RU2644893C1 - Method of separation of the product of carbon nanotubes from carbon-catalyst composite - Google Patents
Method of separation of the product of carbon nanotubes from carbon-catalyst composite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644893C1 RU2644893C1 RU2016152411A RU2016152411A RU2644893C1 RU 2644893 C1 RU2644893 C1 RU 2644893C1 RU 2016152411 A RU2016152411 A RU 2016152411A RU 2016152411 A RU2016152411 A RU 2016152411A RU 2644893 C1 RU2644893 C1 RU 2644893C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- composite
- pulp
- product
- carbon
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0061—Methods for manipulating nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
- C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
- C01B2202/30—Purity
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обогащению минерального сырья, получению качественного продукта углеродных нанотрубок из углерод-катализаторного композита, применяющегося для функциональных покрытий, армирующих добавок в композиционных материалах, получения электропроводящих материалов, антистатических пластмасс наружных автозапчастей и проводящего агента в литий-ионных батареях и др.The invention relates to the enrichment of mineral raw materials, the production of a high-quality product of carbon nanotubes from a carbon-catalyst composite used for functional coatings, reinforcing additives in composite materials, the production of electrically conductive materials, antistatic plastics for external auto parts and a conductive agent in lithium-ion batteries, etc.
Углеродные нанотрубки представляют собой аллотропы углерода цилиндрической формы, структура и свойства которых отличаются от структуры и свойств графита и аморфного углерода - угля и сажи, размерами частиц, окисляемостью, электропроводностью, плотностью, свойствами поверхности и др. Длина углеродных нанотрубок в зависимости от метода и режима получения составляет до 1000 нм и более, диаметр 4-8 нм.Carbon nanotubes are cylindrical carbon allotropes whose structure and properties differ from the structure and properties of graphite and amorphous carbon - coal and soot, particle sizes, oxidizability, electrical conductivity, density, surface properties, etc. The length of carbon nanotubes depending on the method and mode production is up to 1000 nm or more, a diameter of 4-8 nm.
Углеродные нанотрубки образуются в электроразряде на графитовых электродах и при разложении газообразных углеводородов (ацетилен, метан, этилен и др.), проходящих через нагретый до 600-1000°С катализатор. В качестве катализатора используются материалы (графит, цеолит, силикагель и др.), которые содержат или на которые нанесены металлы или их соединения - синтетические катализаторы, или применяется содержащее металлы природное рудное сырье - руда или концентрат. Рудные катализаторы значительно дешевле и доступнее, чем синтетические катализаторы. Продолжительность образования нанотрубок на синтетических катализаторах составляет 10-17 ч (RU №2146648, опубл. 20.03.2009), на природном рудном сырье - марганцевой руде, несколько минут (RU №2457175, опубл. 27.07.2012).Carbon nanotubes are formed in an electric discharge on graphite electrodes and during the decomposition of gaseous hydrocarbons (acetylene, methane, ethylene, etc.) passing through a catalyst heated to 600-1000 ° С. As a catalyst, materials are used (graphite, zeolite, silica gel, etc.) that contain or are coated with metals or their compounds — synthetic catalysts, or metal-containing natural ore raw materials — ore or concentrate — are used. Ore catalysts are significantly cheaper and more affordable than synthetic catalysts. The duration of the formation of nanotubes on synthetic catalysts is 10-17 hours (RU No. 2146648, publ. 20.03.2009), on natural ore raw materials - manganese ore, several minutes (RU No. 2457175, publ. 27.07.2012).
Каталитическим методом можно преобразовывать практически весь углерод в нанотрубоки при низком содержании или отсутствии аморфного углерода, регулировать размеры и другие свойства трубок, получать однослойные и многослойные, прямые, наклонные и скрученные нанотрубки фуллеренового диаметра, волокна и др. Использование дисперсного катализатора позволяет значительно увеличить выход нанотрубок. Для получения качественного материала углеродных нанотрубок необходимо их отделить от катализатора без значительных повреждений и извлечь в отдельный продукт с минимальным количеством примесей.The catalytic method can convert almost all carbon into nanotubes with a low content or absence of amorphous carbon, control the size and other properties of the tubes, obtain single-layer and multilayer, straight, oblique and twisted nanotubes of fullerene diameter, fibers, etc. The use of a dispersed catalyst can significantly increase the yield of nanotubes . To obtain high-quality material of carbon nanotubes, it is necessary to separate them from the catalyst without significant damage and extract them into a separate product with a minimum amount of impurities.
