Гидрофобный активный уголь

 

Гидрофобный активный уголь содержит на поверхности кислые кислородсодержащие группы в количестве 2· 10^-2 -9· 10^-2 мг - экв/г и имеет степень заполнения микропор водой не более 10% при относительном давлении паров воды 0,5. 5 табл.

Изобретение относится к производству углеродных адсорбентов, включая активные угли (АУ), и может быть использовано в рекуперационной технике, для очистки газовых промышленных выбросов, содержащих водяной пар.

Известен гидрофобный АУ [1] на поверхности которого находится политетрафторэтилен в виде частиц размером от одного до сотен микрон. Этот АУ, обладая гидрофобными свойствами, сохраняет способность к поглощению четыреххлористого углерода и во влажной атмосфере. Сложность контроля за распределением полимера и его стоимость ограничивают возможность использования данного АУ.

Другой подход к получению гидрофобных АУ основан на снижении концентрации первичных адсорбционных центров (ПАЦ), роль которых могут играть поверхностные кислотные группы или молекулы хемосорбиpованной воды.

Известно [2] что при гидрофобизации АУ путем высокотемпературной обработки в инертной атмосфере удается снизить количество ПАЦ, но при длительном хранении образцов происходит их старение, т.е. возрастает концентрация ПАЦ, что неудобно при эксплуатации. Данный АУ является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому.

Цель изобретения создание АУ, обладающего гидрофобностью, сохраняемой в течение длительного времени.

Цель достигается тем, что разработан АУ, на поверхности которого количество кислых кислородсодержащих групп составляет от 2˙10^-2 до 9˙10^-2 мг-экв/ г и степень заполнения водой микропор при относительном давлении паров воды (Р/Р_s) 0,5 не превышает 10% Отличительными признаками предлагаемого АУ являются низкая концентрация кислородсодержащих групп на его поверхности и малая степень заполнения водой микропор.

Известно [2] что АУ с низким значением концентрации ПАЦ, сравнимой с заявляемой, характеризуется слаборазвитой поверхностью. Таким образом, получение АУ, характеризующегося не только низким значением ПАЦ, но и развитой поверхностью, является удивительным. Параметры пористой структуры заявляемого АУ представлены в табл.1.

Для экспериментальной проверки заявляемого адсорбента были приготовлены образцы на основе различных марок промышленных углей. Предлагаемый адсорбент получали, проводя модификацию АУ путем термообработки при 900-1200^оС в инертной атмосфере, при этом к АУ подводили переменный потенциал с частотой 50 Гц и процесс вели 2-3 ч. Затем АУ охлаждали до комнатной температуры и хранили в обычной герметически закрытой таре.

В табл.1 представлены свойства исходных и предлагаемых АУ.

Оценка количества кислых групп (свободных ионов водорода Н⁺, карбоксильных групп СООН, фенольных ОН) методом химического титрования показывает, что в заявляемом материале они практически отсутствуют (табл.2).

Гидрофобность носит устойчивый характер, что выражается в сохранении минимального количества кислородсодержащих адсорбционных центров в течение длительного времени хранения (12 месяцев) в обычных условиях (табл.3).

Оценка гидрофобности предлагаемого адсорбента и исходного промышленного аналога производится сравнением степени заполнения водой объема микропор (рассчитывается в процентах как отношение объема адсорбированной воды к объему адсорбционного пространства микропор) при различных относительных давлениях водяного пара. Степень заполнения водой объема микропор при относительном давлении паров воды 0,5 выбрана в качестве показателя для характеристики АУ как отвечающая условиям их обычной эксплуатации в промышленности (табл.4).

Результаты использования заявляемых и промышленных АУ для адсорбции бензола из влажного потока представлены в табл.5. Данные табл.5 наглядно демонстрируют преимущества заявляемого АУ.

Снижение количества кислородсодержащих групп на поверхности АУ ниже 2˙10^-2 мг-экв/г требует дополнительных усилий при обработке АУ, но не приводит к существенному повышению гидрофобности. По мере увеличения количества кислородсодержащих групп на поверхности АУ наблюдается ухудшение гидрофобных свойств АУ, как видно из табл.3-5, и при 0,09 мг-экв/г достигаемая гидрофобность не оправдывает затрат на получение такого АУ.

Формула изобретения

ГИДРОФОБНЫЙ АКТИВНЫЙ УГОЛЬ, отличающийся тем, что он содержит на поверхности кислые кислородсодержащие группы в количестве (2 9) · 10^-2 моль/г и имеет степень заполнения микропор водой не более 10% при относительном давлении паров воды 0,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2