатком известного способа является низкая адсорбционная активность по диметилформамиду (ДМФА), а также низкая механическая прочность получаемого угля.The disadvantage of this method is the low adsorption activity on dimethylformamide (DMF), as well as the low mechanical strength of the obtained coal.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение адсорбционной активности углей по ДМФА за счет увеличения объема микропор, а также повышение их механической прочности.The task of the invention is to increase the adsorption activity of coal on DMF by increasing the volume of micropores, as well as increasing their mechanical strength.
Поставленная задача решается предложенным способом, включающим совместное измельчение термически обработанных до объема микропор 0,3 до 0,5 см3/г косточек плодовых деревьев или скорлупы кокосовых орехов и твердого пека, введение в измельченную смесь водного раствора гидроксида калия, формование из получаемой пасты гранул или таблеток, их сушку, карбонизацию в интервале температур от комнатной до 500°C со скоростью нагрева 1-6°C/мин, активацию при температуре 850-900°C до суммарного объема пор, равного 1,3-1,7 см3/г, а после активации уголь отмывают до PH, равного 6,5-7,0.The problem is solved by the proposed method, including co-grinding thermally processed to a micropore volume of 0.3 to 0.5 cm 3 / g of fruit tree seeds or coconut shells and solid pitch, introducing an aqueous solution of potassium hydroxide into the crushed mixture, molding granules from the resulting paste or tablets, their drying, carbonization in the temperature range from room temperature to 500 ° C with a heating rate of 1-6 ° C / min, activation at a temperature of 850-900 ° C to a total pore volume of 1.3-1.7 cm 3 / g, and after activation, coal is washed up to a pH of 6.5-7.0.
Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в качестве углеродсодержащего сырья используют термически обработанные до объема микропор 0,3-0,5 см3/г косточки плодовых деревьев или скорлупу кокосовых орехов, карбонизацию проводят со скоростью нагрева 1-6°C/мин, а после активации до суммарного объема пор 1,3-1,7 см3/г, уголь отмывают до PH, равного 6,5-7,0.The difference of the proposed method from the known one is that carbon-containing raw materials are used that are thermally processed to a micropore volume of 0.3-0.5 cm 3 / g of fruit tree bones or coconut shells, carbonization is carried out at a heating rate of 1-6 ° C / min, and after activation to a total pore volume of 1.3-1.7 cm 3 / g, coal is washed to a pH of 6.5-7.0.
Анализ патентной и научной литературы показывает, что предложенный способ получения активных углей является новым.An analysis of patent and scientific literature shows that the proposed method for producing active carbons is new.
Активный уголь, полученный предлагаемым способом, позволяет удалять диметилформамид - высокотоксичный растворитель, представляющий большую опасность для органов дыхания, имеющий довольно крупные по размеру молекулы (CH3)2NCHO и являющийся наиболее трудноудаляемым компонентом токсических выбросов химических производств.Activated carbon obtained by the proposed method allows you to remove dimethylformamide - a highly toxic solvent that poses a great danger to the respiratory system, which has rather large molecules (CH 3 ) 2 NCHO and is the most difficult component to remove toxic emissions from chemical industries.
Полученный активный уголь характеризуется развитым объемом микропор с размером 1,0-1,6 нм, которые по классификации ак. М.М.Дубинина относятся к супермикропорам.The resulting activated carbon is characterized by a developed volume of micropores with a size of 1.0-1.6 nm, which, according to the classification of ac. M.M.Dubinina are supermicropores.
Дальнейшими нашими экспериментами было установлено, что улучшить пористую структуру в направлении развития более крупных пор, а следовательно и повысить адсорбционную активность по ДМФА можно, используя термически обработанные продукты косточкового сырья с развитым объемом микропор от 0,3 до 0,5 см3/г, что дает возможность при дальнейшей активации не только увеличить объем микропор, но и их размеры.Our further experiments found that it is possible to improve the porous structure in the direction of development of larger pores, and therefore to increase the adsorption activity by DMF, using heat-treated products of stone raw materials with a developed micropore volume of 0.3 to 0.5 cm 3 / g, which makes it possible, upon further activation, not only to increase the micropore volume, but also their size.