Отделение углеродных нанотрубок от графита, аморфного углерода и катализатора проводится с использованием измельчения, окисления при высокой температуре, вследствие различия окисляемости аллотропных форм углерода, и обогащения, основанного на разнице размеров и плотности частиц, например центрифугирования. (US №5695734, опубл. 09.12.1997, US №5641466, опубл. 24.06.1997, US №5560898, опубл. 01.10.1996). Применение механической оттирки углерод-катализаторного композита для отделения углеродных нанотрубок приводит к обламыванию трубок на короткие сегменты и образованию большого количества мелких частиц, что снижает качество продукта углеродных нанотрубок. Эти способы отделения углеродных нанотрубок от примесных частиц графита очень сложны и требуют высоких затрат.Separation of carbon nanotubes from graphite, amorphous carbon and catalyst is carried out using grinding, oxidation at high temperature, due to the difference in oxidation of allotropic forms of carbon, and enrichment based on the difference in particle size and density, for example centrifugation. (US No. 5695734, publ. 09.12.1997, US No. 5641466, publ. 06.24.1997, US No. 5560898, publ. 01.10.1996). The use of mechanical grinding of the carbon-catalyst composite to separate carbon nanotubes leads to breaking of the tubes into short segments and the formation of a large number of small particles, which reduces the quality of the product of carbon nanotubes. These methods of separating carbon nanotubes from impurity particles of graphite are very complex and require high costs.
Для выделения углеродных нанотрубок чаще применяется растворение катализатора кислотами и их смесями при нагревании, также в сочетании с ультразвуковым воздействием, с отмывкой нанотрубок от образовавшихся солей (RU №2146648, опубл. 20.03.2000, RU №2379387, опубл. 20.01.2010). Основными недостатками этого способа является разрушающее воздействие сильных кислот на стенки углеродных нанотрубок, появление большого количества нежелательных кислородсодержащих функциональных групп на их поверхности. Металлические частицы катализатора инкапсулируются во внутренней полости трубки и становятся недоступными для реагентов и загрязняют продукт. Для реализации способов требуется большой расход кислот, затрат энергии на нагревание, и катализатор безвозвратно теряется, в результате стоимость реализации способа высокая, и, кроме того, нагретые кислоты оказывают вредное воздействие на здоровье работающего персонала.To isolate carbon nanotubes, dissolution of the catalyst by acids and their mixtures during heating is often used, also in combination with ultrasonic action, with washing of the nanotubes from the formed salts (RU No. 2146648, publ. 20.03.2000, RU No. 2379387, publ. 20.01.2010). The main disadvantages of this method is the destructive effect of strong acids on the walls of carbon nanotubes, the appearance of a large number of undesirable oxygen-containing functional groups on their surface. Metal particles of the catalyst are encapsulated in the inner cavity of the tube and become inaccessible to the reagents and contaminate the product. The implementation of the methods requires a large consumption of acids, energy for heating, and the catalyst is irretrievably lost, as a result, the cost of implementing the method is high, and, in addition, heated acids have a harmful effect on the health of working personnel.
Известен способ выделения углеродных нанотрубок из многокомпонентных углеродсодержащих материалов с использованием измельчения, диспергирования материала в жидкой среде, определение в дисперсной среде углеродных нанотрубок пропусканием пучка пространственно ориентированного монохроматического линейно поляризованного лазерного излучения и выделения нанотрубок гравитационным методом, в частности осаждением или центрифугированием (RU №2239673, опубл. 10.11.2004). Способ требует применения сложного оборудования и может реализоваться в разбавленных жидких средах, процессы гравитационного выделения недостаточно эффективны.A known method of separating carbon nanotubes from multicomponent carbon-containing materials using grinding, dispersing the material in a liquid medium, determining carbon nanotubes in a dispersed medium by transmitting a beam of spatially oriented monochromatic linearly polarized laser radiation and separating the nanotubes by the gravitational method, in particular by deposition or centrifugation (RU No. 2239673, publ. 10.11.2004). The method requires the use of sophisticated equipment and can be implemented in diluted liquid media, the processes of gravitational emission are not effective enough.
