Способ получения активного угля из соломы

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых для очистки вод, а также для извлечения ценных компонентов из технологических растворов. Предложен способ получения активного угля из соломы льна. Способ включает дробление соломы льна, ее карбонизацию при 700-750°С, активацию при 860-890°С углекислым газом, подаваемым с расходом 2-4 кг на 1 кг карбонизованного продукта, и измельчение целевого продукта. Изобретение обеспечивает повышение адсорбционной активности угля при извлечении церия из водных растворов до 52-75 мг/г. 3 пр.

 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей (АУ), применяемых в очистке питьевой и сточной воды, а также для извлечения ценных компонентов из технологических растворов.

Известен способ получения АУ из растительного сырья путем его измельчения, просеивания, сушки и пропитки раствором хлорида цинка в массовом соотношении сырья к хлориду цинка 1:(1-4) с последующей сушкой и химической активацией в условиях вакуума со скоростью подъема температуры 5-15°С/мин до 400-450°С с выдержкой при конечной температуре 1 час, после чего проводят отмывку химического активатора (ZnCl2) последовательно кислотой и водой и осуществляют окончательную сушку продукта (см. патент Univ Central South №101497493, опубликованный 05.08.2009 г., кл. С01В 31/00; С01В 31/12).

Недостатком известного способа является сложность проведения технологического процесса и образование большого объема сточных вод.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля из соломы крестоцветных масличных культур, включающий дробление исходной соломы, ее карбонизацию, активацию водяным паром и измельчение, отличающийся тем, что перед карбонизацией измельченные куски опрессовывают в брикеты при давлении 500-1200 кг/см2, карбонизацию ведут со скоростью подъема температуры 1-4°С/мин до конечной температуры 700-750°С, а активацию осуществляют при температуре 820-840°С, причем используют солому крестоцветных масличных культур с содержанием углерода в сухом веществе 38-40 масс. % (см. патент РФ №2562984 кл. С01В 31/08, опубликованный 10.09.2015 г.).

Недостатком прототипа является низкая адсорбционная активность получаемого активного угля при извлечении из водных растворов редкоземельного элемента церия (Се).

Техническим результатом (целью изобретения) является повышение адсорбционной активности получаемого активного угля по извлечению церия из водных растворов.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом, включающим дробление исходной соломы, ее карбонизацию при 700-750°С, активацию и измельчение, отличающимся тем, что в качестве соломы используют солому льна, а активацию осуществляют при температуре 860-890°С углекислым газом, подаваемым с расходом 2-4 кг на 1 кг карбонизованного продукта.

Отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что в качестве соломы используют солому льна, а активацию осуществляют при температуре 860-890°С углекислым газом, подаваемым с расходом 2-4 кг на 1 кг карбонизованного продукта.

Из научно-технической и патентной литературы авторам не известен способ получения АУ, в котором в качестве соломы используют солому льна, а активацию осуществляют при температуре 860-890°С углекислым газом, подаваемым с расходом 2-4 кг на 1 кг карбонизованного продукта.

Для понимания цели заявленного технического решения следует сказать, что редкоземельные элементы (лантаноиды) находятся в перерабатываемом гидрометаллургическими методами минеральном сырье в малых концентрациях и, как правило, совместно с другими металлами. Поэтому важно получить такой АУ, который бы эффективно извлекал тот или иной редкоземельный элемент.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: солома льна, в отличие от других видов соломы, имеет плотную и прочную структуру, что предполагает развитие в таком углеродосодержащем материале большого количества кристаллитов - зародышей микропор. Использование для их вскрытия при активации более «мягкого» окислителя - углекислого газа (СО2) по реакции

Ств+CO2=2СО↑

позволяет увеличить долю микропор в общем суммарном объеме пор, а с другой стороны, обеспечивает их одинаковую эквивалентную ширину, что в конечном итоге способствует эффективному поглощению именно ионов церия из раствора.

Способ осуществляют следующим образом. Берут солому льна, измельчают ее на куски длиной 1-3 см, загружают их в ретортную (или вращающуюся) печь и карбонизуют в атмосфере СО2 со скоростью подъема температуры 3-8°С/мин до конечной температуры 700-750°С. Затем, после выдержки в течение 10-15 мин, поднимают температуру до 860-890°С и переводят печь в режим активации. Активацию осуществляют углекислым газом, подавая его с расходом 2-4 кг на 1 кг карбонизованного продукта. Активацию ведут до обгара 30-50% масс., что обеспечивает развитие суммарного объема пор до 1,8-2,1 см3/г и объема тонких микропор до объема 0,15 см3/г.

