RU2594500C1 - Способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов - Google Patents

Способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов Download PDF

Info

Publication number
RU2594500C1
RU2594500C1 RU2015110175/03A RU2015110175A RU2594500C1 RU 2594500 C1 RU2594500 C1 RU 2594500C1 RU 2015110175/03 A RU2015110175/03 A RU 2015110175/03A RU 2015110175 A RU2015110175 A RU 2015110175A RU 2594500 C1 RU2594500 C1 RU 2594500C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hours
temperature
active composition
heat treatment
distilled water
Prior art date
Application number
RU2015110175/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Лада Алексеевна Зайцева
Сергей Николаевич Ерохин
Валентина Владимировна Донских
Юрий Анатольевич Ферапонтов
Сергей Борисович Путин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority to RU2015110175/03A priority Critical patent/RU2594500C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2594500C1 publication Critical patent/RU2594500C1/ru

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов, используемых в адсорбционных процессах. Способ заключается в нанесении на керамическую блочно-ячеистую матрицу путем многократной пропитки активной композицией с последующей термообработкой. В качестве активной композиции используют суспензию с соотношением твердой фазы к жидкой 40÷50/60÷50, при этом в качестве твердой фазы используют смесь каолина с цеолитом с соотношением 20÷30/80÷70, в качестве жидкой фазы используется дистиллированная вода. После нанесения активной композиции на керамическую блочно-ячеистую матрицу осуществляется термообработка при температуре 550÷650°С в течение не менее 3 ч с последующей обработкой полученного изделия 4,5÷6,0 М раствором гидроксида натрия, промывкой дистиллированной водой до значения фильтрата рН=9÷10 и вторичной термообработкой изделия при температуре 450÷600°С в течение не менее 3 ч. При этом предпочтительно щелочную обработку проводить при следующих условиях: экспозиция при температуре 40÷60°С в течение 2÷4 ч и последующая экспозиция при температуре 80÷100°С в течение 3÷20 ч. Способ обеспечивает увеличение удельной поверхности нанесенного слоя сорбента до 660 м2/г и повышение сорбционной емкости фильтра-сорбента в динамических условиях. 3 пр., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области технологии изготовления керамических высокопористых материалов с сетчато-ячеистой структурой, используемых в адсорбционных процессах.
Процесс получения высокопористых материалов с сетчато-ячеистой структурой представляет собой воспроизведение структуры вспененного ретикулированного полиуретана, для чего осуществляется нанесение на нее керамического порошка, содержащего наполнитель и активный к спеканию компонент, например оксид алюминия, и последующее выжигание основы с нагревом образовавшегося керамического каркаса до температуры, обеспечивающей заданные свойства. Затем на изготовленную таким способом высокопористую матрицу наносится активная композиция, обладающая требуемыми свойствами - сорбционными, каталитическими и др. Полученное керамическое изделие имеет общую пористость 85-92%, размер ячеек 200-5000 мкм при открытой пористости межъячеистых перемычек 20-30% с размерами пор 1-2 мкм. Требования к блочным адсорбентам включают в себя механическую прочность, высокую сорбционную активность в динамических условиях, которая определяется величиной удельной поверхности нанесенного активного слоя, минимальное гидродинамическое сопротивление очищаемому газожидкостному потоку.
Известен способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов [патент РФ №2474558 МПК С04В 38/06, 2013 г.]. Способ заключается в многократной пропитке активной композицией корундовой - на основе
Figure 00000001
- высокопористой блочно-ячеистой матрицы со средним размером ячейки 0,5-1,5 с последующей термообработкой. При этом активная композиция представляет собой алюмозоль - 20-80% мас., кремнезоль - 80-20% мас. Термообработка после первой пропитки осуществляется при температурах 950-1100°С, после следующих пропиток - при температурах 500-550°С. Общее количество нанесенных оксидов алюминия и кремния составляет 5-20 мас.% от массы матрицы.