Известен способ отделения углеродных нанотрубок от графита, включающий диспергирование в жидкой среде, разделение частиц центрифугированием и микрофильтрацией, прокаливание твердой фазы в кислородсодержащей атмосфере при температуре отжига графитовых частиц (US №5560898, опубл. 01.10.1996). Недостатками способа является низкая эффективность отделения нанотрубок центрифугированием и производительность микрофильтрации, большое количество операций и затрат на прокаливание и в результате невысокая экономичность реализации способа.A known method of separating carbon nanotubes from graphite, including dispersion in a liquid medium, separation of particles by centrifugation and microfiltration, calcining the solid phase in an oxygen-containing atmosphere at annealing temperature of graphite particles (US No. 5560898, publ. 01.10.1996). The disadvantages of the method are the low efficiency of the separation of nanotubes by centrifugation and microfiltration performance, a large number of operations and the cost of calcination, and as a result, low cost-effectiveness of the method.
Известны способы извлечения углистых веществ из измельченной золотосодержащей руды флотацией с использованием реагентов (RU №2483808, опубл 10.06.2013, RU №2339454 опубл. 27.11.2008) и обогащение угля флотацией (RU №2457905, опубл. 10.08.2012, RU №2004343, опубл. 15.12.2011). Для флотации углеродных частиц применяются аполярные масла, керосин, кубовые остатки производства бутиловых спиртов, γ-гексилтиопропиловый эфир фенола, лаурилсульфоэтоксилат натрия, полиэтиленглюконаты. Эти способы предназначены для извлечения веществ аморфной аллотропии углерода и не подходят для извлечения углеродных нанотрубок.Known methods for the extraction of carbonaceous substances from crushed gold ore by flotation using reagents (RU No. 2483808, publ. 06/10/2013, RU No. 2339454 publ. 11/27/2008) and coal enrichment by flotation (RU No. 2457905, publ. 10.08.2012, RU No. 2004343 publ. 12/15/2011). For flotation of carbon particles, apolar oils, kerosene, bottoms from the production of butyl alcohols, γ-hexylthiopropyl ether of phenol, sodium lauryl sulfoethoxylate, polyethylene gluconates are used. These methods are designed to extract substances of amorphous carbon allotropy and are not suitable for the extraction of carbon nanotubes.
Наиболее близким по технической сути к изобретению является способ извлечения углеродных нанотрубок из дисперсного углерод-катализаторного композита, раскрытый в заявке US 2008/0004396 (заявл. 03.01.2008), включающий репульпирование композита в воде, обработку репульпированного продукта ультразвуком, последующее кондиционирование обработанной пульпы с реагентами и извлечение углеродных нанотрубок. В этом способе прикрепленные к катализатору углеродные нанотрубки при репульпировании и обработке в воде не полностью отделяются от композита, извлечение нанотрубок недостаточно высокое и эффективное.The closest to the technical essence of the invention is a method of extracting carbon nanotubes from a dispersed carbon-catalyst composite, disclosed in the application US 2008/0004396 (claimed. 03.01.2008), including repulping the composite in water, processing the repulped product with ultrasound, subsequent conditioning of the treated pulp with reagents and carbon nanotube extraction. In this method, carbon nanotubes attached to the catalyst during repulping and processing in water are not completely separated from the composite; the extraction of nanotubes is not high enough and efficient.
Техническим результатом изобретения является повышение извлечения углеродных нанотрубок из углерод-катализаторного композита в продукт, повышение качества получаемого продукта углеродных нанотрубок, снижение затрат реагентов и энергии на получение продукта.The technical result of the invention is to increase the extraction of carbon nanotubes from a carbon-catalyst composite into a product, to improve the quality of the resulting product of carbon nanotubes, to reduce the cost of reagents and energy to obtain the product.
