RU2714083C1 - Method of producing activated carbon from plant stems - Google Patents
Method of producing activated carbon from plant stems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714083C1 RU2714083C1 RU2019113189A RU2019113189A RU2714083C1 RU 2714083 C1 RU2714083 C1 RU 2714083C1 RU 2019113189 A RU2019113189 A RU 2019113189A RU 2019113189 A RU2019113189 A RU 2019113189A RU 2714083 C1 RU2714083 C1 RU 2714083C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- activated carbon
- carbonization
- temperature
- activation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых для детоксикации почв, кормов и комбикормов в сельском хозяйстве, водоподготовки и очистки сточных вод, а также очистки жидкостей и растворов от нежелательных примесей.The invention relates to the field of sorption technology and can be used to produce activated carbons used for detoxification of soils, animal feed and animal feed in agriculture, water treatment and wastewater treatment, as well as cleaning liquids and solutions from unwanted impurities.
Известен способ получения активного угля для защиты сельскохозяйственных культур от остатков пестицидов в почве, включающий смешение измельченного каменного угля со связующим, гранулирование смеси, подсушку гранул, их карбонизацию со скоростью подъема температуры 10-19°С/мин до температуры 550-650°С, а затем со скоростью подъема температуры 4-8°С/мин до температуры 800-850°С и активацию водяным паром при температуре 850-950°С при его расходе 7-10 кг на 1 кг карбонизованного продукта (см. пат. РФ №2167102, кл. C01B 31/08, опубл. 20.05.2001 г.).A known method of producing activated carbon to protect crops from pesticide residues in the soil, including mixing crushed hard coal with a binder, granulating the mixture, drying the granules, carbonizing them at a rate of temperature rise of 10-19 ° C / min to a temperature of 550-650 ° C, and then at a rate of temperature rise of 4-8 ° C / min to a temperature of 800-850 ° C and steam activation at a temperature of 850-950 ° C at a flow rate of 7-10 kg per 1 kg of carbonized product (see US Pat. RF No. 2167102, class C01B 31/08, published on 05/20/2001).
Недостатками известного способа являются сложность осуществления процесса и большие энергозатраты.The disadvantages of this method are the complexity of the process and high energy consumption.
Наиболее близким предлагаемому способу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля из соломы зерновых культур, включающий измельчение исходной соломы на куски размером 1-10 см, их карбонизацию, активацию при 820-850°С водяным паром при расходе (3-5):1 и охлаждение, причем карбонизацию осуществляют в среде водяного пара в две стадии: сначала при 450-500°С, а затем при 700-750°С с выдержкой после каждой стадии карбонизации в течение 70-90 минут (см. пат. РФ №2596252 кл. С01В 31/08 опубл. 10.09.2016 г.).The closest to the proposed method according to the technical essence and the number of matching features is a method for producing activated carbon from straw of cereal crops, including grinding the original straw into pieces of 1-10 cm, their carbonization, activation at 820-850 ° C with steam at a flow rate (3- 5): 1 and cooling, and carbonization is carried out in water vapor in two stages: first at 450-500 ° C, and then at 700-750 ° C with exposure after each stage of carbonization for 70-90 minutes (see Pat RF №2596252 class С01В 31/08 publ. 09/10/2016).
Недостатком прототипа является низкая адсорбционная активность полученного активного угля по детоксикации почв сельскохозяйственных угодий от остатков гербицида атразин (майазин).The disadvantage of the prototype is the low adsorption activity of the active carbon obtained in detoxifying the soils of agricultural land from the remains of the atrazine herbicide (mayazine).
Техническим результатом (целью) изобретения является повышение адсорбционной активности активного угля по детоксикации почв сельскохозяйственных угодий от остатков гербицида атразин (майазин).The technical result (goal) of the invention is to increase the adsorption activity of activated carbon to detoxify the soils of agricultural lands from the remains of the atrazine herbicide (mayazine).
Атразин (майазин) является одним из основных гербицидов, применяемым при возделывании риса.Atrazine (mayazine) is one of the main herbicides used in rice cultivation.