В температурном диапазоне 950-1100°С происходит термическая диссоциация и осуществляются фазовые превращения слоев алюмозоля и кремнезоля, нанесенных на поверхность матрицы, в результате чего образуется многослойное покрытие из различных модификаций оксидов алюминия и кремния, определяющее удельную поверхность носителя, средний диаметр его пор и их распределение по размерам. Образование различных модификаций оксидов алюминия и кремния способствует прочному сцеплению их с поверхностью корундовой матрицы, также, благодаря наличию микротрещин, возникающих вследствие выгорания полимерной основы в керамических перемычках, увеличивается поверхность сцепления, что приводит к повышению прочности блочно-ячеистых фильтров-сорбентов.
Недостатком предложенного технического решения является ограниченная удельная поверхность - 350 г/м3 - из расчета на массу активного слоя.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов.
Технический результат заключается в увеличении удельной поверхности нанесенного слоя сорбента и сорбционной емкости в динамических условиях.
Технический результат достигается тем, что в способе получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов нанесением на керамическую блочно-ячеистую матрицу путем многократной пропитки активной композицией с последующей термообработкой, в качестве активной композиции используют суспензию с соотношением твердой фазы к жидкой 40÷50/60÷50, при этом качестве твердой фазы используют смесь каолина с цеолитом с соотношением 20÷30/80÷70, в качестве жидкой фазы используется дистиллированная вода. После нанесения активной композиции на керамическую блочно-ячеистую матрицу осуществляется термообработка при температуре 550÷650°С в течение не менее 3 ч с последующей обработкой полученного изделия 4,5÷6,0 М раствором гидроксида натрия, промывкой дистиллированной водой до значения фильтрата рН=9÷10 и вторичной термообработкой изделия при температуре 450÷600°С в течение не менее 3 ч.
При этом предпочтительно щелочную обработку проводить при следующих условиях: экспозиция при температуре 40÷60°С в течение 2÷4 ч и последующая экспозиция при температуре 80÷100°С в течение 3÷20 ч.
Заявляемый технический результат достигается по следующим обстоятельствам. Использование в качестве активной композиции смеси каолина и цеолита в указанной пропорции обеспечивает прочную адгезию активного слоя с поверхностью матрицы. При нагревании каолин претерпевает несколько стадий превращения. При температуре около 550÷600°С наблюдается образование разноупорядоченной фазы метакаолина вследствие дегидратации. Метакаолин является дефектной фазой, в которой тетраэдрические слои SiO2 исходной глинистой структуры в основном сохраняются, а к ним присоединяются тетраэдры AlO4, образовавшиеся из исходного октаэдрического слоя. Данное фазовое превращение сопровождается увеличением удельной поверхности активного слоя. С целью увеличения удельной поверхности активной мультислойной поверхности образовавшийся метакаолин переводят в цеолит А (более сорбционно активный, нежели исходный каолин) обработкой гидроксидом натрия при температуре ниже 100°С во избежание разрушения кристаллической структуры цеолита, причем время кристаллизации увеличивается с уменьшением температуры. При соблюдении перечисленных условий не происходит снижение адгезии активного слоя и матрицы. От избытка гидроксида натрия изделие отмывают дистиллированной водой до рН=9÷10, что соответствует кислотности цеолита. Активация (придание ему сорбционных свойств) нанесенного слоя обеспечивается термической обработкой в течение 450÷600°С в течение 3÷4 ч для удаления кристаллизационной воды из микропор цеолита.
Способ осуществляют следующим образом. На полученную методом воспроизведения структуры вспененного ретикулированного полиуретана исходную блочно-ячеистую керамическую матрицу со средним размером ячейки 0.5÷1.5 мм наносят композицию цеолита (например, цеолита NaX ТУ 2163-095-05766575-2000, ОАО «Салаватнефтеоргсинтез») и каолина (ТУ 5729-089-00284530-00, ЗАО «Пласт-Рифей»). Композицию (суспензию) готовят следующим образом: каолин смешивают с цеолитом в соотношениях 20÷30/80÷70, добавляют дистиллированную воду с соотношением твердой фазы к жидкой фазе 40÷50/60÷50. Нанесение композиции на поверхность матрицы осуществляют следующим образом: погружают матрицу в приготовленную суспензию цеолита и каолина, удаляют избыток композиции в процессе стекания с матрицы на вибростоле (подвялка), сушат подвяленную матрицу в сушильном шкафу при температуре 80÷90°С в течение 2÷8 ч, затем последовательно повторяют описанные операции еще один-два раза. Далее матрицу с нанесенной композицией термообрабатывают в течение не менее 3 ч при температуре 550÷650°С.