Указанный в изобретении технический результат получения продукта углеродных нанотрубок из углерод-катализаторного композита достигается измельчением композита, репульпированием композита в воде при интенсивном перемешивании, обработкой пульпы композита ультразвуком, кондиционированием пульпы воздухом с добавлением реагентов для флотации на основе ацетиленовых спиртов, извлечением углеродных нанотрубок из пульпы в пенный продукт методом флотации с обработкой пенного продукта флокулянтом, последующим сгущением пенного продукта, промывкой водой сгущенного продукта, декантацией и сушкой твердой фазы.The technical result indicated in the invention for producing a product of carbon nanotubes from a carbon-catalyst composite is achieved by grinding the composite, repulping the composite in water with vigorous stirring, treating the composite pulp with ultrasound, conditioning the pulp with air and adding flotation reagents based on acetylene alcohols, removing carbon nanotubes from the pulp into a foam product by flotation with the treatment of a foam product with a flocculant, followed by thickening of the foam product, washing the condensed product with water, decanting and drying the solid phase.
Частными случаями реализации изобретения являются измельчение композита до крупности -44 мкм, репульпирование композита в воде при соотношении Т : Ж = 1:3, репульпирование композита в воде при перемешивании со скоростью вращения мешалки 200-1000 об/мин, обработка пульпы композита ультразвуком при частоте 22-27 кГц продолжительностью 3-10 минут, промывка водой сгущенного продукта репульпированием водой при перемешивании с обработкой пульпы ультразвуком, сушка твердой фазы при температуре 90°С - 200°С.Particular cases of the invention are grinding the composite to a particle size of -44 μm, repulping the composite in water at a ratio of T: L = 1: 3, repulping the composite in water with stirring at a speed of rotation of the mixer 200-1000 rpm, ultrasonic treatment of the pulp of the composite at a frequency 22-27 kHz for 3-10 minutes, washing the thickened product with water by repulping with water while stirring with sonication of the pulp, drying the solid phase at a temperature of 90 ° C - 200 ° C.
В изобретении отделение образованных на дисперсном катализаторе углеродных нанотрубок и эпитаксиально связанных с поверхностью катализатора в углеродно-катализаторных композитах в отдельный продукт состоит из двух основных операцией: отсоединение, отрыв нанотрубок от поверхности катализатора и разделение отделенных нанотрубок и частиц катализатора в продукты.In the invention, the separation of carbon nanotubes formed on a dispersed catalyst and epitaxially bonded to the catalyst surface in carbon-catalyst composites into a separate product consists of two main operations: detachment, separation of nanotubes from the catalyst surface and separation of the separated nanotubes and catalyst particles into products.
Очень важно максимально оторвать углеродные нанотрубки от катализатора, чтобы потом их отделить в отдельный продукт и при этом не разрушить их. В изобретении отрыв углеродных нанотрубок от катализатора осуществляется измельчением композита, интенсивным перемешиванием композита в воде при репульпировании измельченного композита в воде и обработкой пульпы ультразвуком. В этом случае отсоединение углеродных нанотрубок от поверхности катализатора происходит весьма эффективно - до 99%.It is very important to tear off carbon nanotubes from the catalyst as much as possible, so that later they can be separated into a separate product and not destroy them. In the invention, carbon nanotubes are separated from the catalyst by grinding the composite, vigorously mixing the composite in water while repulping the crushed composite in water and sonicating the pulp. In this case, the detachment of carbon nanotubes from the surface of the catalyst is very effective - up to 99%.
Режим измельчения углеродно-катализаторных композитах определяется по результатам анализа структуры нанотрубок на композите и после измельчения. Показано, что измельчение до крупности -44 мкм незначительно разрушает отделяющиеся нанотрубки.The grinding mode of carbon-catalyst composites is determined by the analysis of the structure of nanotubes on the composite and after grinding. It was shown that grinding to a particle size of -44 μm slightly destroys the separated nanotubes.
Режим репульпирования выбирается в зависимости от содержания нанотрубок в композите, их длины и диаметра: при уменьшении содержания нанотрубок, увеличении их длины и уменьшении диаметра плотность пульпы уменьшается, соотношение Т : Ж увеличивается и, соответственно, перемешивание осуществляется при меньшей скорости вращения и продолжительности перемешивания. Репульпирование композита в воде при соотношении Т : Ж = 1:3 с интенсивным перемешиванием со скоростью вращения мешалки 200-1000 об/мин продолжительностью несколько минут повьшает отрыв нанотрубок от катализатора.The repulping mode is selected depending on the content of nanotubes in the composite, their length and diameter: with a decrease in the content of nanotubes, an increase in their length and a decrease in diameter, the pulp density decreases, the ratio T: G increases and, accordingly, mixing is performed at a lower rotation speed and duration of mixing. The repulping of the composite in water at a ratio of T: L = 1: 3 with vigorous stirring with a stirrer speed of 200-1000 rpm for several minutes increases the separation of the nanotubes from the catalyst.
