RU2622660C1 - Способ получения активированного модифицированного угля - Google Patents
Способ получения активированного модифицированного угля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622660C1 RU2622660C1 RU2016105328A RU2016105328A RU2622660C1 RU 2622660 C1 RU2622660 C1 RU 2622660C1 RU 2016105328 A RU2016105328 A RU 2016105328A RU 2016105328 A RU2016105328 A RU 2016105328A RU 2622660 C1 RU2622660 C1 RU 2622660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- fraction
- activated
- carbonization
- carbon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения активированного угля. Способ получения активированного модифицированного угля из косточек плодов и скорлупы орехов заключается в том, что предварительно высушенное исходное сырье при температуре 200-250°С пропитывают насыщенным раствором мочевины или тиомочевины в количестве 5-10 мас.% по отношению к исходному сырью и подвергают карбонизации в интервале температур 600-750°С. Полученный материал дробят до фракции 0,8-1,6 мм. Отсев менее 0,8 мм измельчают до фракции с размером частиц порошка менее 0,05 мм с получением осветляющего активированного угля. Основную фракцию активируют водяным паром при температуре 800-850°С в течение 1,5-2 часов. Изобретение обеспечивает получение упрочненных гранул активного угля, обладающего повышенной сорбционной емкостью в отношении нефтепродуктов и органических соединений. 2 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения активированного угля и может быть использовано в производстве адсорбентов, в нефтехимической, химической, металлургической промышленности, а также в очистке сточных вод от органических и других загрязнений.
При адсорбции на углях ионов из растворов большую роль играют поверхностные химические соединения, которыми могут быть насыщены свободные валентности атомов углерода на поверхности активного угля. Поверхностные соединения оказывают влияние на адсорбционные свойства угляй, что особенно заметно при его использовании в растворах электролитов и органических веществ.
Многочисленными экспериментами показано, что для получения равномерного распределения металла по пористой структуре важно выдержать как продолжительность, так и температурный режим стадии пропитки, а также обеспечить оптимальные условия сушки, что благоприпятствует формированию активных комплексов на поверхности пор активного угля.
Известен способ получения модифицированного активного угля (Патент РФ №2088522 от 27.08.97), в соответствии с которым карбонизированный уголь сырец пропитывают насыщенным водным раствором роданистого аммония, роданистого калия или магния, мочевины или тиомочевины, взятым в количестве 10-20 массы угля, смесь выдерживают 5-6 часов. Подвергают термообработке при температуре 310-370 град.С, в течение 2,5-3 часа с последующей активацией при 800-850 град.С перегретым водяным паром или углекислым газом в течение 0,5-6 ч до степени обгара 5-30%.
Сорбционная емкость по нефтепродуктам (турбинное масло Т22) при концентрации 3 мг/л составляет 10 мг/г, а при концентрации 10 мг/л - 25 мг/т, однако гранулы полученного угля обладают недостаточной прочностью, что уменьшает срок службы при использовании в качестве фильтрующей загрузки.
Известен фильтрующий материал для очистки воды, включающий композицию из активированного угля, полученного из скорлупы кокосовых орехов или скорлупы абрикосовых косточек, ионообменной смолы, бактериостатических присадок (Патент РФ 2353419 от 11.08.2006). Активированный уголь, изготовленный из указанных ингредиентов, устраняет запахи и привкусы водопроводной воды, очищает ее от свободного хлора и хлорорганических соединений, иных органических и неорганических примесей.
Известен СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ (Заявка на изобретение 2003105506 от 27.02.2003 г.).
Способ получения активированного угля из растительного сырья включает карбонизацию и парогазовую активацию первичного углеродосодержащего материала во вращающемся реакторе в потоке водяного пара и азота. С целью повышения адсорбционной способности АУ за счет увеличения объема мезопор и пористости, растительное сырье (скорлупа кокосовых орехов, сахарный тростник, береза, сосна, косточки плодов и ягод и т.п.) подвергают обработке в резервуарах с водой с последующей сушкой в потоке воздуха при Т=25-30°С в течение 2 месяцев, карбонизацию в течение 120-130 мин при Т=300-350°С и активацию при Т=750-850°С в потоке азота (VH2O=2,5-4,5 нл/ЛАУ•ч), также в течение 120-130 мин без применения связывающих веществ, синтетических и минеральных добавок.
Известен способ получения активного угля (RU 2104925 от 30.07.1993), который может быть использован для получения активного угля из растительного сырья - косточек фруктов и оливок и позволяет повысить адсорбционную активность и механическую прочность угля, а также увеличить выход готового продукта. Косточку без предварительного дробления карбонизируют в среде пирогазов в отсутствии кислорода, в интервале температур 200-500°С в течение 10-20°С/мин, выдерживают при конечной температуре карбонизации 20-30 мин, а затем проводят парогазовую активизацию. Механическая прочность активного угля составляет 87-90%, суммарная пористость 0,68-0,76 см3/г.
