RU2715538C1 - Method of producing active coal from bones of fruit trees - Google Patents

Method of producing active coal from bones of fruit trees Download PDF

Info

Publication number
RU2715538C1
RU2715538C1 RU2019113181A RU2019113181A RU2715538C1 RU 2715538 C1 RU2715538 C1 RU 2715538C1 RU 2019113181 A RU2019113181 A RU 2019113181A RU 2019113181 A RU2019113181 A RU 2019113181A RU 2715538 C1 RU2715538 C1 RU 2715538C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
activation
carried out
carbonization
fruit trees
Prior art date
Application number
RU2019113181A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Николаевич Клушин
Виктор Михайлович Мухин
Тху Мин
Мин Тху Мьят
Алексей Викторович Нистратов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (ФГБОУ ВО "РХТУ им. Д.И. Менделеева)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (ФГБОУ ВО "РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (ФГБОУ ВО "РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority to RU2019113181A priority Critical patent/RU2715538C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715538C1 publication Critical patent/RU2715538C1/en

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)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to production of active coal from bones of fruit trees, mainly plums. Method involves carbonisation at 600–700 °C with a rate of temperature rise of 10–15 °C/min and holding at final temperature of 20–30 minutes, crushing, screening and activation of particles. Activation is carried out with steam at temperature of 880–920 °C to burnt 15–20 wt%.
EFFECT: active coal obtained by the proposed method provides higher efficiency of water purification from phenol at its low concentrations (0,01 mg/l).
1 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к получению активных углей на основе косточек плодов фруктовых деревьев и скорлупы орехов и может быть использовано в процессах водоочистки, где доля потребления активного угля составляет 1/3 его мирового производства, а также в медицине в качестве энтеросорбента для выделения токсинов из организма.The invention relates to the production of activated carbons based on the seeds of fruits of fruit trees and nutshells and can be used in water treatment processes, where the share of active carbon consumption is 1/3 of its world production, as well as in medicine as an enterosorbent for the release of toxins from the body.

Известен способ получения активного угля из косточек плодов и скорлупы орехов, включающий дробление до размера зерен 0,3-5,0 мм, карбонизацию при 400-750°С, рассев и парогазовую активацию, причем карбонизацию осуществляют в потоке углекислого газа; при объемном соотношении косточек к СО2, составляющем 1:(100-120), после чего зерна охлаждают до 20-50°С и подвергают повторной карбонизации при 750-900°С со скоростью нагрева 2-7°С/мин, а рассев осуществляют после активации (см. пат. РФ №2111923 кл. С01В 31/08, B01J 20/20 опубл. 27.05.1998 г.).A known method of producing activated carbon from fruit seeds and nutshells, including crushing to a grain size of 0.3-5.0 mm, carbonization at 400-750 ° C, sieving and gas-vapor activation, and carbonization is carried out in a stream of carbon dioxide ; when the volumetric ratio of seeds to CO 2 is 1: (100-120), after which the grains are cooled to 20-50 ° C and subjected to re-carbonization at 750-900 ° C with a heating rate of 2-7 ° C / min, and sieving carried out after activation (see US Pat. RF No. 2111923 class. C01B 31/08, B01J 20/20 publ. 05/27/1998).

Недостатком известного способа является значительная сложность технологического процесса и его многостадийность.The disadvantage of this method is the significant complexity of the process and its multi-stage.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения дробленого активного угля из скорлупы орехов и плодовых косточек, включающий карбонизацию и парогазовую активацию, причем карбонизацию ведут вплоть до 750°С со скоростью подъема температуры 30-50°С/мин, активацию осуществляют смесью водяного пара и СО2 при температуре 820-870°С, а дробление до размеров частиц 0,5-3,5 мм проводят после карбонизации (см. пат. РФ №2105714 кл. С01В 31/08, B01J 20/20 опубл. 27.02.1998 г.).The closest to the proposed technical essence and the number of matching features is a method of obtaining crushed activated carbon from the shell of nuts and fruit seeds, including carbonization and steam-gas activation, and carbonization is carried out up to 750 ° C with a temperature rise rate of 30-50 ° C / min, activation carried out with a mixture of water vapor and CO 2 at a temperature of 820-870 ° C, and crushing to particle sizes of 0.5-3.5 mm is carried out after carbonization (see US Pat. RF No. 2105714 class. C01B 31/08, B01J 20/20 published on February 27, 1998).