Обработка ультразвуком пульпы композита, полученного репульпированием в воде, должна увеличивать количество оторванных от катализатора наночастиц, не разрушая их, и зависит от размеров нанотрубок. Обработки ультразвуком пульпы композита при частоте 22-27 кГц продолжительностью 5-10 минут позволяет обеспечить эти условия.Ultrasonic treatment of the pulp of the composite obtained by repulping in water should increase the number of nanoparticles detached from the catalyst without destroying them, and depends on the size of the nanotubes. Ultrasonic treatment of the composite pulp at a frequency of 22-27 kHz for a duration of 5-10 minutes allows us to provide these conditions.
Для выделения отсоединенных от катализатора углеродных нанотрубок из пульпы в отдельный продукт применяется производительный, эффективный и экономичный процесс пенной флотации, с использованием небольшого расхода реагентов и энергии, просто реализуемый, который не влияет на состав и свойства нанотрубок.To isolate carbon nanotubes disconnected from the catalyst from the pulp into a separate product, a productive, efficient and economical foam flotation process is used, using a small consumption of reagents and energy, which is simply implemented, which does not affect the composition and properties of nanotubes.
Разделение нанотрубок и катализатора флотацией включает кондиционирование пульпы воздухом с добавлением реагентов для флотации и флотация воздухом с выделением нанотрубок в пенный продукт. Кондиционированием подготавливается поверхность углеродных нанотрубок к флотации и сорбция на их поверхности реагентов. Проведение кондиционирования достаточно в течение нескольких минут, обычно не более 10 минут и зависит от плотности пульпы и применяемых реагентов: при увеличении соотношения Т : Ж продолжительность кондиционирования уменьшается.The separation of nanotubes and catalyst by flotation involves conditioning the pulp with air with the addition of flotation reagents and flotation with air with the release of nanotubes in the foam product. By conditioning, the surface of carbon nanotubes is prepared for flotation and sorption of reagents on their surface. Carrying out conditioning is enough for several minutes, usually no more than 10 minutes and depends on the density of the pulp and the reagents used: with an increase in the ratio T: W, the duration of conditioning decreases.
Наибольшее извлечение в пенный продукт нанотрубок флотацией достигается применением реагентов собирателей на основе ацетиленовых спиртов. Расход реагентов для флотации углеродных нанотрубок составляет 100-200 г/т, продолжительность флотации с применением реагентов может составлять 5-15 минут. Катализатор, остающийся в камерном продукте, может использоваться повторно для каталитического получения углеродных нанотрубок или для других целей.The greatest extraction of nanotubes into the foam product by flotation is achieved by the use of collector reagents based on acetylene alcohols. The reagent consumption for flotation of carbon nanotubes is 100-200 g / t, the duration of flotation using reagents can be 5-15 minutes. The catalyst remaining in the chamber product can be reused for the catalytic production of carbon nanotubes or for other purposes.
Удаление примесей, поступивших в пенный продукт, осуществляется добавлением установленных селективных флокулянтов, позволяющих отделять углеродные нанотрубки, поступающие в твердый продукт при осаждении, от примесей, остающихся в жидкой фазе, и получить более качественный продукт. Применение флокулянтов также повышает скорость осаждения твердой фазы и снижает продолжительность процесса.The removal of impurities entering the foam product is carried out by the addition of established selective flocculants, which make it possible to separate the carbon nanotubes entering the solid product during precipitation from impurities remaining in the liquid phase and obtain a better product. The use of flocculants also increases the rate of deposition of the solid phase and reduces the duration of the process.
Повышение извлечения углеродных нанотрубок из дисперсного углерод-катализаторного композита и повышение качества продукта по сравнению с аналогами достигается применением нескольких процессов для отрыва нанотрубок от катализатора, метода флотации с использованием реагентов на основе ацетиленовых спиртов и селективных флокулянтов. Извлечение в пенный продукт нанотрубок достигает 99% и более, продукт нанотрубок содержит меньше примесей, качество получаемого продукта нанотрубок выше, так как они не разрушаются в процессах.An increase in the extraction of carbon nanotubes from a dispersed carbon-catalyst composite and an increase in the quality of the product as compared to analogues are achieved by using several processes for detaching nanotubes from a catalyst, a flotation method using reagents based on acetylene alcohols and selective flocculants. Extraction of nanotubes into the foam product reaches 99% or more, the product of nanotubes contains less impurities, the quality of the resulting product of nanotubes is higher, since they are not destroyed in the processes.
