Способ получения углеродного ферромагнитного сорбента

 

1. СГОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ФЕРРОМАГНИТНОГО СОРБЕНТА, включающий смешение углеродсодержащего вещества с химическим реагентом, сушку и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повьгоения сорбционной емкости и магнитной восприимчивости, в качестве углеродсодержащего вещества используют пирокарбон , в качестве химического реагента - талловое масло, гидроокись калия и алюмогель, и полученную смесь гранулируют, а термообработку ведут при 600-700 С. 2.Способ по п. 1,о т л и ч а ющ и и с я тем, что при смешении берут таллового масла 15-20 мас.%, гидроокиси калия 0,7-1,0 Mdc.Z и алюмогеля мас.%. 3.Способ по п. 1, отличаю (Л щийся тем, что гранулирование ведут до размера гранул 0,2-0,6 мм.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9j (1 4 ) 4(51) С 01 В 31/16; В 01 3 20/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ «1,"., - !.":

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ геля 1-1 2 мас.X.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся .тем, что гранулирование ведут до размера гранул 0,2-0,6 мм. (54). (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ФЕРРОМАГНИТНОГО СОРБЕНТА, включающий смешение углеродсодержащего (21) 3428003/23-26 (22) 27.04.82

:(46) 07.04.85. Бюл. У 13 (72) Л.А.Петрова, А.В.Степанов, Г.М.Алексеев, И.К.Матвеев, А.И.Панов и А.А.Жуков (71) Ленинградский государственный научно-.исследовательский и проектный институт основной химической промышленности (53) 661.183(088.8) (56) 1 Авторское свидетельство СССР

У 715458, кл. С 01 В 31/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 431103, кл. С 01 В 31/08, 1970. вещества с химическим реагентом, суш ку и термообработку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьипения сорбционной емкости и магнитной восприимчивости, в качестве углеродсодержащего вещества используют пирокарбон, в качестве химического реагента — талловое масло, гидроокись калия и алюмогель, и полученную смесь гранулируют а термообработку ведут при 600-700 С.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при смешении берут таллового масла 15-20 мас.Ж, гидроокиси калия О,?-1,0 мас.X и алюмо1148834

Изобретение относится к технологии получения сорбентов углеродного типа и может быть использовано в адсорбционных технологических процессах очистки сточных вод с последующим разделением жидкой и твердой фаз методом магнитной сепарации.

Известен способ получения ферромагнитного углеродистого адсорбента путем обработки углеродсодержащего 1О сырья (древесных опилок) раствором соли с последующим вакуумированием, сушкой и пиролиэом в инертной атмо" сфере при ступенчатом повышении температуры через каждые 50-100 С до

800 С с выдерживанием адсорбента на каждой ступени в течение 0 54 ч (1).

Недостатком указанного способа является необходимость использования больших объемов насыщенных растворов солей железа (соотношение твердой фазы и раствора 1:(5-15), а также сложный технологический процесс и его длительность. Полученный по такой технологии адсорбент не обладает существенной сорбционной активностью по отношению к органическим и неорганическим анионам. В процессах отделения адсорбента от жидкой фазы неизбежны потери мельчайших его частичек.

Наиболее близким к изобретеньио по технической сущности и достигаемому результату является способ полу- 35 чения сорбента с ферромагнитньии свойствами на основе активного угля, заключающийся в обработке последнего растворами солей железа с последующим вакуумированием полученной смеси,4О отделением осадка от раствора, его сушкой и дальнейшим прокаливанием в восстановительной атмосфере при

400-500 С. Согласно известному споо собу сырью, обладающему сорбционными свойствами, придаются магнитные свойства j2) .

Недостатком известного способа является полу- ение сорбента с невысокими магнитными характеристиками, его относительная магнитная восприимчивость не превышает 0,01 ед. CGSM.

По способу используется дорогое сырье — активированный уголь (8001000 руб. за 1 т). Кроме того, сорбционная емкость Во отношению к раст-воренным минеральным примесям и полярным органическим соединениям невысока.

Целью изобретения является увеличение сорбционной емкости и повышение магнитной восприимчивости сорбента.