Данный технический результат достигается предлагаемым способом получения активного угля из стеблей растения, включающим измельчение исходных стеблей на куски, их карбонизацию при 450-500°С и активацию водяным паром при его расходе на один килограмм готового активного угля в соотношении (3-5):1, причем измельчение ведут до размера частиц 5-9 мм, дополнительно проводят сушку при 100-120°С в течение 1,0-2,0 часов, карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 8-15°С/мин с выдержкой при 450-500°С 20-30 минут, активацию водяным паром проводят при температуре 870-900°С, а в качестве стеблей растения используют гуза-паю - остатки возделывания культуры хлопчатника.This technical result is achieved by the proposed method for producing activated carbon from plant stems, including grinding the original stems into pieces, their carbonization at 450-500 ° C and activation with water vapor at its consumption per kilogram of finished activated carbon in the ratio (3-5): 1 moreover, grinding is carried out to a particle size of 5-9 mm, additionally drying is carried out at 100-120 ° C for 1.0-2.0 hours, carbonization is carried out with a temperature rise rate of 8-15 ° C / min with exposure at 450- 500 ° C for 20-30 minutes, activation with water vapor is carried out at perature 870-900 ° C, as well as the stalks of the plant used guza-Paju - the remnants of cotton cultivation culture.
Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что измельчение ведут до размера частиц 5-9 мм, дополнительно проводят сушку при 100-120°С в течение 1,0-2,0 часов, карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 8-15°С/мин с выдержкой при 450-500°С 20-30 минут, активацию водяным паром проводят при температуре 870-900°С, а в качестве стеблей растения используют гуза-паю - остатки возделывания культуры хлопчатника.The difference of the proposed method from the prototype is that the grinding is carried out to a particle size of 5-9 mm, additionally carry out drying at 100-120 ° C for 1.0-2.0 hours, carbonization is carried out with a temperature rise rate of 8-15 ° C / min with exposure at 450-500 ° C for 20-30 minutes, activation with water vapor is carried out at a temperature of 870-900 ° C, and guza-pai is used as the stems of the plant - the remains of cultivation of cotton culture.
Из научно-технической и патентной литературы авторам неизвестен способ получения активного угля из стеблей хлопчатника (гуза-паи), в котором измельчение ведут до размера частиц 5-9 мм, дополнительно проводят сушку при 100-120°С в течение 1,0-2,0 часов, карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 8-15°С/мин с выдержкой при 450-500°С 20-30 минут, активацию водяным паром проводят при температуре 870-900°С, а в качестве стеблей растения используют гуза-паю - остатки возделывания культуры хлопчатника.From the scientific, technical and patent literature, the authors do not know a method for producing activated carbon from cotton stalks (goose units), in which grinding is carried out to a particle size of 5-9 mm, drying is additionally carried out at 100-120 ° C for 1.0-2 , 0 hours, carbonization is carried out with a temperature rise rate of 8-15 ° C / min with exposure at 450-500 ° C for 20-30 minutes, activation with water vapor is carried out at a temperature of 870-900 ° C, and guza is used as the stems of the plant Payu - the remains of the cultivation of cotton.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Берут стебли хлопчатника (гуза-паю) и подвергают их измельчению до размера частиц 5-9 мм. Затем измельченное сырье загружают в ретортную печь, проводят сушку при 100-120°С в течение 1-2 часов, после чего переводят печь в режим карбонизации, которую осуществляют со скоростью подъема температуры 8-15°С/мин до 450-500°С и осуществляют выдержку при конечной температуре в течение 20-30 мин. Затем в печь при 870-900°С начинают подавать перегретый водяной пар при его расходе в кг на 1 кг готового активного угля в соотношении (3-5):1. Активацию ведут до обгара 50-70% масс, который контролируют по насыпной плотности, находящейся в пределах 120-140 г/дм3.They take the stalks of cotton (goose-pye) and grind them to a particle size of 5-9 mm. Then, the crushed raw material is loaded into a retort furnace, drying is carried out at 100-120 ° C for 1-2 hours, after which the furnace is transferred to the carbonization mode, which is carried out at a rate of temperature rise of 8-15 ° C / min to 450-500 ° C and carry out exposure at a final temperature for 20-30 minutes Then, superheated water vapor begins to be supplied to the furnace at 870-900 ° C at its consumption in kg per 1 kg of finished activated carbon in the ratio (3-5): 1. Activation is carried out to burn 50-70% of the mass, which is controlled by bulk density, which is in the range of 120-140 g / DM 3 .
