RU2046013C1

RU2046013C1 - Carbomineral composite sorbent

Info

Publication number: RU2046013C1
Application number: RU93009336A
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Челищев
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Экос"
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: sorbent contains activated carbon in the occluded state in secondary pores of natural aluminum silicate sorbent with the following ratios of the ingredients (mass): natural aluminum silicate 50-90 and activated carbon 10-50. The sorbent is produced by the method of pyrolysis of combustible material in the presence of a heat-resistant porous aluminum silicate carrier agent at 550-1,050 C. The sorbent is modified by way of treatment with aqueous solutions of mineral acids, salts, or alkali (concentration 1-10 mass). The effective radius of pores of the sorbent is

, and its Y- butane specific surface is 1000-3000 m²/g.. EFFECT: simpler method; higher efficiency. 5 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к композиционному алюмосиликатному сорбенту с углеродом, окклюдированным во вторичных порах алюмосиликата, и способу его получения и модифицирования. The invention relates to a composite aluminosilicate sorbent with carbon occluded in the secondary pores of the aluminosilicate, and a method for its preparation and modification.

Известен композиционный угольно-алюмосиликатный сорбент, представляющий собой механическую смесь природного цеолита и активированного угля (заявка Японии N 63-248, кл. А 242, 3/16, 1988). Known composite carbon-aluminosilicate sorbent, which is a mechanical mixture of natural zeolite and activated carbon (Japanese application N 63-248, class A 242, 3/16, 1988).

Недостаток угольно-цеолитового сорбента -механическое смешивание ингредиентов, определяющее отсутствие взаимодействия между угольной и алюмосиликатной составляющей, а также приводящее к разделению и рассланцеванию ингредиентов при хранении и транспортировке. The disadvantage of the carbon-zeolite sorbent is the mechanical mixing of the ingredients, which determines the absence of interaction between the coal and aluminosilicate component, and also leads to the separation and shale of the ingredients during storage and transportation.

Известны карбоминеральные сорбенты и способы их получения, включающие пиролиз органического материала на поверхности неорганических оксидов [1, 2]
Недостатки известных сорбентов невысокая удельная поверхность и малая пористость, ограниченная область применения.Known carbomineral sorbents and methods for their preparation, including pyrolysis of organic material on the surface of inorganic oxides [1, 2]
The disadvantages of the known sorbents are low specific surface area and low porosity, limited scope.

Известны корбоминеральные сорбенты и способы их получения, основанные на смещении глинистых минералов с органическим веществом с последующей термообработкой смеси [3, 4, 5]
У таких сорбентов удельная поверхность и пористость выше, однако все же недостаточна для ряда сфер их использования.Known sorbent mineral sorbents and methods for their preparation, based on the displacement of clay minerals with organic matter, followed by heat treatment of the mixture [3, 4, 5]
For such sorbents, the specific surface area and porosity are higher, but still insufficient for a number of areas of their use.

Известен карбоминеральный сорбент, содержащий природный цеолит и углерод, а также способ его получения, включающий смешение цеолита с органическим веществом фурорураном, и последующую двухстадийную термообработку материала [6]
Недостаток известного материала ограниченная сфера его применения (для очистки газов от SO₂). Недостаток способа его сложность из-за двухстадийной термообработки: вначале ведут карбонизацию смеси, а затем активацию в токе диоксида углерода.Known carbomineral sorbent containing natural zeolite and carbon, as well as a method for its preparation, comprising mixing the zeolite with organic matter furororan, and the subsequent two-stage heat treatment of the material [6]
The disadvantage of this material is the limited scope of its application (for the purification of gases from SO ₂ ). The disadvantage of this method is its complexity due to the two-stage heat treatment: first, the mixture is carbonized and then activated in a stream of carbon dioxide.

Цель изобретения создание композиционного карбоминерального сорбента широкого спектра использования, включая такие отрасли, как очистка газов, технологических вод, катализ, радиохимия и пр. обладающего высокой пористостью и механической прочностью. The purpose of the invention is the creation of a composite carbomineral sorbent with a wide range of uses, including industries such as purification of gases, process water, catalysis, radiochemistry, etc. with high porosity and mechanical strength.