Данная цель достигается тем, что согласно способу получения углеродного ферромагнитного сорбента, включающему смешение углеродсодержащего вещества с химическим реагентом, сушку и термообработку, в качестве углеродсодержащего вещества используют пирокарбон, в качестве химического реагента — талловое масло, гидроокись калия и алюмогель; полученную смесь гранулируют, а термообработку ведут при 600-700 С.

При смешении берут таллового масла 15-20 мас.7., гидроокиси калия

0,7-1,0 мас.7 и алюмогеля 1,01,2 мас.X.

Кроме того, гранулирование ведут до размера гранул 0,2-0,6 мм.

Используемый при осуществлении предлагаемого способа пирокарбонтвердый порошкообразный остаток пиролиза городких отходов — содержит

30-35Х углерода и до 707 минеральных примесей, в том числе, Ж:

Si0Z 37,5, А1203 9,4; СаО 8,5, MgO 1,2, SO3 0,7; Fe>0 11,2 и пр.

Наряду с окислами кремния, алюминия н др., имеется восстановленное при пиролизе железо, что придает материалу устойчивые ферромагнитные свойства, не требуя специальной обработки растворами солей железа.

По предлагаемому способу у сырья, обладающего. ферромагнитными и ионообменными свойствами, повышают сорбционную способность. Равномерное распределение мельчайших частичек железа и его соединений достигается стадией гранулирования дб зерен размером 0,2-0,6 мм. В состав химического реагента входят следующие компоненты: талловое масло, гидроокись калия, алюмогель.

Введение в качестве цементирующей (связующей) добавки таллового масла (смеси карбоновых кислот) в количестве 15-20Х позволяет получить пластическую массу, легко формуемую в зерна известными способами. Добавление таллового масла в количестве менее

15Х не обеспечивает достаточной пластичности формуемой массы H механичес3 1148 кой прочности готовых гранул. 15-207. цемен татора — таллового масла — достаточно для придания формуемой массе пластичности, ме.. анической прочности гранул и усреднения углеродистых и неорганических соединений по массе.

Дальнейшее увеличение цементатора нерационально, так как это привело бы к удорожанию продукта и усложнению процесса за счет получения мас- 10 сы, жидкой по консистенции, что повлекло бы за собой дополнительную операцию термообработки.

Карбоновые кислоты являются не только прекрасным пластифицирующнм f5 материалом, но и прочно сорбируются на поверхности мельчайших частичек железа и его окислов. При термообработке происходит разложение органических кислот и их солей и дополни- 2О тельное науглероживание поверхности неорганических примесей, что в целом положительно сказывается на сорбционных характеристиках материала. Этому способствует также введение гидрооки-25 си калия как активирующей добавки, позволяющей также исключить дополнительную операцию активирования сорбента. Достаточное активирующее влияние при карбонизации обнаруживается уже при введении 0,7 мас.Ж гидроокиси калия. Внесение гидроокиси калия в количестве 0,7-1,0Х способствует лишь частичному омылению таллового масла, т.е. связующее представлено

35 в итоге гидрофобной (талловое масло) .и гидрофильной (талловое мыло) составляющими. Дальнейшее увеличение гидрофильной составляющей при увеличении количества вносимой гидроокиси 40 калия к улучшению структурных характеристик не приводит. Суммарный объем пор (по влагоемкости), обеспечивающий удовлетворительное качество очистки, составляет 0,35-0,46 см /г. 45

Для упрочнения зерен сорбента и повышения его селективности по отношению к минеральным примесям, извлеаемык при очистке сточных вод, в рмуемую массу вводят 1,0-1,2Х свежеосаждениого алюмогеля в пересчете на окись а иоминия.Меньшее количество упрочняющей добавки дает гранулы с невысокой механической прочностью.

Введение же больших, чем 1,2Х количеств аломогеля,приводит к ухудшению структурных характеристик.

834

Гранулирование полученной смеси позволяет повысить магнитную восприимчивость сорбента за счет усреднения и равномерного распределения мельчайших частичек железа в грануле.