По завершении процесса реторту охлаждают, выгружают из нее полученный АУ, проводят его измельчение на шаровой или дисковой мельнице до размера частиц <100 мкм. Полученный АУ отправляют на определение адсорбционной активности по церию.

Готовят модельный раствор хлорида церия объемом 100 мл с концентрацией 0,05 г/л. Затем в раствор вводят дозу АУ, равную 2 г, и осуществляют контакт угля с раствором в течение 30 мин. при постоянном перемешивании. Адсорбционную активность АУ по церию определяют по формуле

где а - адсорбционная способность АУ, мг/г;

Сисх - исходная концентрация церия, мг/л;

Сост - остаточная концентрация церия, мг/л;

m - масса навески АУ, г.

Саму концентрацию церия в растворе определяют методом индукционно-связанной плазмы.

Полученный АУ имел адсорбирующую активность по церию 52-75 мг/г.

Пример 1. Берут 100 г соломы льна, режут на куски длиной 1-3 см, загружают их в стальную реторту, которую закрывают крышкой с отводами, и помещают в электрическую печь типа СШОЛ-116. Подают в реторту углекислый газ для создания инертной атмосферы и начинают нагрев реторты со скоростью подъема температуры 5°С/мин до конечной температуры 700-750°С. Затем, после выдержки в течение 10-15 мин, поднимают температуру до 860°С и переводят реторту в режим активации, увеличивая подачу СO2 до расхода 2 кг на 1 кг карбонизованного продукта. Активацию ведут до обгара 40% масс. (время активации обычно 30-40 мин).

Затем реторту охлаждают до комнатной температуры, выгружают из нее полученный АУ, измельчают его на шаровой мельнице в течение 1 часа до размера частиц <100 мкм. Полученный порошковый АУ направляют на определение его адсорбционной активности по церию.

Адсорбционная активность полученного в примере 1 активного угля по церию составила 52 мг/г.

Пример 2. Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что активацию осуществляют при температуре 890°С при расходе CO2, равном 4 кг на 1 кг карбонизованного продукта.

Адсорбционная активность полученного активного угля по церию составила 67 мг/г.

Пример 3. Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что активацию осуществляют при температуре 875°С при расходе CO2, равном 3 кг на 1 кг карбонизованного продукта.

Адсорбционная активность полученного активного угля по церию составила 75 мг/г.

Адсорбционная активность АУ, полученного по способу, изложенному в прототипе (патент РФ №2562984), составила 27 мг/г.

В результате экспериментов было установлено влияние режимных параметров активации на достижение цели изобретения. Так, если температура активации снижается ниже 860°С, значительно увеличивается время активации, т.к. углекислый газ является менее реакционно-способным активатором по сравнению с водяным паром, а при повышении температуры активации выше 890°С начинается развитие в АУ мезо- и макропор, слабо поглощающих ионы церия из раствора.

Расход активатора - углекислого газа - в случае его снижения менее 2 кг на 1 кг карбонизованного продукта приводит к развитию очень тонких микропор (<0,6 нм), что вследствие «ситового» эффекта ухудшает адсорбцию церия. С другой стороны, увеличение расхода углекислого газа свыше 4 кг на 1 кг карбонизованного продукта повышает поверхностный обгар и снижает резко долю микропор в активном угле.

Таким образом 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 характеристик заявленного технического решения.

Способ получения активного угля из соломы, включающий дробление исходной соломы, ее карбонизацию при 700-750°C, активацию и измельчение, отличающийся тем, что в качестве соломы используют солому льна, а активацию осуществляют при температуре 860-890°C углекислым газом, подаваемым с расходом 2-4 кг на 1 кг карбонизованного продукта.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии получения активного угля (АУ) на основе косточек плодов фруктовых деревьев и скорлупы орехов. Способ включает карбонизацию сырья, дробление, рассев карбонизата и парогазовую активацию.

Изобретение относится к применению активированных углеродных волокон в качестве адсорбента уремического токсина при пероральном введении. Изобретение относится к включающему активированные углеродные волокна адсорбенту для перорального введения для лечения или предупреждения болезней почек или осложнений диализа.
Изобретение относится к способу получения древесноугольного сорбента, которое может быть использовано для получения активных углей и углеродных сорбентов, используемых в сельском хозяйстве (животноводстве, птицеводстве, очистке почв, а также в качестве кормовой добавки).

Изобретение направлено на получение функционализированных углеродных нанотрубок, обладающих хорошей совместимостью с полимерными матрицами. Углеродные нанотрубки подвергают обработке в парах перекиси водорода при температуре от 80°С до 160°С в течение 1-100 ч.

