RU2459204C1 - Method for diagnosing state of sorbent - Google Patents
Method for diagnosing state of sorbent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459204C1 RU2459204C1 RU2011111897/15A RU2011111897A RU2459204C1 RU 2459204 C1 RU2459204 C1 RU 2459204C1 RU 2011111897/15 A RU2011111897/15 A RU 2011111897/15A RU 2011111897 A RU2011111897 A RU 2011111897A RU 2459204 C1 RU2459204 C1 RU 2459204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- degree
- color
- content
- black
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неорганической химии и, в частности, к технологиям диагностирования материалов химической и атомной промышленности.The invention relates to inorganic chemistry and, in particular, to technologies for diagnosing materials in the chemical and nuclear industry.
Твердые химические вещества часто используют в качестве сорбентов для улавливания газообразных соединений. Сорбентами могут быть соли (фториды, карбонаты, сульфаты металлов и др.), оксиды (алюминия, кремния, кальция, магния и др.), гидроксиды (кальция, магния, железа и др.), имеющие, как правило, в массе белый цвет, а также органические вещества (иониты, уголь, древесина и др.) [Баскин З.Л. Промышленный экологический контроль. Хроматографические методы анализа фтора и его соединений. - М.: Энергоатомиздат, 2008, с.31-34].Solid chemicals are often used as sorbents for trapping gaseous compounds. Sorbents can be salts (fluorides, carbonates, metal sulfates, etc.), oxides (aluminum, silicon, calcium, magnesium, etc.), hydroxides (calcium, magnesium, iron, etc.), which are usually white in bulk. color, as well as organic substances (ion exchangers, coal, wood, etc.) [Baskin Z.L. Industrial environmental control. Chromatographic methods for the analysis of fluorine and its compounds. - M .: Energoatomizdat, 2008, p.31-34].
Как правило, при поглощении газов сорбентами визуально система не претерпевает каких-либо изменений [Галкин Н.П. и др. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. - М.: Атомиздат, 1975, с.83-86, 142-148]. Например, в процессе поглощения газообразных веществ кислого характера, например HF, UF6 и др., на сорбентах на основе фторидов щелочных или щелочно-земельных металлов цвет конечных веществ (NaHF2, LiHF2, Na2UF8, BaUF8 и др.) неизменен, т.е. остается белым. По виду полученного вещества невозможно определить степень его насыщения поглощаемым компонентом. Эти характеристики можно вычислить двумя путями: 1) химический анализ материала на содержание поглощенного компонента и 2) содержание поглощаемого компонента в газе за слоем сорбента свыше заданного проскокового значения. И в том, и другом случае требуется достаточно продолжительное время для оценки степени насыщения сорбента и принятия решения об его регенерации или замене. Аналогичная картина наблюдается при очистке воздуха, например, от сернистого или углекислого газа с применением гидроксидов или оксидов. По внешнему виду нельзя определить степень отработки сорбента, т.к. цвет исходного и насыщаемого сорбента одинаковый.As a rule, when gases are absorbed by sorbents, the system visually does not undergo any changes [N. Galkin and others. Capture and processing of fluorine-containing gases. - M .: Atomizdat, 1975, p. 83-86, 142-148]. For example, in the process of absorption of gaseous substances of an acidic nature, for example, HF, UF 6 , etc., on sorbents based on alkali or alkaline-earth fluorides, the color of the final substances (NaHF 2 , LiHF 2 , Na 2 UF 8 , BaUF 8 , etc. ) is unchanged, i.e. stays white. By the type of substance obtained, it is impossible to determine the degree of saturation of the absorbed component. These characteristics can be calculated in two ways: 1) chemical analysis of the material for the content of the absorbed component and 2) the content of the absorbed component in the gas behind the sorbent layer above a given breakthrough value. In both cases, a sufficiently long time is required to assess the degree of saturation of the sorbent and make a decision on its regeneration or replacement. A similar picture is observed when cleaning air, for example, from sulfur or carbon dioxide using hydroxides or oxides. In appearance, it is impossible to determine the degree of sorbent mining, since the color of the initial and saturated sorbent is the same.