Недостатком прототипа является низкая адсорбционная активность полученного активного угля при извлечении из воды фенола.The disadvantage of the prototype is the low adsorption activity of the obtained activated carbon during the extraction of phenol from water.

Техническим результатом (целью) изобретения является повышение адсорбционной активности получаемого активного угля при извлечении из воды фенола.The technical result (goal) of the invention is to increase the adsorption activity of the obtained activated carbon upon extraction of phenol from water.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения активного угля из косточек сливы, включающим карбонизацию при 600-700°С, дробление, рассев и активацию частиц, причем карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 10-15°С/мин с выдержкой при конечной температуре 20-30 минут, а активацию осуществляют водяным паром при температуре 880-920°С до обгара 15-20% масс.The goal is achieved by the proposed method for producing activated carbon from plum seeds, including carbonization at 600-700 ° C, crushing, sieving and activation of particles, and carbonization is carried out with a temperature rise rate of 10-15 ° C / min with exposure at a final temperature of 20-30 minutes, and the activation is carried out with water vapor at a temperature of 880-920 ° C until a burn of 15-20% of the mass.

Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 10-15°С/мин с выдержкой при конечной температуре 20-30 минут, а активацию осуществляют водяным паром при температуре 880-920°С до обгара 15-20% масс.The difference of the proposed method from the prototype is that the carbonization is carried out with a rate of temperature rise of 10-15 ° C / min with exposure at a final temperature of 20-30 minutes, and activation is carried out with water vapor at a temperature of 880-920 ° C until a burnout of 15-20 % of the mass.

Из научно-технической и патентной литературы авторам неизвестен способ получения активного угля из косточек сливы, в котором карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 10-15°С/мин с выдержкой при конечной температуре 20-30 минут, а активацию осуществляют водяным паром при температуре 880-920°С до обгара 15-20% масс.From the scientific, technical and patent literature, the authors do not know a method for producing activated carbon from plum seeds, in which carbonization is carried out at a temperature rise rate of 10-15 ° C / min with exposure at a final temperature of 20-30 minutes, and activation is carried out with water vapor at a temperature of 880 -920 ° C to burn 15-20% of the mass.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, чтобы обеспечить оптимальную пористую структуру и адсорбционную активность активного угля на основе уплотненного сырья (косточек плодов фруктовых деревьев) по конкретному адсорбтиву (особенно в жидкой фазе): необходим тщательный подбор именно термического режима процесса, так как сама форма зерен уже сформирована природой.The essence of the proposed method is to provide the optimal porous structure and adsorption activity of activated carbon based on compacted raw materials (fruit tree seeds) for a specific adsorbent (especially in the liquid phase): it is necessary to carefully select the thermal regime of the process, since the shape of the grains already formed by nature.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Берут фрагмены косточек сливы, помещают их в ретортную печь и осуществляют карбонизацию со скоростью подъема температуры 10-15°С/мин без доступа воздуха с выдержкой при конечной температуре 600-700°С в течение 20-30 мин. По завершении процесса карбонизации печь охлаждают, а полученный карбонизат (с содержанием летучих не более 12%) подвергают дроблению с последующим выделением фракции 1,0-3,0 мм. Выделенную фракцию зерен загружают в ретортную или вращающуюся печь для активации, которую осуществляют водяным паром при температуре 880-920°С до обгара 15-20% масс, который контролируют по насыпной плотности. После выгрузки из печи продукт охлаждают без доступа воздуха и проводят изучение его адсорбционной активности по извлечению из воды фенола - наиболее стойкого загрязняющего вещества питьевой воды.Fragments of plum seeds are taken, placed in a retort furnace, and carbonization is carried out at a rate of temperature rise of 10-15 ° C / min without access of air with holding at a final temperature of 600-700 ° C for 20-30 minutes. Upon completion of the carbonization process, the furnace is cooled, and the resulting carbonizate (with a volatile content of not more than 12%) is crushed, followed by the separation of a fraction of 1.0-3.0 mm. The selected fraction of grains is loaded into a retort or rotary kiln for activation, which is carried out with steam at a temperature of 880-920 ° C until a burn of 15-20% of the mass, which is controlled by bulk density. After unloading from the oven, the product is cooled without air access and its adsorption activity is studied by extracting phenol from water - the most persistent pollutant of drinking water.