Большая экономичность реализации изобретения обеспечивается низким расходом реагентов и энергии для извлечения флотацией, небольшой продолжительностью процессов, а также получения продукта углеродных нанотрубок более высокого качества и сохранением катализатора для повторного использования.The high cost-effectiveness of the invention is achieved by the low consumption of reagents and energy for extraction by flotation, a short duration of the processes, as well as obtaining a product of higher quality carbon nanotubes and saving the catalyst for reuse.
Пример 1 реализации изобретенияExample 1 implementation of the invention
Полученные пиролизом метана на дробленой марганцевой руде крупностью -3,0+1,0 мм углеродные нанотрубки диаметром 5-100 нм, длиной до 1000 нм отделялись от углеродно-катализаторного композита, в котором содержание углерода составляло 32,1%.Obtained by pyrolysis of methane on crushed manganese ore with a grain size of -3.0 + 1.0 mm, carbon nanotubes with a diameter of 5-100 nm, lengths up to 1000 nm were separated from the carbon-catalyst composite, in which the carbon content was 32.1%.
Углеродно-катализаторный композит подвергался измельчению до 100% класса - 44 мкм, затем репульпировался в воде при Т : Ж =1:3 при перемешивании со скоростью вращения мешалки 200 об/мин в течение 5 минут. Полученная пульпа композита обрабатывалась ультразвуком при частоте 22 кГц продолжительностью 10 минут, затем кондиционировалась воздухом в течение 3 мин с добавлением 200 г/т реагента для флотации 3-метилбутинол-3, формула (СН3)2С(ОН)С≡С, название ДК-80. Пульпа композита с добавленным реагентом подвергалась флотации продолжительностью 6 минут с расходом воздуха 475 дм3/мин с выделением углеродных нанотрубок в пенный продукт. Пенный продукт перемешивался с флокулянтом Magnafloc 24, затем проводилось сгущение. Сгущенный продукт репульпировался водой, пульпа обрабатывалась ультразвуком в течение 3 минут, проводилось осаждение и отделение твердой фазы декантацией. Содержащая углеродные нанотрубки твердая фаза высушивалась при температуре 180-200°С.The carbon-catalyst composite was ground to 100% class — 44 μm, then repulped in water at T: W = 1: 3 with stirring at a stirrer speed of 200 rpm for 5 minutes. The resulting composite pulp was sonicated at a frequency of 22 kHz for 10 minutes, then air-conditioned for 3 minutes with the addition of 200 g / t of flotation reagent 3-methylbutinol-3, formula (CH 3 ) 2 C (OH) С )С, name DK-80. The pulp of the composite with the added reagent was flotated for 6 minutes with an air flow rate of 475 dm 3 / min with the release of carbon nanotubes into the foam product. The foam product was mixed with a Magnafloc 24 flocculant, followed by thickening. The condensed product was repulped with water, the pulp was sonicated for 3 minutes, sedimentation and separation of the solid phase by decantation were carried out. The solid phase containing carbon nanotubes was dried at a temperature of 180-200 ° C.
По результатам анализа углеродные нанотрубки в основном сохранили исходную длину и форму, извлечение углеродных нанотрубок из композита составило 99,0%, выход 31,06%, содержание примесей в продукте низкое.According to the results of the analysis, carbon nanotubes basically retained their original length and shape, the extraction of carbon nanotubes from the composite was 99.0%, the yield was 31.06%, and the impurity content in the product was low.
Пример 2 реализации изобретенияExample 2 implementation of the invention
Образованные пиролизом на дисперсном синтетическом катализаторе крупностью гранул -0,5+0,2 мм, содержащем около 80% железа, 5% кобальта и 15% оксида алюминия, углеродные нанотрубки диаметром 5-8 нм, длиной 800-1000 нм, отделялись от углерод-катализаторного композита, содержащего 63,5% углеродных нанотрубок.Formed by pyrolysis on a dispersed synthetic catalyst with a grain size of -0.5 + 0.2 mm, containing about 80% iron, 5% cobalt and 15% alumina, carbon nanotubes with a diameter of 5-8 nm, length 800-1000 nm, were separated from carbon -catalyst composite containing 63.5% carbon nanotubes.
