Способ изготовления сорбента-катализатора

 

Изобретение относится к области производства сорбционно-активных материалов и может быть использовано для очистки газовых сред от вредных примесей и решения широкого круга экологических задач. Предложен способ изготовления сорбента-катализатора, включающий пропитку зерен угольной основы раствором каталитических добавок и триэтилендиамина, их вылеживание и термообработку, причем в качестве основы берут активный уголь с объемом микропор 0,30-0,35 см³/г, в качестве каталитических добавок используют соединения меди, хрома и серебра в соотношении, мас.%: (6,0-7,5): (2,0-2,5): (0,04-0,06), а термообработку проводят со скоростью подъема температуры 1-3^oС/мин до 80-110^oС. Предложенный способ позволяет повысить сорбционную активность по плохосорбирующимся газам.

Изобретение относится к области производства материалов и может быть использовано для очистки газовых сред от вредных примесей и решения широкого круга экологических задач.

Известен способ изготовления катализатора, включающий обработку активного угля пропиточным раствором, содержащим каталитические добавки меди, хрома и серебра в соотношении 1: (0,20-0:40): (0,01-0,03), вылеживание в течение 2-5 часов при 20-40^oС, термообработку при 120-180^oC со скоростью подъема температуры 2-5^oС/мин (см. пат. РФ 2023503, кл. В 01 J 20/20, С 01 В 31/08, опубл.30.11.94).

Недостатком денного способа изготовления катализатора является сложность технологического процесса и высокие энергозатраты.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ изготовления сорбента-катализатора, включающий пропитку металлосодержащей угольной основы, предварительно прокаленной при 800-850^oC в атмосфере перегретого водяного пара, каталитическими добавками бихромата калия и триэтилендиамина (ТЭДА) в соотношении 1: (0,04-0,08): (0,004-0,008), вылеживание в течение 1,5-1,8 ч и термообработку при температуре 110-140^oС (см. пат. РФ 2108149, кл. В 01 20/20, C 01 B 31/08, опубл. 10.04.98).

Недостатком прототипа является низкая сорбционная активность по хлористому циану, являющемуся плохосорбирующимся токсическим газом, используемым в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение сорбционной активности по плохосорбирующимся газам.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитку зерен угольной основы раствором каталитических добавок и триэтилендиамина, их вылеживание и термообработку.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в качестве основы берут активный уголь с объемом микропор 0,30-0,35 см³/г, в качестве каталитических добавок используют соединения меди, хрома и серебра в соотношении, мас. %: (6,0-7,5): (2,0-2,5): (0,04-0,06), а термообработку проводят со скоростью подъема температуры 1-3^oС/мин до 80-110^oС.

Из научно-технической литературы авторам не известен способ изготовления катализатора, где в качестве основы берут активный уголь о объемом микропор 0,30-0,35 см³/г, в качестве каталитических добавок используют соединения меди, хрома и серебра в соотношении, мас.%: (6,0-7,5): (2,0-2,5): (0,04-0,06), а термообработку проводят со скоростью подъема температуры 1-3^oС/мин до 80-110^oС.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Микропоры активного угля, имеющие размеры, как правило, 0,4-0,8 нм, должны обеспечивать концентрирование плохосорбирующегося газа или пара и обеспечивать большую эффективность работы каталитического комплекса. Поэтому особенно важным является создание определенного баланса объема микропор, состава и структуры каталитического комплекса.

Опытным путем было установлено, что совокупность заявленных параметров способа создает наиболее благоприятные условия для повышения сорбционной активности по хлористому циану.

Способ осуществляется следующим образом. Берут активный уголь (типа АГ, АР или СКТ) с суммарным объемом пор 0,9-1,2 см³/г и объемом микропор 0,30-0,35 см³/г, имеющий размер зерен 0,5-1,5 мм, и проводят пропитку аммиачным раствором, содержащим каталитические добавки меди, хрома и серебра в соотношении (6,0-7,5): (2,0-2,5): (0,04-0,06) мас. % и (0,3-0,8) мас.% ТЭДА. Пропитку ведут из объема впитывания, равного 0,8-0,9 от суммарного объема пор активного угля.

После вылеживания зерен осуществляют термообработку со скоростью подъема температуры 1-3^oС/мин до 80-110^oС. Затем продукт выгружают, охлаждают на воздухе при комнатной температуре, после чего проводят оценку защитных характеристик по хлористому циану.

Условия испытаний следующие: концентрация паров - 5 мг/л; относительная влажность паровоздушной смеси - 75%; удельный объемный расход паровоздушной смеси - 0,5 л/мин •см²; высота слоя - 3,0 cм.

Пример 1 Берут 1 кг активного угля типа АГ-3 с суммарным объемом пор 0,9 см³/г и объемом микропор 0,30 см³/г, измельченного до размеров частиц 0,5-1,5 мм, и пропитывают его раствором меди, хрома и серебра в соотношении, мас.%: 6,0: 2,0: 0,04 с введением в раствор 0,3 мас.% ТЭДА.

Пропитку ведут из объема впитывания, равного 0,85 от суммарного объема пор активного угля. После вылеживания зерен в течение 1 ч при комнатной температуре осуществляют термообработку со скоростью подъема температуры 1^oС/мин до 80^oС.

Продукт охлаждают на воздухе и проводят оценку защитных характеристик по хлористому циану при указанных выше условиях.

Сорбционная активность катализатора по хлористому циану составила 38 мин.

Пример 2 Ведение процесса как в примере 1, за исключением того, что берут активный уголь с объемом микропор 0,35 см³/г, пропитку ведут раствором меди, хрома и серебра в массовых процентах в соотношении 7,5: 2,5: 0,06 и вводят в раствор 0,8 мас.% ТЭДА. Термообработку проводят со скоростью подъема температуры 3^oС/мин до 110^oС.

Сорбционная активность катализатора по хлористому циану составила 40 мин.

Пример 3 Ведение процесса как в примере 1, за исключением того, что берут активный уголь с объемом микропор 0,32 см³/г, пропитку угля ведут раствором меди, хрома и серебра в процентах массовых в соотношении (7,0: 2,2: 0,05) и вводят в раствор 0,5 мас. % ТЭДА. Термообработку проводят со скоростью подъема температуры 2^oС/мин до 100^oС.

Сорбционная активность катализатора по хлористому циану составила 45 мин.

При выходе за указанные интервалы объема микропор, соотношения каталитических добавок и условий термообработки цель изобретения не достигается.

Исследованный в аналогичных условиях катализатор, изготовленный по способу, описанному в прототипе (пат. РФ 2108149), показал сорбционную активность 18-20 мин.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить катализатор, значительно превосходящий известные по сорбционной активности по хлористому циану и другим плохосорбирующимся газам, что дает возможность создавать на его основе эффективные системы защиты органов дыхания, а также промышленные газоочистные установки.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение сорбционной активности по плохосорбирующимся газам, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

Способ изготовления сорбента-катализатора, включающий пропитку зерен угольной основы раствором каталитических добавок и триэтилендиамина, их вылеживание и термообработку, отличающийся тем, что в качестве основы берут активный уголь с объемом микропор 0,30-0,35 см³/г, в качестве каталитических добавок используют соединения меди, хрома и серебра в соотношении, мас. %: (6,0-7,5): (2,0-2,5): (0,04-0,06), а термообработку проводят со скоростью подъема температуры 1-3^oС/мин до 80-110^oС.