Адсорбционную активность определяли по снижению исходной концентрации фенола в воде 0,01 мг/л. Определение концентрации осуществляли на жидкостном хроматографе «Милихром 5-6». Условия проведения опытов: дозирование 1 г угля на 1 л воды при времени контакта фаз 30 мин. Равновесная концентрация фенола в воде после разделения фаз составляла 0,0077-0,0083 мг/л.Adsorption activity was determined by reducing the initial concentration of phenol in water 0.01 mg / L. The concentration was determined on a Milichrome 5-6 liquid chromatograph. Test conditions: dosing 1 g of coal per 1 liter of water at a contact time of phases 30 minutes The equilibrium concentration of phenol in water after phase separation was 0.0077-0.0083 mg / L.

Пример 1. Берут 1 кг фрагментов косточек сливы с влажностью 6,0%, содержанием золы 1,35% и выходом летучих 56% и загружают в ретортную печь для осуществления карбонизации, которую ведут со скоростью подъема температуры 10°С/мин до конечной температуры 600°С, и выдерживают при этой температуре 20 мин. По завершении процесса карбонизации печь охлаждают до комнатной температуры, выгружают карбонизат и подвергают его дроблению на валковой дробилке, продукт дробления рассеивают на стандартном вибросите, выделяя фракцию 1-3 мм. Выделенную фракцию направляют на активацию, которую ведут при температуре 800°С до обгара 15% масс, контролируемого по насыпной плотности.Example 1. Take 1 kg of fragments of plum seeds with a moisture content of 6.0%, an ash content of 1.35% and a yield of volatile 56% and load into a retort furnace for carbonization, which is carried out with a temperature rise rate of 10 ° C / min to the final temperature 600 ° C, and maintained at this temperature for 20 minutes. Upon completion of the carbonization process, the furnace is cooled to room temperature, the carbonizate is discharged and subjected to crushing on a roll crusher, the crushing product is dispersed on a standard vibrating screen, highlighting a fraction of 1-3 mm. The selected fraction is sent for activation, which is carried out at a temperature of 800 ° C until a burn of 15% of the mass, controlled by bulk density.

Полученный активный уголь направляли на определение адсорбционной активности по указанному методу. При этом равновесная концентрация фенола в воде после обработки улем составила 0,0080 мг/л.The resulting activated carbon was sent to determine the adsorption activity according to the specified method. In this case, the equilibrium concentration of phenol in water after the treatment of ul was 0.0080 mg / L.

Пример 2. Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 15°С/мин до конечной температуры 650°С и выдержкой при этой температуре 30 мин, а активацию проводят водяным паром при температуре 920°С до обгара 20% масс.Example 2. The implementation of the process as in example 1, except that carbonization is carried out at a rate of temperature rise of 15 ° C / min to a final temperature of 650 ° C and holding at this temperature for 30 minutes, and activation is carried out with water vapor at a temperature of 920 ° C to burn 20% of the mass.

Равновесная концентрация фенола в воде после обработки полученным улем составила 0,0083 мг/л.The equilibrium concentration of phenol in water after treatment with the obtained ul was 0.0083 mg / L.

Пример 3. Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 12,5°С/мин до конечной температуры 700°С и выдержкой при этой температуре 25 мин, а активацию осуществляют водяным паром при температуре 900°С до обгара 18% масс.Example 3. The implementation of the process as in example 1, except that carbonization is carried out at a rate of temperature rise of 12.5 ° C / min to a final temperature of 700 ° C and holding at this temperature for 25 minutes, and activation is carried out with water vapor at a temperature of 900 ° C to burn 18% of the mass.