Известен способ получения активного угля из косточек плодов и скорлупы орехов (RU 2111923 от 24.06.1997).
Способ получения активного угля из косточек плодов и скорлупы орехов включает дробление сырья, карбонизацию в потоке диоксида углерода в интервале температур 400-750°С при соотношении косточки и газа 1:100-120, охлаждение карбонизата до 20-50°С и повторную карбонизацию при 750-900°С со скоростью нагрева 2-7 град/мин, парогазовую активацию и рассев готового продукта. Способ позволяет значительно повысить выход годного угля, а также объем микропор с преобладающим радиусом 0,5-0,7 нм, что делает перспективным его использование при поглощении уксусной кислоты, ацетона и других органических примесей.
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.
Берут косточку сливы, абрикоса, персика, вишни или скорлупу орехов, которые дробят до размера частиц 0,3-5,0 мм и помещают их в печь (кипящего слоя, стационарную, вращающуюся), нагретую до 400°С и начинают пропускать диоксид углерода в объеме, равном 100-120 объемов взятой косточки. Печь нагревают до 750°С со скоростью 30-40 град/мин. После достижения 750°С карбонизат выгружают, охлаждают до 20-50°С, выдерживают при этой температуре не менее 60-80 мин, затем карбонизат снова загружают в печь, нагретую до 750°С и снова карбонизуют, медленно поднимая температуру до 900°С со скоростью 2-7 град/мин. После достижения 900°С в печь подают парогазовую смесь, состоящую из смеси диоксида углерода и водяного пара, и начинают активацию в течение не менее 6-10 ч. После достижения обгаров до 40-65% уголь выгружают, рассеивают и анализируют.
В предложенном способе пористая структура углеродных адсорбентов формируется в процессе карбонизации за счет удаления летучих и адсорбции диоксида углерода, который препятствует образованию трещин, пузырей и вздутий в частицах угля после выхода различных углеводородов, органических радикалов, водорода и др.
При охлаждении карбонизата заканчивается формирование первичной пористой структуры угля и образование монолитного каркаса.
Полученный уголь характеризуется высокими показателями по уксусной кислоте - 40 мг/г (МИ 205-72); ацетону - 30 мг/г (МИ 6-16-01-149-74).
Разработанный способ является достаточно сложным, так как осуществляется карбонизация в две стадии и последующая активация парогазовой смесью, состоящей из смеси диоксида углерода и водяного пара.
Задачей изобретения является получение упрочненных гранул активного угля из косточек плодов и скорлупы орехов с повышенной сорбционной емкостью в отношении нефтепродуктов и других органических соединений.
Техническим результатом, на который направлено настоящее изобретение, является упрощение способа, возможность использования промежуточного продукта и, как следствие - создание практически безотходной технологии.
Обеспечивается высокая прочность гранул модифицированного активного угля и, как следствие, повышение срока службы фильтрующих загрузок при очистке сточных вод от нефтепродуктов.
Способ получения модифицированного активного угля заключается в том, что исходное сырье из косточек плодов и скорлупы орехов высушивают при температуре 200-250°С до влажности менее 1% и пропитывают насыщенным раствором мочевины или тиомочевины в количестве 5-10 мас.% по отношению к исходному сырью.
Пропитанное сырье направляют на карбонизацию при температуре 600-750°С. Термообработку проводят в течение 5-8 часов.
Отличительной особенностью способа является то, что карбонизация и химическая активация исходного сырья, пропитанного раствором мочевины или тиомочевины проводятся в 1 стадию.
Полученный материал после карбонизации дробят до фракции 0,8-1, 6 мм.
Отсев фракции <0,8 мм измельчают в порошок с размером частиц<0, 05 мм и используют как осветляющий активированный уголь среднего качества. Указанная фракция может быть использована в качестве осветляющего угля среднего качества, так как процесс карбонизации совмещен с процессом химической активации и полученный продукт характеризуется следующими показателями: йодное число>650 ед, сорбционная активность по метиленовому голубому >250 мг/г.
Целевую фракцию 0,8-1,6 мм активируют водяным паром при температуре 800-850°С в течение 1,5-2 часов с получением активированного модифицированного угля высокого качества с азотсодержащей поверхностью.
Термообработку осуществляют во вращающейся печи. Наличие модифицирующих добавок способствует неполному сжатию структуры и образованию дополнительных микропор и улучшению качества поверхности, способствуя увеличению сорбционной емкости по органическим веществам.