Полученный образец погружают в 4.5÷6.0 М раствор гидроксида натрия и выдерживают без перемешивания (экспозиция) в течение 2-4 ч часов при температуре 40÷60°С и 3÷20 ч при температуре 80÷100°С. Маточный раствор сливают, образец промывают дистиллированной водой до рН=9÷10, после чего сушат при температуре 80÷100°С в течение 5-8 ч. Далее образец термообрабатывают при температуре 450-600°С в течение не менее 3 ч.
Пример 1.
На полученную методом воспроизведения структуры вспененного ретикулированного полиуретана исходную керамическую блочно-ячеистую матрицу со средним размером ячейки 0,7 мм, диаметром матрицы 30 мм, высотой матрицы 20 мм наносят композицию цеолита NaA и каолина. Композицию готовят следующим образом: 5,5 г каолина смешивают с 12,5 г цеолита (соотношение каолина к цеолиту NaA составляет 30/70) и 28 г дистиллированной воды. Массовое соотношение твердой фазы к жидкой фазе составляет 40/60. Нанесение композиции на поверхность матрицы осуществляют следующим образом: погружают матрицу в приготовленную суспензию цеолита NaA и каолина, удаляют избыток суспензии в процессе стекания с матрицы на вибростоле (подвялка), сушат подвяленную матрицу в сушильном шкафу при температуре 80-90°С в течение 2 ч, затем последовательно повторяют описанные операции еще один раз. Далее матрицу с нанесенной композицией помещают в муфельную печь и термообрабатывают в течение 5 часов при температуре 550°С.
Полученный образец погружают в 4,5 М раствор гидроксида натрия и выдерживают без перемешивания в течение 4 ч при температуре 40°С и 4 ч при температуре 90°С. Маточный раствор сливают, образец промывают дистиллированной водой до рН=9,5, после чего сушат в сушильном шкафу в температуре 90°С в течение 5 ч. Высушенный образец термообрабатывают при температуре 600°С в течение 3 ч. Количество нанесенной композиции на матрицу составило 20% масс. Удельная поверхность активного слоя 620 м2/г.
Пример 2.
Композицию, состоящую из 4 г каолина, 16 г цеолита NaX (соотношение каолина к цеолиту NaX составляет 20/80) и 20 г дистиллированной воды (массовое соотношение твердой фазы к жидкой фазе составляет 50/50), наносят на керамическую матрицу со средним диаметром ячейки 1,5 мм по способу, представленному в примере 1. Полученный образец прокаливают в муфельной печи в течение 3 ч при температуре 650°С. Полученный образец погружают в 5,5 М раствор гидроксида натрия. Выдерживают в течение 2 ч при температуре 60°С, затем в течение 20 часов при температуре 80°С, далее маточный раствор сливают, образец отмывают дистиллированной водой до рН=10 и сушат в сушильном шкафу в температуре 80°С в течение 8 ч. Затем образец термообрабатывают при температуре 560°С в течение 4 ч. Количество нанесенной композиции на матрицу составило 15% масс. Удельная поверхность активного слоя 640 м2/г.
Пример 3.
Композицию, состоящую из 6,3 г каолина, 17,7 г цеолита NaX (соотношение каолина к цеолиту NaX составляет 26/74) и 33 г дистиллированной воды (массовое соотношение твердой фазы к жидкой фазе составляет 42/58), наносят на керамическую матрицу со средним диаметром ячейки 1,5 мм по способу, представленному в примере 1. Полученный образец термообрабатывают в муфельной печи в течение 4 ч при температуре 600°С.
Полученный образец погружают в 6 М раствор гидроксида натрия. Выдерживают в течение 3,5 ч при температуре 40°С, затем в течение 3 ч при температуре 100°С, далее маточный раствор сливают, образец отмывают дистиллированной водой до рН=9 и сушат в сушильном шкафу в температуре 100°С в течение 8 ч. Затем образец термообрабатывают при температуре 450°С в течение 5 ч. Количество нанесенной композиции на матрицу составило 16% масс. Удельная поверхность активного слоя 660 м2/г.
Сорбционная емкость в динамических условиях полученных по примерам 1-3 блочно-ячеистые фильтров-сорбентов определялась пропусканием через них газовоздушной смеси при следующих условиях:
расход газовоздушной смеси 6 л/мин (0,36 м3/ч)
температура газовоздушной смеси 21°С
влажность газовоздушной смеси 15 мг/г
Испытания проводили до момента достижения начальной концентрации паров воды в газовоздушной смеси за блочно-ячеистым фильтром-сорбентом. В аналогичных условиях проведены сравнительные испытания блочно-ячеистого фильтра-сорбента, изготовленного по примеру 2 патента РФ №2474558. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице 1.
Figure 00000002
Как видно из представленных данных, предложенный способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов позволяет улучшить эксплуатационные характеристики при одинаковых массогабаритных параметрах в сравнении с блочно-ячеистым фильтром-сорбентом по патенту РФ №2474558 за счет более развитой поверхности активного слоя и сорбционной активности в динамических условиях.