Однако положительные результаты достигались только в том случае, если проводилась медленная карбонизация со скоростью подъема температуры 1-6°C/мин.However, positive results were achieved only if slow carbonization was carried out with a temperature rise rate of 1-6 ° C / min.
Другим немаловажным фактором решения поставленной задачи изобретения является, во-первых, проведение глубокой активации до суммарного объема пор 1,3-1,7 см3/г, что, как оказалось, позволило получить соотношение объемов собственно микропор и супермикропор 1:3±0,1, а во-вторых, осуществление дополнительной операции - отмывки готового угля от ионов калия. Отмывки, в основном от ионов калия, ведут до PH 6,5-7,0, что соответствует степени отмывки 95-98%.Another important factor in solving the problem of the invention is, firstly, carrying out deep activation to a total pore volume of 1.3-1.7 cm 3 / g, which, as it turned out, made it possible to obtain a volume ratio of micropores and supermicropores of 1: 3 ± 0 , 1, and secondly, the implementation of an additional operation - washing the finished coal from potassium ions. Washes, mainly from potassium ions, lead to a pH of 6.5-7.0, which corresponds to a degree of washing of 95-98%.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Берут обуглероженные (т.е. термически обработанные, карбонизованные) косточки плодовых деревьев, имеющие развитый объем микропор от 0,3 до 0,5 см3/г с зольностью 2-4%, смешивают с твердым пеком в соотношении 3±0,5:1. Полученную смесь измельчают в шаровой, дисковой или вибромельнице до тонины помола менее 90 мкм. Затем в угольно-пековую композицию добавляют раствор гидроксида калия (40-50% мас.) Получению пасту перемешивают в течении 20-25 минут и затем формуют на шнековых грануляторах или других типах прессов в гранулы, шарики, таблетки и т.п. при удельном давлении 100-130 кг/см2. Полученный продукт подсушивают до остаточного содержания влаги 1-5%. Подсушенный продукт помещают в печь и подвергают нагреванию от комнатной температуры (25°C) до 500°C со скоростью нагрева 1-6°C/мин. Выгруженный карбонизат помещают во вращающуюся печь и активируют при 850-900°C до суммарного объема пор, равного 1,3-1,7 см3/г. Обгар при этом составляет от 60 до 70%, что позволяет достигнуть соотношения объема собственно микропор к супермикропорам 1:3±0,1. Затем продукт отмывают дистиллированной водой до PH 6,5-7,0, что соответствует степени отмывки 95-98%. Следующие примеры поясняют сущность изобретения.Carbonized (i.e. heat-treated, carbonized) fruit tree bones are taken, having a developed micropore volume of 0.3 to 0.5 cm 3 / g with an ash content of 2-4%, mixed with solid pitch in a ratio of 3 ± 0.5 :one. The resulting mixture is ground in a ball, disk or vibratory mill to a grinding fineness of less than 90 microns. Then, a solution of potassium hydroxide (40-50% wt.) Is added to the coal-pitch composition. The paste is mixed for 20-25 minutes and then molded on screw granulators or other types of presses into granules, balls, tablets, etc. at a specific pressure of 100-130 kg / cm 2 . The resulting product is dried to a residual moisture content of 1-5%. The dried product is placed in an oven and heated from room temperature (25 ° C) to 500 ° C at a heating rate of 1-6 ° C / min. The discharged carbonizate is placed in a rotary kiln and activated at 850-900 ° C to a total pore volume of 1.3-1.7 cm 3 / g. In this case, the burning is from 60 to 70%, which makes it possible to achieve a ratio of the volume of micropores proper to supermicropores 1: 3 ± 0.1. Then the product is washed with distilled water to a pH of 6.5-7.0, which corresponds to a degree of washing of 95-98%. The following examples illustrate the invention.