Поставленная цель достигается композиционным карбоминеральным сорбентом, содержащим природную пористую цеолитовую и/ли опал кристаболитовую породу и углерод, окклюдированный в порах при следующем соотношении ингредиентов, мас. цеолитовая и/или опал кристаболитовая порода 50-90; углерод 50-10. The goal is achieved by a composite carbomineral sorbent containing natural porous zeolite and / or opal cristabolite rock and carbon occluded in the pores in the following ratio of ingredients, wt. zeolite and / or opal cristabolite rock 50-90; carbon 50-10.

Сорбент характеризуется эффективным радиусом пор 10-100

и удельной поверхностью по Н-бутану 1000-3000 м²/г.Sorbent is characterized by an effective pore radius of 10-100

and a specific surface area for N-butane of 1000-3000 m ² / g.

Поставленная цель достигается также предложенным способом получения карбоминерального сорбента, включающим смешивание цеолитовой и/или опал кристаболитовой породы, характеризующейся концентрацией пор 0,1-0,5 м³ при эквивалентном радиусе пор 500-2000

и удельной поверхностью по Н-бутану 500-1000 м²/г, с горючим материалом, выбранным из группы каменный уголь, тяжелые фракции нефти, торф, древесина, и последующую термообработку смеси при 550-1050^оС.This goal is also achieved by the proposed method for producing carbomineral sorbent, including mixing zeolite and / or opal cristabolite rocks, characterized by a pore concentration of 0.1-0.5 m ³ with an equivalent pore radius of 500-2000

and a specific surface area for N-butane of 500-1000 m ² / g, with a combustible material selected from the group of coal, heavy oil fractions, peat, wood, and subsequent heat treatment of the mixture at 550-1050 ^about C.

После термообработки сорбент можно дополнительно модифицировать путем его отработки водными растворами минеральных кислот, солей или щелочей или последовательной отработки указанными реагентами с концентрацией их в растворе 1-10 мас. After heat treatment, the sorbent can be further modified by working it out with aqueous solutions of mineral acids, salts or alkalis, or sequentially working off with the indicated reagents with a concentration of 1-10 wt.

Особенностью предложенного способа является то, что при пиролизе органического материала смешанного с алюмосиликатом, обладающим вышеуказанными характеристиками, происходит разжижение углеродной составляющей и оклюзия во вторичных порах алюмосиликатного носителя органической составляющей твердого топлива с его последующим коксованием. Дальнейшее модифицирование путем кислотной, солевой или щелочной обработки позволяет очистить сорбент от вредных примесей и улучшить его пористую структуру. A feature of the proposed method is that during the pyrolysis of organic material mixed with aluminosilicate having the above characteristics, the carbon component is liquefied and the organic component of the solid fuel is occluded in the secondary pores of the aluminosilicate carrier, followed by coking. Further modification by acid, salt or alkaline treatment allows you to clean the sorbent from harmful impurities and improve its porous structure.

П р и м е р 1. Композиционный сорбент состоит из цеолитовой породы и активированного угля при следующих соотношениях ингредиентов, мас. природный алюмосиликатный сорбент 56; активированный уголь 44. PRI me R 1. Composite sorbent consists of zeolite rock and activated carbon in the following ratios of ingredients, wt. natural aluminosilicate sorbent 56; activated carbon 44.

Эффективный радиус пор 75

, удельная поверхность по бутану 2500 м².Effective pore radius 75

, specific surface area for butane 2500 m ² .

Сорбент получен путем пиролиза при температуре 750^оС, гранулированной смеси цеолитовой породы с содержанием 60% клиноптилолита. Эффективный радиус пор 400

концентрация пор 0,3, S _уд.900 м² и верхового торфа с зольностью 3,2 мас. Обработан 3%-ным раствором соляной кислоты. Сорбционная емкость по хлорорганическим соединениям 1,6 мг ˙экв/г.The sorbent is prepared by pyrolysis at 750 ^{° C,} granulated mixture of zeolite rock with a content of 60% clinoptilolite. Effective pore radius 400

the pore concentration of 0.3, S _beats. 900 m ² and peat with an ash content of 3.2 wt. Treated with 3% hydrochloric acid. Sorption capacity for organochlorine compounds 1.6 mg мг eq / g.