По завершении процесса активации реторту охлаждают в атмосфере азота, выгружают из нее полученный активный уголь и определяют эффективность детоксикации им почвы от остатков гербицида атразин (майазин), используя в качестве тест-культуры рапс.Upon completion of the activation process, the retort is cooled in a nitrogen atmosphere, the obtained activated carbon is unloaded from it, and the effectiveness of detoxifying the soil from the remains of the atrazine herbicide (mayazine) is determined using rape as a test culture.
Для высева тест-культуры (рапса) использовали горшки вместимостью 600 г почвы, которую загрязняли гербицидом атразин в дозе, соответствующей 8 кг/га, и вводили дозу активного угля в расчете 100 кг на 1 га. По истечении 30 суток оценивали среднюю массу тест-растения в горшке путем срезания его по верхнему краю горшка и взвешивания на электронных весах. Эффективность детоксикации почвы устанавливали по отношению массы тест-растения в опытных горшках к массе тест-растения в контроле (почва загрязнена гербицидом без введения в почву активного угля), выраженному в процентах, определяя ее по формулеFor sowing a test culture (rapeseed), pots with a capacity of 600 g of soil were used, which were contaminated with atrazine herbicide at a dose corresponding to 8 kg / ha, and a dose of activated carbon was calculated per 100 kg per 1 ha. After 30 days, the average weight of the test plant in the pot was estimated by cutting it along the upper edge of the pot and weighing it on an electronic balance. The effectiveness of soil detoxification was established by the ratio of the mass of the test plant in the test pots to the mass of the test plant in the control (the soil is contaminated with the herbicide without the introduction of activated carbon into the soil), expressed as a percentage, determined by the formula
[(ma-mз):mз]×100%,[(m a -m s ): m s ] × 100%,
где mа - масса тест-растения в горшке с активным углем; mз - то же в горшке с почвой, загрязненной атразином.where m a is the mass of the test plant in a pot of activated carbon; m s - the same in a pot with soil contaminated with atrazine.
Эффективность детоксикации почвы по предлагаемому способу, выраженная в процентах, составила 210-300%.The effectiveness of soil detoxification by the proposed method, expressed as a percentage, amounted to 210-300%.
Пример 1. Берут стебли хлопчатника и подвергают измельчению до размера частиц 9 мм. Измельченное сырье загружают в ретортную печь и проводят сушку при 100°С в течение 1 часа. Затем печь переводят в режим карбонизации, которую осуществляют со скоростью подъема температуры 15°С/мин. Карбонизацию ведут до 450°С и осуществляют выдержку при этоой температуре 20 мин. Затем печь нагревают и начинают подавать перегретый водяной пар из расчета 3 кг на 1 кг готового продукта. Активацию ведут при температуре 870°С до обгара 50-70%. Эффективность детоксикации почвы полученным активным углем составила 210%.Example 1. Take the stalks of cotton and subjected to grinding to a particle size of 9 mm The crushed raw materials are loaded into a retort furnace and dried at 100 ° C for 1 hour. Then the furnace is transferred to the carbonization mode, which is carried out at a rate of temperature rise of 15 ° C / min. Carbonization is carried out up to 450 ° C and aging is carried out at this temperature for 20 minutes. Then the furnace is heated and superheated water steam is fed at the rate of 3 kg per 1 kg of the finished product. Activation is carried out at a temperature of 870 ° C to a burn of 50-70%. The effectiveness of soil detoxification with activated carbon was 210%.
