RU2753039C1

RU2753039C1 - Method for producing modified active carbon

Info

Publication number: RU2753039C1
Application number: RU2020143624A
Authority: RU
Inventors: Юлия Викторовна Соловьева; Ирина Васильевна Васильева; Надежда Сергеевна Голубева; Наталья Евгеньевна Молдагулова; Евгения Викторовна Кубанкова; Екатерина Васильевна Назимова; Мария Анатольевна Захаренко; Ольга Сергеевна Гладкова; Дмитрий Сергеевич Назимов; Александра Константиновна Дмитриенко
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-08-11

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to the field of adsorption technology and can be used to produce modified active carbons (MAC) used for water treatment of process effluents in factories of chemical and pharmaceutical industries. The method includes washing industrial AC with distilled water, treating with low-concentrated effluents from production of ε-caprolactam containing up to 0.5 g/dm³ ε-caprolactam and up to 0.2 g/dm³ ammonium sulfate at a ratio of the carbon mass (g) to the waste water volume (cm³) of 1:100, for 24 hours and further warming at a temperature of 200°C in an atmosphere of carbon dioxide supplied from a cylinder via a reducer with an averaged flow rate of 8 to 9 l/min for 1 hour.

EFFECT: increased sorption capacity of active carbons for dimethylformamide, reduced consumption of electricity and reagents, increased waste water consumption, excluded explosive reagents.

1 cl, 3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области адсорбционной техники и может быть использовано для получения модифицированных активных углей (МАУ), применяемых для водоочистки технологических стоков предприятий химической и фармацевтической промышленности.The invention relates to the field of adsorption technology and can be used to obtain modified activated carbons (MAU) used for water treatment of technological effluents of chemical and pharmaceutical industries.

Известен способ получения МАУ, включающий пропитку углей водой или раствором соляной кислоты с концентрацией 1-4 вес. % при соотношении суммарного объема пор угля и воды или кислоты 1,0-(0.7-1,0), а затем обработку угля 9÷15% раствором термоактивной смолы в фурфуроле при весовом соотношении угля и раствора 1,0-(0,35-0,68), выдерживание до сыпучести и термообработку со скоростью подъема температуры 450-900 град/час до 700-900°С с последующей выдержкой при этой температуре в течение 0,2-0,5 ч (РФ патент №2175885).A known method for producing MAU, including impregnation of coals with water or a solution of hydrochloric acid with a concentration of 1-4 wt. % when the ratio of the total pore volume of coal and water or acid is 1.0- (0.7-1.0), and then coal is treated with a 9-15% solution of thermoactive resin in furfural with a weight ratio of coal and solution of 1.0- (0.35 -0.68), holding to flowability and heat treatment with a temperature rise rate of 450-900 deg / h to 700-900 ° C, followed by holding at this temperature for 0.2-0.5 h (RF patent No. 2175885).

Недостатком данного способа является использование сложного по составу модифицирующего реагента, а также длительность и трудоемкость процесса модифицирования.The disadvantage of this method is the use of a modifying reagent with a complex composition, as well as the duration and laboriousness of the modification process.

Наиболее близким является способ получения МАУ, включающий обработку малоконцентрированным стоком производства ε-капролактама, содержащим ε-капролактам до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³ при отношении массы угля (г) к объему сточных вод (см³) - 1:10 в течение 24 часов и дальнейший прогрев при температуре 100°С в течение 1 часа на воздухе, отличающийся тем, что АУ обрабатывают раствором перекиси водорода с массовой долей растворенного вещества 3% при отношении массы угля (г) к объему раствора перекиси водорода (см³) - 1:10 (РФ патент №2696447).The closest is the method for producing MAU, including the treatment with a low-concentrated effluent from the production of ε-caprolactam containing ε-caprolactam up to 0.5 g / dm ³ and ammonium sulfate up to 0.2 g / dm ³ at the ratio of the mass of coal (g) to the volume of wastewater (cm ³ ) - 1:10 for 24 hours and further heating at a temperature of 100 ° C for 1 hour in air, characterized in that the AC is treated with a solution of hydrogen peroxide with a mass fraction of a dissolved substance of 3% at a ratio of coal mass (g) to the volume of hydrogen peroxide solution (cm ³ ) - 1:10 (RF patent No. 2696447).