Углеродно-катализаторный композит подвергался измельчению до 95% класса - 44 мкм, затем проводилось репульпирование в воде при Т : Ж = 1:3 при перемешивании со скоростью вращения мешалки 1000 об/мин в течение 3 минут. Полученная пульпа композита обрабатывалась ультразвуком при частоте 27 кГц продолжительностью 3 минуты, затем кондиционировалась воздухом в течение 3 минут с добавлением 150 г/т реагента 3-метилбутинол-3, формула (СН3)2С(ОН)С≡С, название ДК-80. Кондиционированная воздухом пульпа композита с флотореагентом подвергалась флотации продолжительностью 6 минут с выделением углеродных нанотрубок в пенный продукт. Пенный продукт перемешивался с флокулянтом Magnafloc 24, затем проводилось сгущение. Сгущенный продукт репульпировался водой при перемешивании, проводилось осаждение и отделение твердой фазы декантацией. Содержащая углеродные нанотрубки твердая фаза высушивалась при температуре 90-100°С.The carbon-catalyst composite was crushed to 95% class — 44 μm, then repulped in water at T: W = 1: 3 with stirring at a stirrer speed of 1000 rpm for 3 minutes. The resulting composite pulp was sonicated at a frequency of 27 kHz for 3 minutes, then air-conditioned for 3 minutes with the addition of 150 g / t of 3-methylbutinol-3 reagent, formula (СН 3 ) 2 С (ОН) С )С, name ДК- 80. The air-conditioned pulp of the composite with the flotation reagent was flotated for 6 minutes with the release of carbon nanotubes into the foam product. The foam product was mixed with a Magnafloc 24 flocculant, followed by thickening. The condensed product was repulped with water with stirring, precipitation and separation of the solid phase by decantation were carried out. The solid phase containing carbon nanotubes was dried at a temperature of 90-100 ° C.
По результатам анализа извлечение углеродных нанотрубок из композита в продукт составило 99,4%, выход 63,4%, содержание примесей в продукте низкое, углеродные нанотрубки в основном сохраняют исходную длину и форму.According to the results of the analysis, the extraction of carbon nanotubes from the composite into the product was 99.4%, the yield was 63.4%, the impurity content in the product was low, carbon nanotubes basically retain their original length and shape.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152411A RU2644893C1 (en) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Method of separation of the product of carbon nanotubes from carbon-catalyst composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152411A RU2644893C1 (en) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Method of separation of the product of carbon nanotubes from carbon-catalyst composite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2644893C1 true RU2644893C1 (en) | 2018-02-14 |
Family
ID=61226854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016152411A RU2644893C1 (en) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Method of separation of the product of carbon nanotubes from carbon-catalyst composite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2644893C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2810376C1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"(ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Composition of reagents for flotation enrichment of gold-containing sulfide ore |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004343C1 (en) * | 1991-05-05 | 1993-12-15 | Василий Николаевич Петухов | Coal flotation method |
| US5560898A (en) * | 1993-08-04 | 1996-10-01 | Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Process of isolating carbon nanotubes from a mixture containing carbon nanotubes and graphite particles |
| RU2146648C1 (en) * | 1998-11-30 | 2000-03-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Method of preparing carbon nanotubes |
| RU2239673C1 (en) * | 2003-05-07 | 2004-11-10 | Научно-исследовательский институт физики им. В.А. Фока Санкт-Петербургского государственного университета | Method for isolation of nanotubes from carbon-containing material |
| US20080004396A1 (en) * | 2006-02-14 | 2008-01-03 | Lg Chem, Ltd. | Rigid random coils and composition comprising the same |
| RU2339454C1 (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-27 | Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Статус Государственного Учреждения) | Coaly matter flotation method |
| RU2379387C1 (en) * | 2008-04-29 | 2010-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method for obtaining carbon fibre modified with multi-layered carbon nanotubes |
| RU2457175C1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Catalyst for producing carbon nanotubes using methane-containing gases |
| RU2457905C2 (en) * | 2010-10-18 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Method of coal flotation |