Пример 2. Осуществляют процесс как в примере 1, за исключением того, что измельчение стеблей ведут до размера частиц 7 мм, сушку проводят при 115°С в течение 1,5 часов, карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 11°С/мин до 475°С с выдержкой при этой температуре 25 мин, а активацию ведут водяным паром при температуре 885°С при его расходе из расчета 4 кг на 1 кг готового продукта. Эффективность детоксикации почвы полученным активным углем составила 260%.Example 2. The process is carried out as in example 1, except that the grinding of the stems is carried out to a particle size of 7 mm, drying is carried out at 115 ° C for 1.5 hours, carbonization is carried out at a rate of temperature rise of 11 ° C / min to 475 ° C with exposure at this temperature for 25 minutes, and activation is carried out with water vapor at a temperature of 885 ° C at a flow rate of 4 kg per 1 kg of the finished product. The effectiveness of soil detoxification with activated carbon was 260%.
Пример 3. Осуществляют процесс как в примере 1, за исключением того, что измельчение стеблей ведут до размера частиц 5 мм, сушку проводят при 120°С в течение 2-х часов, карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 8°С/мин до 500°С с выдержкой при этой температуре 30 мин, а активацию ведут водяным паром при температуре 900°С при его расходе из расчета 5 кг на 1 кг готового продукта. Эффективность детоксикации почвы полученным активным углем составила 300%.Example 3. The process is carried out as in example 1, except that the grinding of the stems is carried out to a particle size of 5 mm, drying is carried out at 120 ° C for 2 hours, carbonization is carried out at a temperature rise of 8 ° C / min to 500 ° C with exposure at this temperature for 30 minutes, and activation is carried out with water vapor at a temperature of 900 ° C at a flow rate of 5 kg per 1 kg of the finished product. The effectiveness of soil detoxification with activated carbon was 300%.
Оценка эффективности детоксикации почвы, загрязненной гербицидом атразин, активным углем, полученным известным способом из соломы зерновой культуры пшеницы, составила 54%.Evaluation of the effectiveness of detoxification of soil contaminated with atrazine herbicide, activated charcoal obtained in a known manner from straw from a grain of wheat, amounted to 54%.
В результате многочисленных экспериментов было установлено, что осуществление сушки при температурах выше 120°С и времени, большем 2-х часов, приводит к растрескиванию фрагментов клетчатки, что ухудшает качество получаемого активного угля, а при температурах ниже 100°С увеличивается длительность обработки.As a result of numerous experiments, it was found that the implementation of drying at temperatures above 120 ° C and a time longer than 2 hours leads to cracking of fiber fragments, which affects the quality of the activated carbon obtained, and at temperatures below 100 ° C the processing time increases.
Относительно скорости нагревания было установлено, что выше 15°С/мин идет интенсивное выделение летучих, приводящее к снижению прочности, а при скорости нагревания ниже 8°С/мин значительно возрастает время карбонизации.Regarding the heating rate, it was found that volatile is intensively released above 15 ° C / min, leading to a decrease in strength, and when the heating rate is below 8 ° C / min, the carbonization time significantly increases.
Конечная температура карбонизации 450-500°С обусловливает наиболее качественное формирование кристаллитов углерода - зародышей образования микропор активных углей, которые обеспечивают хорошее поглощение гербицида из почвенного раствора.The final carbonization temperature of 450-500 ° C determines the most high-quality formation of carbon crystallites - nuclei of the formation of micropores of active carbons, which provide good absorption of the herbicide from the soil solution.
Выдержка при температуре карбонизации более 30 мин ведет к графитизации структуры, а при выдержке менее 20 мин остается много аморфного углерода, что снижает адсорбционную активность получаемого активного угля.Exposure at a carbonization temperature of more than 30 minutes leads to graphitization of the structure, and when exposed to less than 20 minutes, a lot of amorphous carbon remains, which reduces the adsorption activity of the resulting activated carbon.
При температуре активации выше 900°С наблюдаются поверхностный обгар и озоление продукта, приводящие к снижению адсорбционной активности получаемого угля, а при температуре меньше 870°С резко возрастает время обеспечения необходимого обгара.At an activation temperature above 900 ° C, surface burning and ashing of the product are observed, leading to a decrease in the adsorption activity of the obtained coal, and at a temperature of less than 870 ° C, the time necessary to burn is sharply increased.