Пример 1. Берут 3,0 кг термически обработанных косточек персиков с объемом микропор, равным 0,3 см3/г, и зольностью 2% и смешивают их с твердым пеком - 1,0 кг. Полученную смесь измельчают в вибромельнице до дисперсности - остаток на сетке 90 мкм не более 1%. Затем в полученную смесь добавляют раствор гидроксида калия. Полученную пасту перемешивают в течении 20 минут, затем формуют в гранулы на шнековом прессе при удельном давлении 100-130 кг/см2, после чего полученные гранулы подсушивают до остаточного содержания влаги 1%, затем помещают в печь и подвергают нагреванию со скоростью подъема температуры 1°C/мин от 25 до 500°C. Выгруженный после 500°C карбонизат помещают в печь и активируют при 900°C до суммарного объема пор 1,3 см3/г, в качестве активатора используют водяной пар.Example 1. Take 3.0 kg of heat-treated peach seeds with a micropore volume of 0.3 cm 3 / g and an ash content of 2% and mix them with solid pitch - 1.0 kg. The resulting mixture is ground in a vibratory mill to dispersion - the residue on the grid of 90 microns is not more than 1%. Then, potassium hydroxide solution is added to the resulting mixture. The resulting paste is mixed for 20 minutes, then molded into granules on a screw press at a specific pressure of 100-130 kg / cm 2 , after which the obtained granules are dried to a residual moisture content of 1%, then placed in an oven and subjected to heating at a rate of temperature rise of 1 ° C / min 25 to 500 ° C. The carbonizate discharged after 500 ° C is placed in a furnace and activated at 900 ° C to a total pore volume of 1.3 cm 3 / g; water vapor is used as an activator.
Объем супермикропор составляет 0,70 см3/г. Затем уголь выгружают и отмывают водой (лучше дистиллированной) до остаточного содержания ионов калия 0,1-0,2%. Степень отмывки равна 95%, что контролируется определением показателя PH, который в данном случае составляет 6,5-7,0.The volume of supermicropores is 0.70 cm 3 / g. Then the coal is unloaded and washed with water (preferably distilled) to a residual content of potassium ions of 0.1-0.2%. The degree of washing is equal to 95%, which is controlled by the determination of the PH, which in this case is 6.5-7.0.
Уголь выгружают и анализируют.Coal is unloaded and analyzed.
Адсорбционная емкость угля по ДМФА составляет 190 мг/г, механическая прочность - 92,5%.The DMF adsorption capacity of coal is 190 mg / g, and the mechanical strength is 92.5%.
Пример 2. Аналогично примеру 1 за исключением того, что термически обработанную косточку или скорлупу (карбонизат) берут с объемом микропор, равным 0,4 см3/г, карбонизацию ведут со скоростью подъема температуры 3,5°C в минуту, а активацию проводят до суммарного объема пор, равного 1,5 см3/г. Полученный уголь отмывают до PH=6,9, что соответствует степени отмывки 96%.Example 2. Analogously to example 1, except that the heat-treated bone or shell (carbonizate) is taken with a micropore volume of 0.4 cm 3 / g, carbonization is carried out with a temperature rise rate of 3.5 ° C per minute, and activation is carried out up to a total pore volume of 1.5 cm 3 / g. The obtained coal is washed to PH = 6.9, which corresponds to a degree of washing of 96%.
Адсорбционная активность по диметилформамиду в этом случае составляет 210 мг/г, а механическая прочность составляет 87,0%.The adsorption activity on dimethylformamide in this case is 210 mg / g, and the mechanical strength is 87.0%.
Пример 3. Аналогично примеру 1 за исключением того, что берут карбонизат с объемом микропор 0,5 см3/г, а последующую карбонизацию проводят при скорости подъема температуры 6°C/мин. Продукт активируют до суммарного объема пор, равного 1,7 см3/г. Уголь отмывают до PH, равного 7,0, что соответствует степени отмывки 98%.Example 3. Analogously to example 1 except that they take a carbonizate with a micropore volume of 0.5 cm 3 / g, and subsequent carbonization is carried out at a rate of temperature rise of 6 ° C / min. The product is activated to a total pore volume of 1.7 cm 3 / g. Coal is washed to a pH of 7.0, which corresponds to a degree of washing of 98%.