Однако известно, что при взаимодействии химических соединений во многих случаях меняется цвет системы при переходе от исходных реагентов к продуктам реакций. Так, например, раствор перманганата калия, имеющий фиолетовый цвет, при восстановлении до манганата калия приобретает зеленую окраску. Или при действии плавиковой кислоты на растворы солей уранила, имеющих лимонно-желтую окраску, образуется темно-зеленый тетрафторид урана. Подобные примеры можно приводить практически бесконечно.However, it is known that the interaction of chemical compounds in many cases changes the color of the system during the transition from the starting reagents to the reaction products. So, for example, a solution of potassium permanganate, which has a purple color, when restored to potassium manganate acquires a green color. Or, under the action of hydrofluoric acid on solutions of uranyl salts having a lemon yellow color, a dark green uranium tetrafluoride is formed. Similar examples can be given almost endlessly.
Известно также, что при титриметрическом определении того или иного иона, находящегося в растворе, для фиксации точки эквивалентности в титруемый раствор добавляют две-три капли индикатора, как правило, представляющего собою органическое соединение, которое меняет свой цвет при изменении pH раствора [Гиллебранд В.Ф. и др. Практическое руководство по неорганическому анализу. Пер. с англ. Под ред. Ю.Ю.Лурье. - М.: ГНТИХЛ, 1957, с.183, 196]. Например, при определении кислотности в аликвоту добавляют индикатор - бесцветный фенолфталеин. В процессе титрования раствором щелочи в точке эквивалентности изменяется цвет раствора на малиновый, что означает полную нейтрализацию в исходном растворе ионов водорода, т.е. практическое их исчезновение и появление в растворе избыточных ионов гидроксила. В случае обратного процесса, т.е. определения щелочности раствора с использованием фенолфталеина, цвет титранта изменяется от малинового до бесцветного.It is also known that in the titrimetric determination of one or another ion in solution, two or three drops of an indicator are added to the titrated solution to fix the equivalence point, usually representing an organic compound that changes color when the pH of the solution changes [Gillebrand B. F. et al. A Practical Guide to Inorganic Analysis. Per. from English Ed. Yu.Yu. Lurie. - M .: GNTIHL, 1957, p. 183, 196]. For example, when determining acidity, an indicator, colorless phenolphthalein, is added to an aliquot. During titration with an alkali solution, the color of the solution changes to raspberry at the equivalence point, which means complete neutralization of hydrogen ions in the initial solution, i.e. their practical disappearance and the appearance in the solution of excess hydroxyl ions. In the case of the reverse process, i.e. determine the alkalinity of the solution using phenolphthalein, the color of the titrant changes from raspberry to colorless.
Таким образом, изменение цвета системы в вышеописанных примерах используют в качестве критерия диагностирования окончания того или иного процесса или, иными словами, изменение цветности системы сигнализирует об исчерпании одного из исходных соединений, что является, в свою очередь, критерием окончания процесса.Thus, the color change of the system in the above examples is used as a criterion for diagnosing the end of a process or, in other words, a change in the color of the system signals the exhaustion of one of the starting compounds, which is, in turn, a criterion for terminating the process.
Сорбенты, получаемые обработкой древесины растворами щелочи по способам [SU №710601; SU №1255175; RU №2283175; RU №2283176, МПК B01J 20/24], содержат в своем составе NaOH. После выдержки древесины в растворе щелочи и высушивания материал имеет цвет от светло-бежевого до светло-коричневого в зависимости от породы исходной древесины с белым налетом адсорбированной сухой щелочи.Sorbents obtained by processing wood with alkali solutions according to the methods [SU No. 710601; SU No. 1255175; RU No. 2283175; RU No. 2283176, IPC B01J 20/24], contain NaOH in their composition. After the wood is aged in an alkali solution and dried, the material has a color from light beige to light brown, depending on the type of source wood with a white coating of adsorbed dry alkali.
На рис.1 и 2 показана мерсеризованная древесина.Figures 1 and 2 show mercerized wood.
Технический результат настоящего изобретения заключается в нахождении простого и эффективного способа контроля состояния сорбента, по визуальному виду которого можно определить критерий его отработки и степень насыщения адсорбатом.The technical result of the present invention is to find a simple and effective way to control the state of the sorbent, the visual appearance of which can determine the criteria for its development and the degree of saturation of the adsorbate.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что степень отработки и определение остаточного ресурса химического сорбента - мерсеризованной древесины - осуществляют путем контроля изменения его цвета от белого и оттенков коричневого до черного по мере насыщения поглотителя кислыми соединениями в зависимости от содержания поглощаемого компонента в сорбенте, равного от 0 до 45% (мас.) при степени отработки сорбента от 0 до 100%, при этом древесное волокно является цветовым индикатором.The technical result of the invention is achieved in that the degree of development and determination of the residual resource of the chemical sorbent — mercerized wood — is carried out by controlling its color change from white and shades of brown to black as the absorber is saturated with acidic compounds, depending on the content of the absorbed component in the sorbent, equal to 0 to 45% (wt.) With the degree of sorbent development from 0 to 100%, while wood fiber is a color indicator.