Недостатком данного способа модифицирования является значительный расход реагентов, тепла и электричества, а также взрывоопасные свойства перекиси водорода.The disadvantage of this modification method is the significant consumption of reagents, heat and electricity, as well as the explosive properties of hydrogen peroxide.

Задачей настоящего изобретения является повышение сорбционной емкости активных углей по диметилформамиду, снижение расхода электроэнергии, реагентов, увеличение расхода сточных вод, исключение взрывоопасных реагентов.The objective of the present invention is to increase the sorption capacity of active carbons for dimethylformamide, reduce the consumption of electricity, reagents, increase the consumption of wastewater, eliminate explosive reagents.

Поставленная задача достигается промыванием промышленного активного угля (АУ) дистиллированной водой, дальнейшей обработкой малоконцентрированным стоком производства ε-капролактама, содержащим ε-капролактам до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³ при отношении массы угля (г) к объему сточных вод (см³) - 1:100 в течение 24 часов, а затем дальнейший прогрев при температуре 200°С в атмосфере углекислого газа, который подается из баллона через редуктор с усредненным расходом 8-9 л/мин в течение 1 часа. В качестве сравнения использовали промышленный активный уголь марки АГ-5.The task is achieved by washing industrial activated carbon (AC) with distilled water, further processing with a low-concentrated effluent from the production of ε-caprolactam containing ε-caprolactam up to 0.5 g / dm ³ and ammonium sulfate up to 0.2 g / dm ³ at a coal mass ratio ( d) to the volume of wastewater (cm ³ ) - 1: 100 for 24 hours, and then further warming up at a temperature of 200 ° C in an atmosphere of carbon dioxide, which is supplied from a cylinder through a reducer with an average flow rate of 8-9 l / min for 1 hour. Industrial active carbon of the AG-5 grade was used as a comparison.

Пример 1.Example 1.

АУ промыли дистиллированной водой и обработали малоконцентрированным стоком производства ε-капролактама, содержащим ε-капролактам до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³ при отношении массы угля (г) к объему сточных вод (см³) - 1:100 в течение 24 часов, а затем прогрели в течение 30 минут, 1, 2, 3, 6 часов при температуре 200°С в атмосфере углекислого газа, который подается из баллона через редуктор с усредненным расходом 8-9 л/мин.AC was washed with distilled water and treated with a low-concentrated effluent of ε-caprolactam production, containing ε-caprolactam up to 0.5 g / dm ³ and ammonium sulfate up to 0.2 g / dm ³ at the ratio of coal mass (g) to waste water volume (cm ³ ) - 1: 100 for 24 hours, and then warmed up for 30 minutes, 1, 2, 3, 6 hours at a temperature of 200 ° C in an atmosphere of carbon dioxide, which is supplied from a cylinder through a reducer with an average flow rate of 8-9 l / min.

Далее на модифицированных образцах осуществляли адсорбцию в статических условиях из водных растворов диметилформамида с концентрацией 1 моль/дм³. Полученные данные представлены в таблице 1.

Then, the modified samples were used for adsorption under static conditions from aqueous solutions of dimethylformamide with a concentration of 1 mol / dm ³ . The data obtained are presented in table 1.

Пример 2.Example 2.

АУ промыли дистиллированной водой и обработали малоконцентрированным стоком производства ε-капролактама, содержащим ε-капролактам до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³ при отношении массы угля (г) к объему сточных вод (см³) - 1:100 в течение 24 часов, а затем прогрели в интервале температур: 50,100, 200, 300, 500°С в атмосфере углекислого газа, который подается из баллона через редуктор с усредненным расходом 8-9 л/мин в течение 1 часа.AC was washed with distilled water and treated with a low-concentrated effluent of ε-caprolactam production, containing ε-caprolactam up to 0.5 g / dm ³ and ammonium sulfate up to 0.2 g / dm ³ at the ratio of coal mass (g) to waste water volume (cm ³ ) - 1: 100 for 24 hours, and then warmed up in the temperature range: 50,100, 200, 300, 500 ° C in an atmosphere of carbon dioxide, which is supplied from a cylinder through a reducer with an average flow rate of 8-9 l / min for 1 hour ...