| RU2483808C2 (en) * | 2011-08-25 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов" ОАО "Иргиредмет" | Method of flotation separation of carbon and sulphides in dressing of carbon-bearing sulphide and mixed ores |
-
2016
- 2016-12-29 RU RU2016152411A patent/RU2644893C1/en active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004343C1 (en) * | 1991-05-05 | 1993-12-15 | Василий Николаевич Петухов | Coal flotation method |
| US5560898A (en) * | 1993-08-04 | 1996-10-01 | Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Process of isolating carbon nanotubes from a mixture containing carbon nanotubes and graphite particles |
| RU2146648C1 (en) * | 1998-11-30 | 2000-03-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Method of preparing carbon nanotubes |
| RU2239673C1 (en) * | 2003-05-07 | 2004-11-10 | Научно-исследовательский институт физики им. В.А. Фока Санкт-Петербургского государственного университета | Method for isolation of nanotubes from carbon-containing material |
| US20080004396A1 (en) * | 2006-02-14 | 2008-01-03 | Lg Chem, Ltd. | Rigid random coils and composition comprising the same |
| RU2339454C1 (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-27 | Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Статус Государственного Учреждения) | Coaly matter flotation method |
| RU2379387C1 (en) * | 2008-04-29 | 2010-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method for obtaining carbon fibre modified with multi-layered carbon nanotubes |
| RU2457905C2 (en) * | 2010-10-18 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Method of coal flotation |
| RU2457175C1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Catalyst for producing carbon nanotubes using methane-containing gases |
| RU2483808C2 (en) * | 2011-08-25 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов" ОАО "Иргиредмет" | Method of flotation separation of carbon and sulphides in dressing of carbon-bearing sulphide and mixed ores |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2810376C1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"(ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Composition of reagents for flotation enrichment of gold-containing sulfide ore |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Le Ba et al. | Review on the recent progress in the preparation and stability of graphene-based nanofluids | |
| Li et al. | Electrochemically induced Fenton reaction of few-layer MoS 2 nanosheets: preparation of luminescent quantum dots via a transition of nanoporous morphology | |
| Barma et al. | Ultrasonic-assisted flotation for enhancing the recovery of flaky graphite from low-grade graphite ore | |
| CN100569868C (en) | Nano stripping method for coal series hard kaolinite | |
| US20170240428A1 (en) | Two-dimensional materials | |
| CN111344252B (en) | Green method for extracting nano carbon polymorphous crystal mixture from coal | |
| CN110272038B (en) | Method for preparing graphene by peeling crystalline flake graphite through mechanically-driven rubber molecules | |
| Torres et al. | Graphene quantum dots from fishbone carbon nanofibers | |
| JP5033183B2 (en) | Method for producing carbon nanosheet | |
| CA3138653A1 (en) | Method for preparation and separation of atomic layer thickness platelets from graphite or other layered materials | |
| JP2019535629A (en) | Process for controlling the structure and / or properties of carbon and boron nanomaterials | |
| CN109553086B (en) | Green method for extracting nano carbon multi-form crystal mixture from carbon | |
| Nair et al. | Scalable preparation of graphene from graphite ore via mechano-chemical ball milling | |
| RU2644893C1 (en) | Method of separation of the product of carbon nanotubes from carbon-catalyst composite | |
| CN104843677B (en) | porous graphene and preparation method thereof | |
| CN110255546A (en) | A kind of method of liquid rubber Boli scale preparing graphite alkene | |
| JP2015147187A (en) | Method for separation of nano material | |
| Chang et al. | Reversible adsorption of conjugated amphiphilic dendrimers onto reduced graphene oxide (rGO) for fluorescence sensing | |
| KR102689748B1 (en) | Fibrous carbon nanostructure dispersion | |
| Danial et al. | Facile one-step preparation and characterization of graphene quantum dots suspension via electrochemical exfoliation. Malays | |
| CN107032339A (en) | It is a kind of based on the electrostatic repulsion method that continuously stripping prepares graphene | |
| RU2630342C1 (en) | Method for extracting carbon nanotubes from dispersed carbon-catalyst composite | |
| JP2017095307A (en) | Method for producing aqueous nanodiamond dispersion | |
| CN111377438B (en) | Graphene and preparation method thereof | |
| KR102028364B1 (en) | Method for Separating Graphene Oxide |