При содержании поглощаемого соединения до 30 мас.% цвет сорбента изменяется от оттенков коричневого до равномерного серого при степени отработки 80-85%.When the content of the absorbed compound is up to 30 wt.%, The color of the sorbent changes from shades of brown to uniform gray with a working degree of 80-85%.
При содержании поглощаемого соединения в пределах 30-39% (мас.) материал состоит из приблизительно равного количества серых и черных частиц, а степень его отработки равна 85-95%.When the content of the absorbed compound is in the range of 30-39% (wt.), The material consists of approximately equal amounts of gray and black particles, and the degree of its development is 85-95%.
При содержании поглощаемого соединения более 40% (мас.) цвет сорбента становится преимущественно черным при степени отработки, приближающейся к 100%.When the content of the absorbed compound is more than 40% (wt.), The color of the sorbent becomes predominantly black at a degree of development approaching 100%.
Критерием отработки сорбента является содержание поглощаемого компонента, равное 31-35% (мас.), а материал состоит преимущественно из серых частиц с черными вкраплениями.The criterion for the development of the sorbent is the content of the absorbed component, equal to 31-35% (wt.), And the material consists mainly of gray particles with black inclusions.
Процесс поглощения кислых газов на подобных сорбентах заключается в следующем. Газообразное соединение, например HP, взаимодействует первоначально с адсорбированной на поверхности сорбента щелочьюThe process of absorption of acid gases on such sorbents is as follows. A gaseous compound, for example HP, initially interacts with alkali adsorbed on the surface of the sorbent
HF+NaOH=NaF+H2OHF + NaOH = NaF + H 2 O
По исчерпании адсорбированной щелочи HF начинает реагировать с химически связанной с целлюлозой (основа древесного волокна) щелочьюAfter the adsorbed alkali is exhausted, HF begins to react with the alkali chemically bound to cellulose (the basis of wood fiber)
RcellOH·NaOH+HF=RcellOH·+NaF+H2OR cell OH NaOH + HF = R cell OH Na + NaF + H 2 O
Вследствие рыхлости образованного слоя фторида натрия и наличия воды HF, наконец, начинает взаимодействовать с целлюлозой, являющейся многоатомным спиртом со слабощелочным характеромDue to the friability of the formed sodium fluoride layer and the presence of water, HF finally begins to interact with cellulose, which is a polyhydric alcohol with a slightly alkaline character
RcellOH+HF=RcellF·+H2OR cell OH + HF = R cell F + H 2 O
Как показано нашими исследованиями, в процессе поглощения HF цвет материала существенно меняется только на последней стадии работы сорбента от исходного, т.е. белого и светло-коричневого, до серого и черного в зависимости от степени насыщения его продуктами реакций нейтрализации (табл.1). Древесное волокно является цветовым индикатором отработки сорбента.As shown by our studies, in the process of HF absorption, the color of the material changes significantly only at the last stage of the sorbent from the initial one, i.e. white and light brown, to gray and black, depending on the degree of saturation with neutralization reaction products (Table 1). Wood fiber is a color indicator of sorbent development.
На рис.3 и 4 показан древесный материал, содержащий различное количество фтора.Figures 3 and 4 show wood material containing various amounts of fluorine.
Рис.3 - Образец ХП-МД, содержащий 12,5% (маc.) фтора:Fig. 3 - A sample of CP-MD containing 12.5% (wt.) Fluorine:
Рис.4 - Отработавший поглотитель:Fig. 4 - Used absorber:
Темные частицы (лобовой слой) содержат 38-42% (маc.) фтора.Dark particles (frontal layer) contain 38-42% (wt.) Fluorine.
Светлые частицы (выходной слой) содержат от 0 до 1,8% (маc.) фтора.Light particles (output layer) contain from 0 to 1.8% (wt.) Fluorine.
Таким образом, по изменению цвета древесины, подвергающейся воздействию кислых соединений, можно определить степень отработки или степень остаточного ресурса сорбента. В данном случае древесина является индикатором, по изменению цвета которого определяют степень насыщения сорбента адсорбатом.Thus, by changing the color of wood exposed to acidic compounds, it is possible to determine the degree of development or the degree of residual resource of the sorbent. In this case, wood is an indicator, the color of which determines the degree of saturation of the sorbent with the adsorbate.