Применение насыщенного раствора для обработки массы исходных веществ обеспечивает проникновение азотсодержащего вещества в супермикро- и мезопоры.
Образование азотсодержащих групп на поверхности угля в процессе карбонизации упрочняет структуру угля.
Полученный активированный уголь содержит 3,0-5,0% азота, потенциал поверхности (+270) - (+300) mV относительно нормального водородного электрода.
Полученный активированный уголь характеризуется следующими показателями:
йодное число >1100 ед, сорбционная активность по метиленовому голубому >280 мг/г.
Сорбционная емкость по нефтепродуктам составляет 300 мг/г при равновесной концентрации нефтепродуктов 1 мг/л и 250 мг/г при равновесной концентрации 0,1 мг/л.
По анионным СПАВ (сульфанол) при равновесной концентрации 1 мг/л - 310 мг/г и 190 мг/г при равновесной концентрации 0,1 м г/л.
Пример 1
Берут косточку сливы, абрикоса, персика, вишни или скорлуру орехов, которые высушивают при температуре 200 град С в печи (кипящего слоя, стационарной, вращающейся) в течение до влажности менее 1%, высушенное сырье пропитывают насыщенным раствором мочевины в количестве 5 мас.% в отношении исходного сырья. Пропитанное сырье направляют на карбонизацию при температуре 600 град С. Термообработку проводят в течение 8 часов.
Полученный материал после карбонизации дробят до фракции 0,8-1,6 мм.
Отсев фракции менее 0,8 мм измельчают в порошок с размером частиц менее 0,05 мм и используют как осветляющий активированный уголь среднего качества. Указанная фракция характеризуется следующими показателями: йодное число 700 ед, сорбционная активность по метиленовому голубому 300 мг/г.
Целевую фракцию 0,8-1,6 мм активируют водяным паром при температуре 800-850°С в течение 2 часов с получением активированного модифицированного угля высокого качества с азотсодержащей поверхностью.
После активации конечный продукт имел следующие характеристики:
Насыпная плотность 0.42 г/см3 (ГОСТ 16190-70)
Влажность 0,7%
Объем микропор 0,50 см3/г (ГОСТ 17219-71)
Прочность гранул п 89% (ГОСТ 16188-70)
Полученный активированный уголь содержит 3,0-5,0% азота, потенциал поверхности (+270)-(+300) mV.
Йодное число 1200 ед.
Сорбционная активность по метиленовому голубому 295 мг/г.
Пример 2
Берут косточку сливы, абрикоса, персика, вишни или скорлупу орехов, которые высушивают при температуре 250 град С в печи кипящего слоя до влажности менее 1%, высушенное сырье пропитывают насыщенным раствором тиомочевины в количестве 10 мас.%. Пропитанное сырье и направляют на карбонизацию при температуре 750°С. Термообработку проводят в течение 6 часов.
Полученный материал после карбонизации дробят до фракции 0,8-1, 6 мм.
Отсев фракции менее 0,8 мм измельчают в порошок и используют как осветляющий активированный уголь среднего качества. Указанная фракция характеризуется следующими показателями: йодное число 600 ед, сорбционная активность по метиленовому голубому 350 мг/г.
Целевую фракцию 0,8-1, 6 мм активируют водяным паром в течение 2 часов при температуре 800°С с получением активированного модифицированного угля высокого качества с азотсодержащей поверхностью.
После активации образец имел следующие характеристики:
Насыпная плотность 0.44 г/см3
Влажность 0,7%
Объем микропор 0,45 см3/г
Прочность 89%.
Полученный активированный уголь содержит 3,0-5,0% азота, потенциал поверхности (+270)-(+300)Mv.
Йодное число 1150 ед.