Гранулированный сорбент удобен в обращении, при этом значительно снижаются потери пылевидных частичек при транспортировке и в процессах разделен ия фаз . Гранулиров ание пирокарбона в частицы размером менее

0,2 мм не обеспечивает однородности этих частиц, а следовательно, и их одинаковых постоянных магнитных характеристик. Зерна крупнее 0,6 мм нерациональны, так как они будут иметь невысокую удельную поверхность и сорбционные характеристики. Степень же извлечения гранул размером

0,6 мм и выше при магнитной сепарации практически одинакова.

Термообработка гранул при 6000

700 С позволяет совместить процесс восстановления железа из его соединений с карбонизацией и активацией в присутствии активирующей добавки, У продукта, полученного при темперао туре менее 600 С, объем пор и сорбционная емкость снижается, а содержание летучих веществ остается высоким. Увеличение же температуры термоо обработки выше 700 С к дальнейшему улучшению структурных характеристик и сорбционной емкости не приводит.

В результате получают ферромагнитный адсорбент с повышенной магнитной восприимчивостью и высокой сорбционной емкостью по отношению к растворенным органическим полярным и неполярным соединениям, а также минеральным примесям.

Пример. Соединяют 200 г (17,5 мас.Ж) таллового масла, 145 мл

57-ного раствора КОН (0,7 мас.X KOH) и смешивают с 700 г пирокарбона (60,8 мас.7), а также 13,7 r (1,2 мас.X) свежеосажденного алюмогеля (в пересчете на окись алюминия). Свежеосажценный аломогель получают путем добавления раствора аммиака к раствору 46,0 r сернокислого алюминия до рН 9, (свежеосажденный алюмогель можно получить также любым известным способом).

Пластичную массу протирают через сито. Получают зерна размером 0,20,6 мм с влажностью 12-1ЗМ и сушат. их на воздухе при 110 С в течение

1148834

Магнитная Объем пор, восприим- смз /r чивость»

CGSM

Емкость по органическим соединениям,мг/г, (оргайические соли

R00Na) Емкость по минеральньм примесям, мг-экв/г.

Температура термообработки» С

0llblT

2+

Са

0,30

0,30

0,30

0,012

0,020

0,020

0,020

550

0,42

0,40

0,40

600

0,46

0,42

0,51

650

0,40

0,40

0,45

0,010

0,30

0,34. 0,34

6 (по извест- О, 20 . ному способу) .

0,85

0,010

0,20

ЗйппИШВ Заказ 1813/13 Тираж 462 ° Подписное

Филиал МШ»»Патвит » г. Ужгород» ул.Проектная»4,40 мин, а. затем подвергают термообработке при подъеме температуры со скоростью 10 градусов в минуту до

650оС и изотермической выдержке при этой температуре в течение 60 мин. 5

Выход продукта — 85X, суммарный объем пор — 0,46 см /г, насыпной вес — 740 г/см» » механическая прочность на раздавливание — 39 кгс/смз, содержание железа — 12,:3Х величина . относительной магнитной восприимчивости 0,02 ед. ССЯИ» сорбционная емкость по отношению к нефтепродуктам65 мг/г (неполярные органические соединения), к поверхностно-активньм веществам - 60 кг/г (полярные орга нические соединения), к кальцию0,51 мг-зкв/г, к сульфатам—

О, 4 мг-экв/г (минеральные примеси).

Результаты проведенных опытов сведены в таблицу.

Использование предлагаемого способа по сравнена с извеСтными дает повьппение магнитной восприимчивости иа 0,002-0,005.ед. CGSM," повьппение

".орбционной емкости па отношению к органическим солям, другим органическим полярньм соединениям, а также к целому ряду минеральных веществ (анионы CI, SO<, SiO>, F и др., катионы Са, Ng и т.д.) удешевление сорбента (используют не дорогой активный уголь, а пирокарбон с ориентировочной стоимостью 60 руб. эа тонну). Кроме того, исключается из процесса использование солей железа, уменьшаются потери сорбента при его отделении от жидкой фазы за счет укрупнения частиц при грануляции, расширяется сырьевая база.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет из дешевого и доступного сырья наиболее просто и экономно получить ферромагнитные углеродсодержащие адсорбенты с хорошей сорбционной емкостью. Это позволяет заменить в.технологических схемах такие процессы отделения сорбента от раствора, как фильтрование, отстаивание или декантация быстрьм, простьм и надежньм методом магнитной сепарации.