Подача на активацию водяного пара в соотношении, превосходящем 5:1, развивает в активном угле большой объем макропор, а при соотношении, меньшем 3:1, провоцирует возгорание активного угля.The supply of water vapor activation in a ratio exceeding 5: 1 develops a large volume of macropores in the active carbon, and at a ratio less than 3: 1, it provokes the ignition of activated carbon.
Таким образом, из изложенного вытекает, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение технического результата, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного изобретения.Thus, it follows from the foregoing that each of the features of the claimed combination to a greater or lesser extent affects the achievement of a technical result, and the entire population is sufficient to characterize the claimed invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113189A RU2714083C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method of producing activated carbon from plant stems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113189A RU2714083C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method of producing activated carbon from plant stems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2714083C1 true RU2714083C1 (en) | 2020-02-11 |
Family
ID=69625911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019113189A RU2714083C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method of producing activated carbon from plant stems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2714083C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567311C1 (en) * | 2014-06-30 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" | Method of producing carbon-mineral sorbent from common reed for purification of aqueous media from organic and inorganic compounds |
| RU2596252C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-09-10 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Method of producing activated charcoal from straw of grain crops |
-
2019
- 2019-04-29 RU RU2019113189A patent/RU2714083C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567311C1 (en) * | 2014-06-30 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" | Method of producing carbon-mineral sorbent from common reed for purification of aqueous media from organic and inorganic compounds |
| RU2596252C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-09-10 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Method of producing activated charcoal from straw of grain crops |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Мьят Мин Еху и др. Гуза-пая как источник получения углеродных адсорбентов, Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность, сб. ст. МНПК, Севастополь, 2018, с. 857-859. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108586138A (en) | A kind of heavy-metal contaminated soil conditioner and preparation method thereof | |
| CN104945175A (en) | Method for producing coal ash carbonized nutrient soil | |
| RU2714083C1 (en) | Method of producing activated carbon from plant stems | |
| RU2527221C1 (en) | Method of producing activated charcoal from plant wastes | |
| RU2596252C1 (en) | Method of producing activated charcoal from straw of grain crops | |
| CN104844378B (en) | A kind of organic composite fertilizer of suitable dry soil | |
| CN112913573A (en) | Method for promoting formation of large amount of morchella anlage primordia | |
| JPWO2020032017A1 (en) | Manufacturing method of artificial soil | |
| FI128301B (en) | Method for stimulating plant disease suppressive activity in sphagnum moss, related products and uses | |
| Yuniwati | The application of biochar on intercropping system of cassava and maize, and the effects on soil quality and land-use efficiency | |
| JP2008212030A (en) | Grass-suppressing material using cereal residue, method for producing the same, and grass-suppressing method using the grass-suppressing material | |
| US6407038B1 (en) | Method for controlling plant-parasitic nematodes | |
| CN108207156B (en) | Pesticide-free soil treatment device | |
| JP2021164561A (en) | Sterilization drying processing device using overheated steam gas and processed product generation method using the same | |
| CN106957196B (en) | Organic-inorganic fertilizer containing sugar refinery waste | |
| CN105110873A (en) | Production method for meerschaum mine tailing carbonization nutrition soil | |
| CN104987243A (en) | Production method of attapulgite charred nutrient soil | |
| US10266456B2 (en) | Wet milled organic fertilizer and feed product | |
| CN115502198B (en) | Method for carbon fixation and cadmium reduction of farmland with light and medium heavy metal pollution | |
| RU2549293C2 (en) | Method of preparation of potato seed pieces to planting | |
| JPH06207173A (en) | Soil improver and its production | |
| Chander et al. | Growth pattern of American cotton (Gossypium hirsutum) and weeds as affected by herbicides and fertility levels | |
| JPS5841810B2 (en) | Plant growing method | |
| CN106171628A (en) | A kind of Semen Maydis nursery Nutrition Soil | |
| CN104987247A (en) | Production method of attapulgite tailing charred nutrient soil |