Claims (1)

  1. Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов нанесением на керамическую блочно-ячеистую матрицу путем многократной пропитки активной композицией с последующей термообработкой, отличающийся тем, что в качестве активной композиции используют суспензию с соотношением твердой фазы к жидкой 40÷50/60÷50, при этом в качестве твердой фазы используют смесь каолина с цеолитом с соотношением 20÷30/80÷70, в качестве жидкой фазы используется дистиллированная вода, после нанесения активной композиции на керамическую блочно-ячеистую матрицу осуществляется термообработка при температуре 550÷650°С в течение не менее 3 часов с последующей обработкой полученного изделия 4.5÷6.0 М раствором гидроксида натрия при температуре 40÷60°C в течение 2÷4 ч и далее при температуре 80÷100°C в течение 3÷20 ч, промывкой дистиллированной водой до значения рН=9÷10 и вторичной термообработкой изделия при температуре 450÷600°C в течение не менее 3 часов.
RU2015110175/03A 2015-03-23 2015-03-23 Способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов RU2594500C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110175/03A RU2594500C1 (ru) 2015-03-23 2015-03-23 Способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110175/03A RU2594500C1 (ru) 2015-03-23 2015-03-23 Способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2594500C1 true RU2594500C1 (ru) 2016-08-20

Family

ID=56697188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015110175/03A RU2594500C1 (ru) 2015-03-23 2015-03-23 Способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2594500C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196756C2 (ru) * 1999-12-10 2003-01-20 Иванченкова Людмила Григорьевна Способ изготовления фильтрующей пенокерамики
RU2239614C1 (ru) * 2003-04-11 2004-11-10 Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" Способ изготовления керамических фильтрующих элементов
RU2474558C2 (ru) * 2010-12-02 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196756C2 (ru) * 1999-12-10 2003-01-20 Иванченкова Людмила Григорьевна Способ изготовления фильтрующей пенокерамики
RU2239614C1 (ru) * 2003-04-11 2004-11-10 Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" Способ изготовления керамических фильтрующих элементов
RU2474558C2 (ru) * 2010-12-02 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2712540C2 (ru) Сорбенты диоксида углерода для контроля качества воздуха в помещении
KR101638338B1 (ko) 화학 기상 증착법을 통해 기공 크기가 제어된 실리카 카바자이트 제올라이트 분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 기공 크기가 제어된 실리카 카바자이트 제올라이트 분리막
JPH053412B2 (ru)
KR100879312B1 (ko) 이산화탄소 흡착제의 제조방법
CN104888695A (zh) 用于脱除异己烷中少量正己烷的改性5a分子筛及其再生方法
CN100352540C (zh) 钛改性硅胶吸附块体的制备方法
Araki et al. Adsorption of carbon dioxide and nitrogen on zeolite rho prepared by hydrothermal synthesis using 18-crown-6 ether
CN111203176B (zh) 一种疏水性分子筛基多孔泡沫吸附剂及其制备方法与应用
JP2016215126A (ja) 非晶質アルミニウムケイ酸塩の造粒体に吸湿性の塩を担持させた水蒸気吸着材
RU2377224C1 (ru) Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий
US6184167B1 (en) Thermally stable modified ZSM-5 zeolite materials with micro porosities and method of making same
RU2594500C1 (ru) Способ получения блочно-ячеистых фильтров-сорбентов
KR20130040273A (ko) 실내 공기 청정을 위한 흡착제, 탈취 필터 및 탈취 필터 제조방법
MX2012004401A (es) Matriz en forma de panal que comprende desecante macroporosa, proceso y uso del mismo.
JP5789715B2 (ja) 有機汚染物質の酸化のための疎水性を顕著に示す低温酸化触媒
JP2015509832A (ja) 乾燥剤担持ハニカム化学フィルタおよびその製造方法
JPH0364164B2 (ru)
JP6353614B2 (ja) 化学ホルムアルデヒドフィルタ
RU2474558C2 (ru) Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ
RU2414961C1 (ru) Сорбент углерод-минеральный и способ его получения
CN104192858B (zh) 一种热浸渍法引入晶种制备分子筛膜的方法
JP2016215081A (ja) 親水性ゼオライト分離膜およびその製造方法
CN111097380A (zh) 一种吸附剂及其制备方法和应用
RU2322390C1 (ru) Способ получения цеолитного слоя на подложке
JPH039767B2 (ru)