Сорбционная активность по метиленовому голубому 290 мг/г
Claims (1)
- Способ получения активированного модифицированного угля из косточек плодов и скорлупы орехов, включающий карбонизацию исходного сырья в интервале температур 600-750°С и парогазовую активацию при повышенной температуре, отличающийся тем, что предварительно высушенное исходное сырье при температуре 200-250°С пропитывают насыщенным раствором мочевины или тиомочевины в количестве 5-10 мас.% по отношению к исходному сырью, подвергают карбонизации при повышенной температуре, полученный материал дробят до фракции 0,8-1,6 мм, после чего отсев менее 0,8 мм измельчают до фракции с размером частиц порошка менее 0,05 мм с получением осветляющего активированного угля, а основную фракцию активируют водяным паром при температуре 800-850°С в течение 1,5-2 часов с получением активированнго модифицированного угля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016105328A RU2622660C1 (ru) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | Способ получения активированного модифицированного угля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016105328A RU2622660C1 (ru) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | Способ получения активированного модифицированного угля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2622660C1 true RU2622660C1 (ru) | 2017-06-19 |
Family
ID=59068545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016105328A RU2622660C1 (ru) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | Способ получения активированного модифицированного угля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2622660C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715538C1 (ru) * | 2019-04-29 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (ФГБОУ ВО "РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ получения активного угля из косточек плодовых деревьев |
RU2786071C1 (ru) * | 2022-03-21 | 2022-12-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ получения порошкового активного угля |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2088522C1 (ru) * | 1995-05-10 | 1997-08-27 | Виктор Владимирович Сергеев | Способ получения модифицированного активного угля |
RU2089496C1 (ru) * | 1995-05-10 | 1997-09-10 | Виктор Владимирович Сергеев | Способ получения модифицированного активного угля |
US8486856B2 (en) * | 2006-10-04 | 2013-07-16 | Carbotech Ac Gmbh | Process producing activated carbon having a high catalytic activity |
-
2016
- 2016-02-18 RU RU2016105328A patent/RU2622660C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2088522C1 (ru) * | 1995-05-10 | 1997-08-27 | Виктор Владимирович Сергеев | Способ получения модифицированного активного угля |
RU2089496C1 (ru) * | 1995-05-10 | 1997-09-10 | Виктор Владимирович Сергеев | Способ получения модифицированного активного угля |
US8486856B2 (en) * | 2006-10-04 | 2013-07-16 | Carbotech Ac Gmbh | Process producing activated carbon having a high catalytic activity |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТАРАСЕНКО Ю.А. и др. Моделирование взаимодействия меламина с поверхностью активных углей, Вестник ХНУ, 2010, 932, Химия, в.19(42) стр. 129-138. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715538C1 (ru) * | 2019-04-29 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (ФГБОУ ВО "РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ получения активного угля из косточек плодовых деревьев |
RU2786071C1 (ru) * | 2022-03-21 | 2022-12-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ получения порошкового активного угля |
RU2823615C1 (ru) * | 2023-12-28 | 2024-07-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН) | Способ получения наноструктурированного пористого углеродного материала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Iwanow et al. | Activated carbon as catalyst support: precursors, preparation, modification and characterization | |
Medhat et al. | Efficiently activated carbons from corn cob for methylene blue adsorption | |
Sahira et al. | Effects of activating agents on the activated carbons prepared from lapsi seed stone | |
Omri et al. | Characterization of activated carbon prepared from a new raw lignocellulosic material: Ziziphus spina-christi seeds | |
Reddy et al. | A comparison of microstructure and adsorption characteristics of activated carbons by CO2 and H3PO4 activation from date palm pits | |
Gurten et al. | Preparation and characterisation of activated carbon from waste tea using K2CO3 | |
RU2741550C2 (ru) | Способ получения малозольного активированного древесного угля | |
US6902589B1 (en) | Method for producing shaped, activated charcoal | |
Fiuza Jr et al. | Preparation of granular activated carbons from yellow mombin fruit stones for CO2 adsorption | |
Al-Swaidan et al. | Synthesis and characterization of activated carbon from Saudi Arabian dates tree’s fronds wastes | |
Girgis et al. | Pilot production of activated carbon from cotton stalks using H3PO4 | |
Özçimen et al. | Adsorption of copper (II) ions onto hazelnut shell and apricot stone activated carbons | |
Nwankwo et al. | Production and characterization of activated carbon from animal bone | |
Anis et al. | Production of rubber seed pericarp based activated carbon using microwave-induced different chemical activating agent | |
James et al. | Synthesis and Characterization of Novel Nano-carbon Mixture from Dabai (Canarium odontophyllum) Nutshell. | |
JP4142341B2 (ja) | 活性炭及びその製法 | |
RU2622660C1 (ru) | Способ получения активированного модифицированного угля | |
Brazil et al. | Effect of different superficial treatments on structural, morphological and superficial area of Kraft lignin based charcoal | |
Licursi et al. | Conversion of the hydrochar recovered after levulinic acid production into activated carbon adsorbents | |
US11584652B2 (en) | Process for forming a pure carbon powder | |
RU2534801C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
Deliyanni | Low-cost activated carbon from rice wastes in liquid-phase adsorption | |
Monika et al. | Porous structure improvement of coal activated carbon using steam activation in pilot scale | |
Esther et al. | Preparation and characterisation of modified biochar from Vitex Doniana (black plum) seeds using chemical and thermal treatments | |
Smuthkochorn et al. | Nanoporous carbon from Cattial leaves for carbon dioxide capture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210219 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220302 |