Способ получения хемосорбента

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для удаления токсичных веществ из воздуха и решения широкого круга экологических задач. Предложен способ получения хемосорбента, включающий приготовление пропиточного раствора, содержащего хлорид железа III, пропитку зерен активного угля этим раствором и их термообработку, причем пропитка проводится при отношении массы угля к объему пропиточного раствора от 1:0,66 до 1:0,9, а термообработка проводится при 100-109°С. В готовом продукте содержание хлорида железа составляет 3,5-6,5 мас.%. Предложенный способ позволяет получить сорбент с высокой поглотительной способностью по парам ртути. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области производства катализаторов, хемосорбентов в и осушителей и может быть использовано в различных областях сорбционной техники при очистке отходящих промышленных газов.

Известен способ получения хемосорбента, включающий пропитку частиц активного угля раствором солей меди, хрома и серебра и триэтилендиамина, термообработку при температуре 105-150°C и россев гранул (см. патент РФ 2081822 кл. С 01 B 31/08, В 01 J 53/04, опубл. 20.06.97 г.).

Недостатком известного способа является сложность проведения процесса и высокая стоимость хемосорбента.

Наиболее близкий к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения хемосорбента, включающий импрегнирование активного угля с суммарной пористостью, равной 0,8-0,9 см³/г, раствором хлорида никеля при температуре 30-70°С, термообработку при температуре 150-250°С со скоростью подъема температуры 7-15°С/мин и выдержку при конечной температуре 30-40 мин. Причем массовая доля хлорида никеля в готовом продукте составляет 5-30% (см. патент РФ 2019288 кл. С 01 B 31/16, опубл. 15.09.94 г.).

Недостатком прототипа является низкая емкость полученного хемосорбента по парам ртути.

Поставленная цель достигается предложенным способом, авторам из научно-технической литературы неизвестного, включающего импрегнирование активного угля раствором неорганической соли, термообработку и россев гранул, отличающийся от прототипа тем, что в качестве неорганической соли используется хлорид железа III, в качестве основы используется активный уголь с отношением показателя объема макропор к суммарному объему пор 0,4 к 0,6; импрегнирование ведут при температуре 18-29°С при соотношении активный уголь : раствор от 1:0,66 до 1:0,9, термообработку осуществляют при температуре 100-109°С; в отличие от известного способа массовое содержание хлорида железа III в готовом продукте составляет 3,5-6,5%.

Сущность предложенного способа заключается в следующем: для поглощения паров ртути из газовых выбросов важно подобрать такую неорганическую соль, которая бы эффективно связывала ртуть в виде нерастворимой соли, и, с другой стороны, обеспечить такую пористую структуру основы, которая позволяла бы равномерно ввести наибольшее количество соли. Поскольку молекулы хлорида железа довольно большие (м.в.=162,2), а, с другой стороны, техническая соль имеет 6-гидратную форму, которая не полностью диссоциирует на стадии приготовления раствора и поэтому частично уходит в поры в недисооциированном виде, требуется определенное отношение крупных макропор к общему объему пор.

Таким образом, приготовление пропиточного раствора и термообработка продукта должна вестись в "мягких" температурных режимах, обеспечивающих как удаление излишней влаги, так и закрепление неорганической соли на активной поверхности угля. При этом само количество хлорида железа должно быть достаточным для достижения высокой поглотительной способностями, но, с другой стороны, не ухудшать кинетику поглощения.

Предложенный способ осуществляется следующим образом: берут активный уголь в виде зерен с размерами частиц 0,5-2 мм типа СКТ (СКТ-6А ТУ 6-16-2333-79), или типа АГ (АГ-5 ГОСТ 20777-75), или иного типа с суммарным объемом пор 0,82-1,0 см³/г, затем готовят водный раствор хлорида железа с концентрацией от 45 до 86 г/л. Пропитывание ведут в аппарате типа бетоносмесителя, куда дозируется сначала активный уголь, а затем приливают раствор хлорида железа в количестве, соответствующем его содержанию в готовой продукте 3,5-6,5%, причем вводят его при отношении объема раствора к массе активного угля 0,66-0,90:1. Пропитанный уголь выгружают из аппарата и вылеживают на открытом воздухе до сыпучести. Вылежанные частицы продукта сушат в печи "кипящего слоя" или вращающейся печи при температуре 100-109°С в течение 40-50 мин. Полученный хемосорбент охлаждают до комнатной температуры и проводят оценку его поглотительной способности по парам ртути при следующих условиях: скорость газо-воздушного потока 0,2 м/сек; начальная концентрация паров ртути 3,5 мг/дм³; температура испытаний 18-25 °С; относительная влажность газовоздушного потока 50%, высота слоя хемосорбента 10 см.

Полученный по данному способу хемосорбент имел поглотительную способность по парам ртути 8,8-14,5 мас.%.

ПРИМЕР 1: Берут 1 кг активного угля АГ-5 с суммарной пористостью 0,82 см³/г, загружают в пропиточный аппарат; готовят водный раствор хлорида железа с концентрацией 54,9 г/л и пропитывают им уголь при соотношении 0,66:1, при этом содержание хлорида железа составит 3,5%; пропитку ведут в течение 20 мин при температуре 18°С; пропитанные зерна выгружают и вылеживают на открытом воздухе 15 мин (до сыпучего состояния); затем частицы продукта сушат в печи "кипящего слоя" при температуре 100°С в течение 50 мин; хемосорбент выгружают из печи, охлаждают и производят оценку его поглотительной способности, которая составила 8,8 мас.%.

ПРИМЕР 2: Берут 1 кг активного угля АГ-5 о суммарной пористостью 0,88 см³/г, загружают в пропиточный аппарат; готовят водный раствор хлорида железа с концентрацией 57 г/л и пропитывают им уголь при соотношении 0,75:1, при этом содержание хлорида железа составит 4,1%; пропитку ведут в течение 20 мин при температуре 22°С, время вылеживания как в примере 1, сушка в печи "кипящего слоя" при температуре 105°С в течение 45 мин, далее, как в примере 1. Полученный продукт имел поглотительную способность по парам ртути 12 мас.%.

ПРИМЕР 3: Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что в качестве основы брали активный уголь СКТ-6A с суммарной пористостью 1,0 см³/г, пропитку вели раствором с концентрацией 86 г/л при соотношении 0,9:1 и температуре 29°С, что обеспечивает введение в хемосорбент 6,5% хлорида железа и сушка в печи "кипящего слоя" при 109°С в течение 40 мин. Полученный продукт имел поглотительную способность по парам ртути 14,3%.

Хемосорбент, полученный по известному способу (см. патент РФ 2019288 кл. С 01 B 31/16, опубл. 15.09.94 г.), имел в аналогичных условиях испытания поглотительную способность по парам ртути 5,7 мас.%.

Таким образом, предложенный способ позволяем изготавливать хемосорбент, имеющий поглотительную способность по парам ртути на 54-150% выше, чем у полученного по известному способу.

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

1. Способ получения хемосорбента, включающий импрегнирование активного угля раствором неорганической соли, термообработку и рассев гранул, отличающийся тем, что в качестве неорганической соли используют хлорид железа (III), импрегнирование ведут при температуре 18-29°С при соотношении уголь:раствор=1:(0,66-0,90), а термооработку осуществляют при температуре 100-109°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация хлорида железа (III) в растворе составляет 45-86 г/л.