В результате проведенных нами исследований по насыщению химических сорбентов, на (в) древесную основу которых нанесен (введен) твердый гидроксид натрия, фторидом водорода в динамических условиях были получены следующие данные.As a result of our studies on the saturation of chemical sorbents, on (in) the wood base of which solid sodium hydroxide was deposited (introduced) with hydrogen fluoride under dynamic conditions, the following data were obtained.
После мерсеризации древесины 25%-ным раствором NaOH в ней содержится 30-48% (мас.) щелочи (в зависимости от времени процесса и вида древесины), как адсорбированной на поверхности, так и химически связанной с древесным волокном. Максимально возможное поглощенное содержание фтора оказалось равным 57% (мас.). Физическое состояние - волглая (влажная) масса черного цвета. В этом полностью отработанном состоянии сорбент, точнее то, во что он превратился, является вторичным источником вредных химических веществ, в частности, ощущался резкий запах формальдегида, что было также подтверждено качественным химическим анализом. Формальдегид начинает выделяться из массы поглотителя при содержании фтора, равного 45-47% (мас.). Таким образом, если принять, что полная степень отработки поглотителя достигается при достижении содержания фтора в нем величины 45% (мас.), т.е. начало выделения вторичных ВХВ, то степень отработки можно определить по данным, представленным в табл.2.After mercerization of wood with a 25% NaOH solution, it contains 30-48% (wt.) Alkali (depending on the process time and type of wood), both adsorbed on the surface and chemically bonded to the wood fiber. The maximum possible absorbed fluorine content was equal to 57% (wt.). Physical state - volgla (wet) mass of black color. In this fully used state, the sorbent, or rather, what it has turned into, is a secondary source of harmful chemicals, in particular, a sharp smell of formaldehyde was felt, which was also confirmed by a qualitative chemical analysis. Formaldehyde begins to stand out from the mass of the absorber with a fluorine content of 45-47% (wt.). Thus, if we assume that the full degree of development of the absorber is achieved when the fluorine content in it reaches 45% (wt.), I.e. the beginning of the allocation of secondary water chemistry, the degree of mining can be determined from the data presented in table.2.
Таким образом, исходя из данных табл.2 отработанным химическим сорбентом на основе мерсеризованной древесины следует считать материал, состоящий приблизительно из равного количества серых и черных частиц и содержащего не более 35% (мас.) фтора. Такое содержание фтора является предельным и сорбент в этом случае требует немедленной замены, так как дальнейшая его эксплуатация чревата вторичным загрязнением очищенного от летучих галогенидов газа вредными химическими веществами, в частности формальдегидом.Thus, based on the data in Table 2, a material consisting of approximately equal amounts of gray and black particles and containing not more than 35% (wt.) Fluorine should be considered a spent chemical sorbent based on mercerized wood. This fluorine content is limiting and the sorbent in this case requires immediate replacement, since its further operation is fraught with secondary contamination of the gas purified from volatile halides with harmful chemicals, in particular formaldehyde.
ПримерExample
Газовую смесь, содержащую до 9 об.% HF в воздухе, пропустили через четыре последовательных слоя сорбента толщиной каждого 20 см, размещенных в вертикальной колонне. После колонны присутствие HF в выходном воздухе не обнаруживали в период всего опыта. Поглотитель отрабатывает ресурс послойно. Степень отработки последовательных слоев представлена в табл.3.A gas mixture containing up to 9 vol.% HF in air was passed through four successive layers of sorbent with a thickness of each 20 cm, placed in a vertical column. After the column, the presence of HF in the exhaust air was not detected during the entire experiment. The absorber fulfills the resource in layers. The degree of development of successive layers is presented in table.3.
Как следует из данных табл.3, замене подлежат, безусловно, 1-й слой и, вероятно, 2-й слой в связи с практически полным выработанным ресурсом.As follows from the data in Table 3, of course, the 1st layer and, probably, the 2nd layer are subject to replacement in connection with an almost complete worked out resource.