Адсорбционная активность по диметилформамиду составляет 240 мг/г, а механическая прочность 87%.The adsorption activity of dimethylformamide is 240 mg / g, and the mechanical strength is 87%.
ПримечаниеNote
Адсорбционная емкость определялась по привесу угля:Adsorption capacity was determined by the weight gain of coal:
- концентрация газового потока составляла 0,5 мг/г;- the concentration of the gas stream was 0.5 mg / g;
- скорость газового потока - 0,2 л/мин×см2;- gas flow rate - 0.2 l / min × cm 2 ;
- температура слоя - 25±1°C;- layer temperature - 25 ± 1 ° C;
- высота слоя - 3,5 см.- layer height - 3.5 cm.
В таблицах представлены примеры 4-15, полученные аналогично примеру 1.The tables show examples 4-15, obtained analogously to example 1.
Как следует из данных таблицы 1, максимальные показатели активности по диметилформамиду, а также механической прочности достигаются в случае использования сырья с объемом микропор, равным 0,3-0,5 3/г. При уменьшении объема микропор в исходном продукте адсорбционная активность по ДМФА существенно падает вследствие недостаточного развития объемов супермикропор. Падение адсорбционной активности при увеличении исходного объема микропор связано с преобладанием объемов мелких микропор.As follows from the data of table 1, the maximum activity indicators for dimethylformamide, as well as mechanical strength are achieved in the case of using raw materials with a micropore volume of 0.3-0.5 3 / g With a decrease in micropore volume in the initial product, the adsorption activity for DMF significantly decreases due to insufficient development of the volumes of supermicropores. A decrease in adsorption activity with an increase in the initial micropore volume is associated with the predominance of small micropore volumes.
В изменении прочности наблюдаются те же закономерности. Влияние скорости подъема температуры при карбонизации на качество полученных угольно-пековых сорбентов представлено в таблице 2.In the change in strength, the same patterns are observed. The effect of the rate of temperature rise during carbonization on the quality of the obtained coal-pitch sorbents is presented in table 2.
Экспериментами показано, что увеличение темпа подъема температуры при карбонизации выше 6°C/мин приводит к ухудшению адсорбционной активности вследствие, очевидно, интенсивного развития балластной транспортной пористости, а скорость нагрева менее 1°C/мин приводит к преобладающему развитию мелких микропор, вследствие чего активность по более крупным молекулам снижается («эффект захлопывания»).The experiments showed that an increase in the rate of temperature rise during carbonization above 6 ° C / min leads to a deterioration in adsorption activity due to, obviously, the intensive development of ballast transport porosity, and a heating rate of less than 1 ° C / min leads to the predominant development of small micropores, as a result of which for larger molecules decreases (“collapse effect”).
Наилучшие адсорбционная способность по ДМФА и механическая прочность получаемого угля достигнуты при отмывке до PH=6,5-7,0. Снижение степени отмывки до PH=7,2-7,5 приводит к ухудшению этих показателей, наверное, вследствие блокировки входов в микропоры мельчайшими частицами калия. Повышение степени отмывки до PH=6,3-6,5 не приводит к улучшению качественных показателей, но является технически трудно осуществимой, что нам представляется нецелесообразным.The best adsorption capacity for DMF and the mechanical strength of the obtained coal were achieved by washing to PH = 6.5-7.0. A decrease in the degree of washing to PH = 7.2-7.5 leads to a deterioration of these indicators, probably due to the blocking of micropore particles with tiny particles of potassium. Increasing the degree of washing to PH = 6.3-6.5 does not lead to an improvement in quality indicators, but is technically difficult to implement, which seems to us inappropriate.