П р и м е р 2. Композиционный сорбент получен из опал-кристабалита, трепела (цеолит-клиноптилолит), 70 мас. 18 мас. 12 мас. монтмориллонита и коксующегося каменного угля. Сорбен содержит, мас. природный алюмосиликатный сорбент 62; активированный уголь 38. Эффективный радиус 80

, удельная поверхность 2300 м².PRI me R 2. Composite sorbent obtained from opal cristabalite, Tripoli (zeolite-clinoptilolite), 70 wt. 18 wt. 12 wt. montmorillonite and coking coal. Sorben contains, by weight. natural aluminosilicate sorbent 62; activated carbon 38. Effective radius 80

, specific surface area 2300 m ² .

Сорбент получен путем пиролиза при температуре 850^оС вышеуказанного делочного трепела и коксующегося каменного угля с последующей обработкой 5%-ным раствором серной кислоты и 1%-ным раствором гидроксида натрия. Сорбционная емкость по сероуглероду 1,8 мг экв/г.Sorbent obtainable by pyrolysis at a temperature above 850 ^{° C} and rottenstone delochnogo coking coal followed by treatment with 5% solution of sulfuric acid and 1% sodium hydroxide. Sorption capacity for carbon disulfide of 1.8 mg equiv / g.

Остальные примеры сведены в таблицу. Other examples are tabulated.

В зависимости от особенностей состава исходного алюмосиликатного сорбента и твердого горючего материала, а также от условий проведения пиролиза, активирова- ния и модифицирования могут быть получены сорбенты с различными свойствами. Основными областями применения нового сорбента является очистка газовых выбросов и сточных вод от токсичных органических и хлорорганических веществ, а также водоподготовка технической воды. Особое значение новый композиционный сорбент может иметь при очистке сточных вод от радионуклидов и тяжелых металлов, присутствующих в виде катионных комплексов. За счет использования чистых видов исходного сырья и модифицирования промежуточного материала получают экологически чистый сорбент, пригодный для использования в процессах очистки питьевой воды. Depending on the composition of the starting aluminosilicate sorbent and solid combustible material, as well as on the conditions of pyrolysis, activation, and modification, sorbents with different properties can be obtained. The main areas of application of the new sorbent are the purification of gas emissions and wastewater from toxic organic and organochlorine substances, as well as the treatment of industrial water. The new composite sorbent may be of particular importance in the treatment of wastewater from radionuclides and heavy metals present in the form of cationic complexes. Through the use of pure types of feedstock and the modification of the intermediate material, an environmentally friendly sorbent is obtained suitable for use in drinking water treatment processes.

Claims

1. A composite carbomineral sorbent containing natural aluminosilicate and carbon, characterized in that it contains porous peolitic and / or opal-cristabolite rock as aluminosilicate, the carbon being occluded in the pores in the following ratio of ingredients, wt.

Zeolite and / or opal-cristabolite rock 50 90
Carbon 10 50
while the sorbent is characterized by effective pore radii of 10 100

and specific surface area for N-butane 1000 3000 m ² / g.

2. A method of producing a composite carbomineral sorbent, comprising mixing aluminosilicate with a carbon-containing material and heat treatment, characterized in that the zeolite and / or opal-cristaballite porous rock is mixed with a combustible material selected from the group of coal, heavy oil fractions, peat, wood and heat treatment lead at 550 1050 ^o C.

3. The method according to p. 2, characterized in that the use of zeolite and / or opal-cristaballite rock, characterized by a pore concentration of 0.1 to 0.5 m ³ / g with an equivalent pore radius of 500-2000

and specific surface area according to N-butane 500 1000 m ² / g.

4. The method according to PP. 2 and 3, characterized in that after heat treatment, the sorbent is further modified by treatment with aqueous solutions of mineral acids, or mineral salts, or alkalis, or by sequential treatment with these reagents with a concentration of 1 to 10 wt.