Поэтому критериями отработки сорбента являются содержание фтора на уровне 30-32% (мас.) и изменение цвета до серого с черными вкраплениями.Therefore, the criteria for working out the sorbent are the fluorine content at the level of 30-32% (wt.) And the color change to gray with black inclusions.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011111897/15A RU2459204C1 (en) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | Method for diagnosing state of sorbent |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011111897/15A RU2459204C1 (en) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | Method for diagnosing state of sorbent |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2459204C1 true RU2459204C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011111897/15A RU2459204C1 (en) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | Method for diagnosing state of sorbent |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2459204C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU119007A1 (en) * | 1958-06-17 | 1958-11-30 | П.В. Пробер | The method of determination in the pulp fibers of spring and autumn wood |
SU1255175A1 (en) * | 1984-12-10 | 1986-09-07 | Предприятие П/Я Г-4567 | Method of producing sorbent for cleaning gases |
RU2283176C2 (en) * | 2004-01-21 | 2006-09-10 | ООО "НТЦ Запсибпромтехнология" | Chemical absorber for rendering halogen-containing and sour gases harmless and method of making of chemical absorber |
RU2283175C2 (en) * | 2004-01-08 | 2006-09-10 | ООО "НТЦ Запсибпромтехнология" | Chemical absorber of sour gases and method of manufacture of sore gases absorber |
-
2011
- 2011-03-30 RU RU2011111897/15A patent/RU2459204C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU119007A1 (en) * | 1958-06-17 | 1958-11-30 | П.В. Пробер | The method of determination in the pulp fibers of spring and autumn wood |
SU1255175A1 (en) * | 1984-12-10 | 1986-09-07 | Предприятие П/Я Г-4567 | Method of producing sorbent for cleaning gases |
RU2283175C2 (en) * | 2004-01-08 | 2006-09-10 | ООО "НТЦ Запсибпромтехнология" | Chemical absorber of sour gases and method of manufacture of sore gases absorber |
RU2283176C2 (en) * | 2004-01-21 | 2006-09-10 | ООО "НТЦ Запсибпромтехнология" | Chemical absorber for rendering halogen-containing and sour gases harmless and method of making of chemical absorber |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГРОМОВ О.Б. и др. Химическая технология, 2005, №5, с.41-43. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Elsayed et al. | Desulfurization of air at high and low H2S concentrations | |
Reddy et al. | High-temperature sorbents for CO2 made of alkali metals doped on CaO supports | |
Zeman | Energy and material balance of CO2 capture from ambient air | |
Yang et al. | Effects of SO2 on CO2 capture using a hollow fiber membrane contactor | |
US6224840B1 (en) | γ-Al2O3 sorbent impregnated with alkali salt and CuO | |
US7514053B2 (en) | Method for removing sulfur dioxide, mercury, and nitrogen oxides from a gas stream | |
RU2553463C2 (en) | Method of obtaining deactivation-resistant catalyst for selective catalytic reduction of nox | |
Ruckart et al. | Sorption of ammonia in mesoporous-silica ionic liquid composites | |
CN110314643B (en) | Preparation and application of monovalent copper modified mesoporous oxide material with high stability | |
RU2459204C1 (en) | Method for diagnosing state of sorbent | |
JP5660303B2 (en) | Regeneration method of amine liquid | |
Guo et al. | CO2 adsorption kinetics of K2CO3/activated carbon for low‐concentration CO2 removal from confined spaces | |
US6060033A (en) | Process for removing HCl from hydrocarbon streams | |
CN103977763B (en) | A kind of preparation method of the high-efficiency adsorbent for gaseous mercury sampling | |
Haverkamp et al. | Adsorption of hydrogen fluoride on alumina | |
CN106198776A (en) | Measure the method for halogen in waste and old circuit board smelting smoke dust | |
Hodjati et al. | The Mechanism of the Selective NO x Sorption on H3PW12O40· 6H2O (HPW) | |
WO2000015588A1 (en) | Fluoroalkene-nucleophile adducts for analysis and removal of fluoroalkenes | |
KR20210015999A (en) | Exhaust gas purifying agent and exhaust gas purifying method using the same | |
CN107621449B (en) | CO in gas purification amine liquid2Continuous flow analysis method of content | |
Sakusabe et al. | Mercury forms contained in desulfurization gypsums | |
CN106315614A (en) | Preparation method of modified Y-type molecular sieve | |
CA3159640C (en) | So2 adsorption material, preparation method therefor and application thereof, and method for removing so2 from flue gas containing so2 | |
TWI477320B (en) | A modified sulfur dioxide adsorbent | |
RU2283176C2 (en) | Chemical absorber for rendering halogen-containing and sour gases harmless and method of making of chemical absorber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170331 |