Изобретение относится к получению активированного угля. Уголь получают путем карбонизации и последующей активации полимерных органических, сульфонированных исходных веществ.

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано при получении активированного угля. Способ активирования фракционированных по размеру угольных частиц осуществляется их непрерывной пересыпкой и взаимодействием с противоточным факелом в наклоненном относительно горизонтальной плоскости реакторе с нагревом, выделением и выжиганием летучих веществ, образованием и выводом из реактора смеси летучих веществ и продуктов сгорания, последующими пересыпкой и охлаждением противоточным потоком продуктов сгорания в наклоненном относительно горизонтальной плоскости охладителе и дожиганием летучих веществ и сбросом в атмосферу продуктов сгорания.

Изобретение относится к способу активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику, отличающийся тем, что факельный нагрев осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а продукты неполного сгорания и нагретые частицы угля вводят в вертикальные инверторные кольцевые реакторы, в которых вначале организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках с продувкой факелов тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям.

Изобретение относится к высокоэффективным адсорбентам на основе активированного угля с высокой пористостью, представленной мезо- и макропорами, имеющим форму отдельных зерен активированного угля, где по меньшей мере, 55% общего объема пор высокоэффективных адсорбентов составляют поры (то есть, мезо- и макропоры) диаметром более 20 Å, при этом адсорбенты характеризуются мерой центра распределения диаметра пор более 25 Å, обладают удельной поверхностью, измеренной методом БЭТ, по меньшей мере, 1250 м 2/г, йодным числом 1250-2100 мг/г, и получены из гранул сульфонированных поперечносшитых дивинилбезолом полистиролов путем карбонизации и двухстадийной активации.
Изобретение относится к получению сферического активированного угля. .
Изобретение относится к способу получения активированных углей (АУ) на основе антрацита. .

Изобретение направлено на получение углеродных материалов с развитой поверхностью и пористостью. Согласно изобретению исходное вещество, представляющее собой смесь водорастворимой фенолформальдегидной смолы, углевода и графеновых нанопластинок, подвергают термообработке при температуре до 300°C.

Изобретение относится к процессам регенерации адсорбентов. Предложен способ регенерации отработанного активного угля.

Изобретение относится к получению активных углей. Способ получения углеродного сорбента включает карбонизацию и последующую активацию сырья в виде промышленного текстолита.
Изобретение относится к получению активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов. Способ получения активного угля включает карбонизацию рисовой шелухи, активацию водяным паром и охлаждение.
Изобретение относится к технологии получения активных углей на основе скорлупы орехов и косточек плодов, которые могут быть использованы для очистки питьевой воды, а также различных жидкостей и растворов.
Изобретение относится к получению активных углей. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение углеродсодержащего сырья, его пропитку серной кислотой, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул водяным паром.

Изобретение относится к углеродным сорбентам. Предложено применение активированного угля, пропитанного оксидом цинка, для повышения селективности по отношению к цианиду водорода (HCN).

Изобретение относится к получению активных углей. Способ получения угля включает измельчение соломы на куски размером 1-10 см, карбонизацию, активацию водяным паром и охлаждение.

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности. Установка содержит вертикальную реторту (1), имеющую зоны сушки (3), пиролиза (6), охлаждения (8), накопления (2), активирования древесного угля (7), изолированные между собой шиберными заслонками (35, 36, 37, 38, 39).

Изобретение относится к области химической переработки древесины, в частности к способу получения микропористых углеродных сорбентов. Способ получения активного угля включает смешивание измельченной исходной или предварительно термообработанной при 280-350°C бересты с гидроксидом калия, взятым либо в твердом виде либо в виде раствора, карбонизацию при 600-800°C в атмосфере аргона, отмывку полученного продукта до нейтрального pH и сушку.
Изобретение относится к способам получения активированного угля. Способ получения активированного модифицированного угля из косточек плодов и скорлупы орехов заключается в том, что предварительно высушенное исходное сырье при температуре 200-250°С пропитывают насыщенным раствором мочевины или тиомочевины в количестве 5-10 мас.% по отношению к исходному сырью и подвергают карбонизации в интервале температур 600-750°С. Полученный материал дробят до фракции 0,8-1,6 мм. Отсев менее 0,8 мм измельчают до фракции с размером частиц порошка менее 0,05 мм с получением осветляющего активированного угля. Основную фракцию активируют водяным паром при температуре 800-850°С в течение 1,5-2 часов. Изобретение обеспечивает получение упрочненных гранул активного угля, обладающего повышенной сорбционной емкостью в отношении нефтепродуктов и органических соединений. 2 пр.
Наверх