Равновесная концентрация фенола в воде после обработки полученным улем составила 0,0077 мг/л.The equilibrium concentration of phenol in water after treatment with the obtained ul was 0.0077 mg / L.

Равновесная концентрация фенола в воде после ее обработки активным углем, полученным согласно прототипу (пат. РФ №2105714), составила 0,018 мг/л.The equilibrium concentration of phenol in water after its treatment with activated carbon obtained according to the prototype (US Pat. RF No. 2105714) was 0.018 mg / L.

Экспериментальными исследованиями было установлено, что при скорости подъема температуры на стадии карбонизации выше 15°С/мин в активном угле образуются преимущественно макропоры, а при скорости подъема температуры меньше 10°С/мин идет уплотнение межплоскостных расстояний в кристаллитах, способствующее образованию тонких ультрамикропор, что в обоих случаях снижает адсорбционную активность получаемого активного угля.It was established by experimental studies that, at a rate of temperature rise at the carbonization stage above 15 ° C / min, macropores are mainly formed in activated carbon, and at a rate of temperature rise of less than 10 ° C / min, the interplanar spacings in the crystallites are densified, which contributes to the formation of thin ultramicropores, which in both cases, reduces the adsorption activity of the resulting activated carbon.

Если время выдержки при конечной температуре карбонизации меньше 20 мин, в карбонизате остается достаточно много аморфного углерода, что ведет к образованию большого количества макропор при активации. С другой стороны, если время выдержки увеличивается более 30 мин, идет графитизация структуры в карбонизате, что в обоих случаях снижает адсорбционную активность получаемого активного угля.If the exposure time at the final carbonization temperature is less than 20 minutes, a lot of amorphous carbon remains in the carbonizate, which leads to the formation of a large number of macropores upon activation. On the other hand, if the holding time increases for more than 30 minutes, the structure is graphitized in the carbonizate, which in both cases reduces the adsorption activity of the resulting activated carbon.

Активация только водяным паром, являющимся более сильным окислителем, чем его смеси с диоксидом углерода, сокращает время достижения необходимого обгара 16-20% масс. Однако, если температура активации превышает 920°С, идет сильный поверхностный обгар и озоление зерен целевого продукта, а при температуре активации ниже 880°С значительно увеличивается время активации, что в обоих случаях неблагоприятно для достижения цели изобретения.Activation only with water vapor, which is a stronger oxidizing agent than its mixture with carbon dioxide, reduces the time required to reach a burn of 16-20% of the mass. However, if the activation temperature exceeds 920 ° C, there is a strong surface burning and ashing of the grains of the target product, and at an activation temperature below 880 ° C, the activation time is significantly increased, which in both cases is unfavorable for achieving the purpose of the invention.

Относительно обгара карбонизата было установлено, что если он менее 15% масс, то не обеспечивается достаточное развитие микропор, а если он более 20% масс, то начинается образование макропор, что в обоих случаях снижает адсорбционную активнось получаемого активного угля.Regarding the carbonization burning, it was found that if it is less than 15% of the mass, then the micropores are not sufficiently developed, and if it is more than 20% of the mass, the formation of macropores begins, which in both cases reduces the adsorption activity of the resulting activated carbon.

Таким образом, из изложенного следует, 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 (2)

1. Способ получения активного угля из косточек плодовых деревьев, включающий карбонизацию при 600-700°С, дробление, рассев и активацию частиц, отличающийся тем, что карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 10-15°С/мин с выдержкой при конечной температуре 20-30 минут, а активацию осуществляют водяным паром при температуре 880-920°С до обгара 15-20% масс.1. The method of producing activated carbon from the seeds of fruit trees, including carbonization at 600-700 ° C, crushing, sieving and particle activation, characterized in that the carbonization is carried out with a temperature rise rate of 10-15 ° C / min with exposure at a final temperature of 20 -30 minutes, and the activation is carried out with water vapor at a temperature of 880-920 ° C until a burn of 15-20% of the mass. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве косточек плодовых деревьев используют косточки сливы.2. The method according to p. 1, characterized in that the seeds of plum are used as seeds of fruit trees.
RU2019113181A 2019-04-29 2019-04-29 Method of producing active coal from bones of fruit trees RU2715538C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113181A RU2715538C1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Method of producing active coal from bones of fruit trees