Кроме того, экспериментально было доказано, что изменение суммарного объема пор при активации существенно влияет на адсорбционные и механические свойства получаемых активных углей. Наилучшие результаты наблюдаются в интервале суммарного объема пор 1,3-1,7 см3/г. При выходе суммарного объема пор из указанного интервала резко падает адсорбционная способность активного угля по ДМФА.In addition, it was experimentally proved that a change in the total pore volume upon activation significantly affects the adsorption and mechanical properties of the resulting activated carbons. The best results are observed in the range of the total pore volume of 1.3-1.7 cm 3 / g. When the total pore volume leaves this range, the adsorption capacity of activated carbon for DMF drops sharply.
Таким образом, предложенный способ позволяет получить активный уголь с высокими адсорбционной способностью по ДМФА и механической прочностью.Thus, the proposed method allows to obtain activated carbon with high adsorption capacity for DMF and mechanical strength.
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а вся совокупность 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 solution of the problem, and the entire population is sufficient to characterize the claimed technical solution.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112348/15A RU2393990C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Method of making activated charcoal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112348/15A RU2393990C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Method of making activated charcoal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2393990C1 true RU2393990C1 (en) | 2010-07-10 |
Family
ID=42684627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009112348/15A RU2393990C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Method of making activated charcoal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2393990C1 (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 |
CN112125306A (en) * | 2020-09-28 | 2020-12-25 | 烟台中科恩吉科创新产业园管理有限公司 | Activated carbon and preparation method thereof |
CN114715970A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-08 | 延安大学 | Method for removing glyphosate in water through adsorption of porous carbon material of coal tar pitch substrate layer |
-
2009
- 2009-04-06 RU RU2009112348/15A patent/RU2393990C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МУХИН В.Н. Активные угли России. - М.: Металлургия, 2000, с.78-84. * |
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 |
CN112125306A (en) * | 2020-09-28 | 2020-12-25 | 烟台中科恩吉科创新产业园管理有限公司 | Activated carbon and preparation method thereof |
CN114715970A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-08 | 延安大学 | Method for removing glyphosate in water through adsorption of porous carbon material of coal tar pitch substrate layer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tsai et al. | Preparation and characterization of activated carbons from corn cob | |
JP5771274B2 (en) | Multi-aperture carbon particle air purifier and method for producing the same | |
Gergova et al. | A comparison of adsorption characteristics of various activated carbons | |
Demiral et al. | Surface properties of activated carbon prepared from wastes | |
CN104437432B (en) | A kind of finely dispersed activated carbon kieselguhr air purifying particles and preparation method thereof | |
KR20180079546A (en) | Method of preparing activated carbon for filter using biomass and method of preparing filter using the same | |
RU2436625C1 (en) | Method to produce carbon adsorbent | |
RU2393990C1 (en) | Method of making activated charcoal | |
CN106622124A (en) | High-adsorbability activated semi-coke as well as preparation method and application thereof | |
RU2393111C1 (en) | Method of producing microporous carbon material from lignocellulose material | |
US20220096981A1 (en) | Pelletized activated carbon and methods of production | |
JP2000313611A (en) | Active carbon and its production | |
RU2372287C1 (en) | Method of producing carbonaceous adsorbent | |
JP2006225231A (en) | Activated carbon from chitinous matter as raw material and its manufacturing method | |
RU2597400C1 (en) | Method of producing composite sorbent based on mineral and vegetable carbon-containing material | |
KR101914836B1 (en) | Method for producing activated carbon for filter using biomass | |
RU2344075C1 (en) | Method of active charcoal production | |
RU2362734C1 (en) | Method for active carbon preparation | |
RU2607810C2 (en) | Method of producing crushed active charcoal | |
RU2534801C1 (en) | Method of obtaining activated coal | |
RU2339573C1 (en) | Method of obtaining active coal | |
RU2685653C1 (en) | Method of producing crushed active coal | |
CN111247097B (en) | Activated carbon and preparation method thereof | |
RU2412112C1 (en) | Method of producing active coal | |
RU2111923C1 (en) | Method for production of active coal of fruit kernel and nut shell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130407 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151210 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200514 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210407 |