Далее на модифицированных образцах осуществляли адсорбцию в статических условиях из водных растворов диметилформамида с концентрацией 1 моль/дм³. Полученные данные представлены в таблице 2. Влияние температуры в процессе модифицирования АУ на адсорбцию из водного раствора диметилформамида.Then, the modified samples were used for adsorption under static conditions from aqueous solutions of dimethylformamide with a concentration of 1 mol / dm ³ . The data obtained are presented in Table 2. The effect of temperature in the process of AC modification on adsorption from an aqueous solution of dimethylformamide.

Пример 3.Example 3.

АУ промыли дистиллированной водой и обработали малоконцентрированным стоком производства ε-капролактама, содержащим ε-капролактам до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³ при отношении массы угля (г) к объему сточных вод (см³) - 1:100 в течение 24 часов, а затем прогрели при температуре 200°С в атмосфере воздуха (нулевой опыт) и углекислого газа, который подается из баллона через редуктор с усредненным расходом 8-9 л/мин в течение 1 часа.AC was washed with distilled water and treated with a low-concentrated effluent of ε-caprolactam production, containing ε-caprolactam up to 0.5 g / dm ³ and ammonium sulfate up to 0.2 g / dm ³ at the ratio of coal mass (g) to waste water volume (cm ³ ) - 1: 100 for 24 hours, and then warmed up at a temperature of 200 ° C in an atmosphere of air (zero experience) and carbon dioxide, which is supplied from a cylinder through a reducer with an average flow rate of 8-9 l / min for 1 hour.

Далее на модифицированных образцах осуществляли адсорбцию в статических условиях из водных растворов диметилформамида с концентрацией 1 моль/дм³. Полученные данные представлены в таблице 3. Влияние оксида углерода в процессе модифицирования на адсорбцию из водного раствора диметилформамида.Then, the modified samples were used for adsorption under static conditions from aqueous solutions of dimethylformamide with a concentration of 1 mol / dm ³ . The data obtained are presented in Table 3. The effect of carbon monoxide in the process of modification on the adsorption from an aqueous solution of dimethylformamide.

В результате проведенных исследований были выбраны следующие условия модифицирования, включающий промывание промышленного активного угля (АУ) дистиллированной водой, обработку малоконцентрированным стоком производства ε-капролактама, содержащим ε-капролактам до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³ при отношении массы угля (г) к объему сточных вод (см³) - 1:100 в течение 24 часов и дальнейший прогрев при температуре 200°С в течение 1 часа в атмосфере углекислого газа, который подается из баллона через редуктор с усредненным расходом 8-9 л/мин.As a result of the studies, the following modification conditions were selected, including washing industrial activated carbon (AC) with distilled water, treatment with a low-concentrated effluent from ε-caprolactam production, containing ε-caprolactam up to 0.5 g / dm ³ and ammonium sulfate up to 0.2 g / dm ³ with the ratio of the mass of coal (g) to the volume of wastewater (cm ³ ) - 1: 100 for 24 hours and further heating at a temperature of 200 ° C for 1 hour in an atmosphere of carbon dioxide, which is supplied from a cylinder through a reducer with an average flow rate 8-9 l / min.

Извлечение диметилформамида полученными сорбентами возрастает на 46,7%. Полученный модифицированный активный уголь, может применяться для очистки технологических сточных вод предприятий химической и фармацевтической промышленности от диметилформамида.The extraction of dimethylformamide by the obtained sorbents increases by 46.7%. The resulting modified activated carbon can be used for the purification of process wastewater from chemical and pharmaceutical industries from dimethylformamide.

Claims

A method for producing modified activated carbon, including washing industrial activated carbon (AC) with distilled water, treatment with a low-concentrated effluent from ε-caprolactam production, containing ε-caprolactam up to 0.5 g / dm ³ and ammonium sulfate up to 0.2 g / dm ³ at a ratio mass of coal (g) to the volume of wastewater (cm ³ ) 1: 100, for 24 hours and further heating at a temperature of 200 ° C for 1 hour in an atmosphere of carbon dioxide, which is supplied from a cylinder through a reducer with an average consumption of 8-9 l / min