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113181A RU2715538C1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Method of producing active coal from bones of fruit trees

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715538C1 true RU2715538C1 (en) 2020-02-28

Family

ID=69768098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019113181A RU2715538C1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Method of producing active coal from bones of fruit trees

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715538C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2064429C1 (en) * 1992-04-09 1996-07-27 Владимир Васильевич Стрелко Carbon sorbent and method for its production
RU2105714C1 (en) * 1997-03-12 1998-02-27 Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Method for production of crushed activated coal
RU2111923C1 (en) * 1997-06-24 1998-05-27 Дзержинское акционерное общество открытого типа "Заря" Method for production of active coal of fruit kernel and nut shell
RU2237013C1 (en) * 2003-02-27 2004-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная группа "Ренари" Method of preparing activated carbon from vegetable raw material
RU2372287C1 (en) * 2008-08-21 2009-11-10 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Method of producing carbonaceous adsorbent
RU2622660C1 (en) * 2016-02-18 2017-06-19 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ПОЛИХИМ" Method of producing activated modified carbon

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2064429C1 (en) * 1992-04-09 1996-07-27 Владимир Васильевич Стрелко Carbon sorbent and method for its production
RU2105714C1 (en) * 1997-03-12 1998-02-27 Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Method for production of crushed activated coal
RU2111923C1 (en) * 1997-06-24 1998-05-27 Дзержинское акционерное общество открытого типа "Заря" Method for production of active coal of fruit kernel and nut shell
RU2237013C1 (en) * 2003-02-27 2004-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная группа "Ренари" Method of preparing activated carbon from vegetable raw material
RU2372287C1 (en) * 2008-08-21 2009-11-10 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Method of producing carbonaceous adsorbent
RU2622660C1 (en) * 2016-02-18 2017-06-19 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ПОЛИХИМ" Method of producing activated modified carbon

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мин Тху и др., Характер деструкции отходов урожая слив и выращивания хлопчатника под воздействием температуры, Успехи в химии и химической технологии, т. XXXI, 9, 2017, с. 42-44. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2741550C2 (en) Method of producing low-ash activated charcoal
JP2009292670A (en) Method for producing high specific surface area activated carbon
RU2372287C1 (en) Method of producing carbonaceous adsorbent
RU2715538C1 (en) Method of producing active coal from bones of fruit trees
RU2393990C1 (en) Method of making activated charcoal
RU2607810C2 (en) Method of producing crushed active charcoal
RU2685653C1 (en) Method of producing crushed active coal
RU2111923C1 (en) Method for production of active coal of fruit kernel and nut shell
RU2609802C1 (en) Method for production of activated carbon from plant raw material
RU2362734C1 (en) Method for active carbon preparation
JPH1067588A (en) Calcium carbonate fertilizer having snow melting effect and its production
RU2339573C1 (en) Method of obtaining active coal
RU2534801C1 (en) Method of obtaining activated coal
RU2518964C1 (en) Method of obtaining anthracite-based activated carbon
RU2596252C1 (en) Method of producing activated charcoal from straw of grain crops
RU2490207C2 (en) Method of obtaining activated coal
RU2776530C1 (en) Method for producing crushed activated carbon from coal raw materials
RU2105714C1 (en) Method for production of crushed activated coal
RU2675569C1 (en) Method of producing active coal on basis of wood raw materials
RU2605967C1 (en) Method of producing crushed active coal
Ganvir et al. Preparation of adsorbent from karanja oil seed cake and its characterization
RU2259875C2 (en) Sorbent for removal of oil and petroleum products from liquid media and method of making rice husk
Yessenbek et al. Activated carbon production from plum pit shells for oily wastewater treatment
RU2228293C1 (en) Method of preparing crushed activated carbon from nutshell
RU2621785C9 (en) Method of producing active carbon from straw