RU2140879C1 - Method of separation of aromatic compounds from aqueous solutions - Google Patents
Method of separation of aromatic compounds from aqueous solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2140879C1 RU2140879C1 RU98119219A RU98119219A RU2140879C1 RU 2140879 C1 RU2140879 C1 RU 2140879C1 RU 98119219 A RU98119219 A RU 98119219A RU 98119219 A RU98119219 A RU 98119219A RU 2140879 C1 RU2140879 C1 RU 2140879C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- desorption
- organic compounds
- sibunit
- aqueous solutions
- layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 title claims 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 11
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 abstract 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 17
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 9
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 6
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000002490 anilino group Chemical group [H]N(*)C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области синтеза и переработки органических соединений в части применения процессов сорбционного выделения органических соединений из разбавленных водных растворов, в частности из сточных вод химических предприятий, и может быть использовано в отраслях промышленности, связанных с процессами очистки сточных вод. The invention relates to the field of synthesis and processing of organic compounds in terms of application of the processes of sorption separation of organic compounds from dilute aqueous solutions, in particular from wastewater of chemical enterprises, and can be used in industries related to wastewater treatment processes
Органические соединения, содержащиеся в сточных водах химических предприятий, оказывают вредное, подчас необратимое, воздействие на экологическую обстановку, резко ухудшают качество питьевой воды. Актуальность проблемы обусловлена и потерей входящих в состав сточных вод органических соединений, часто дорогостоящих, извлечение которых позволяет увеличить производительность процессов, уменьшить потребление исходных веществ. Как правило, концентрация органических соединений в сточных водах невелика, ее порядок не превышает граммы на дм3, поэтому в процессе их извлечения очень важны такие технологические параметры, как полнота извлечения, энергозатраты, скорость проведения процесса.Organic compounds contained in the wastewater of chemical enterprises have a harmful, sometimes irreversible, impact on the environmental situation, and sharply worsen the quality of drinking water. The urgency of the problem is caused by the loss of organic compounds that are part of the wastewater, often expensive, the extraction of which allows to increase the productivity of processes, reduce the consumption of starting materials. As a rule, the concentration of organic compounds in wastewater is low, its order does not exceed grams per dm 3 , therefore, in the process of their extraction, technological parameters such as the completeness of extraction, energy consumption, and the speed of the process are very important.
Для выделения органических соединений из сточных вод используется ряд процессов: коалесценция, биологическая очистка, флокуляция, соосаждение. Эти методы имеют недостатки, связанные с использованием больших площадей, дорогостоящих реактивов, больших энергозатрат [Когановский А.М., Клименко Н.А., Левченко Т. М., Марутовский P.M., Рода И.Г. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М., Химия, 1983, 288 С.]. A number of processes are used to isolate organic compounds from wastewater: coalescence, biological treatment, flocculation, coprecipitation. These methods have disadvantages associated with the use of large areas, expensive reagents, large energy costs [Koganovsky AM, Klimenko NA, Levchenko TM, Marutovsky P.M., Roda IG Wastewater treatment and use in industrial water supply. M., Chemistry, 1983, 288 S.].
Наиболее эффективным в настоящее время является процесс сорбционного выделения органических соединений, включающий в себя стадии адсорбции таких соединений из водных растворов пористыми сорбентами с последующей десорбцией. При этом наиболее эффективными и часто применяемыми в мировой практике сорбентами являются пористые углеродные материалы [Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л. Химия, 1982, 168 С.]. The most efficient process at present is the sorption separation of organic compounds, which includes the stages of adsorption of such compounds from aqueous solutions by porous sorbents, followed by desorption. In this case, the most effective and often used in world practice sorbents are porous carbon materials [Smirnov A.D. Sorption water purification. L. Chemistry, 1982, 168 S.].
Для использования углеродных материалов в процессах водоочистки используются две основные технологические схемы. Первая - применение дисперсных углеродных сорбентов предполагает сжигание сорбента после однократного его насыщения органическими соединениями. Процесс не позволяет выделить сорбированные вещества, предполагает повышенный расход углеродных материалов [Подлеснюк В. В., Клименко В.А. Экстракционные методы регенерации адсорбентов. Химия и технология воды., 1988, т. 10, N 4, с. 303- 311]. For the use of carbon materials in water treatment processes, two main technological schemes are used. The first - the use of dispersed carbon sorbents involves the burning of the sorbent after it is once saturated with organic compounds. The process does not allow to isolate sorbed substances, suggests an increased consumption of carbon materials [Podlesnyuk V.V., Klimenko V.A. Extraction methods for the regeneration of adsorbents. Chemistry and water technology., 1988, v. 10, N 4, p. 303- 311].
Более перспективными являются процессы выделения органических соединений с использованием гранулированных сорбентов, но при этом возникает необходимость их регенерации и реактивации, поскольку сорбционная емкость любых пористых сорбентов ограничена [Адсорбция из растворов на поверхностях твердых тел. Под ред. Парфита Г. и Рочестера К. М., Мир, 1986, 488 С.]. The processes of separation of organic compounds using granular sorbents are more promising, but there is a need for their regeneration and reactivation, since the sorption capacity of any porous sorbents is limited [Adsorption from solutions on the surfaces of solids. Ed. Parfita G. and Rochester K.M., Mir, 1986, 488 S.].
Регенерация углеродных сорбентов может быть осуществлена прогревом в потоке пара, использованием растворителей, изменением кислотности растворов [Jankovska Н. , Sswiatkowski A., Chroma., J. Active Carbon; Ellis Horwood Ltd. And Wydawnictwa Naukowo-Techniczne: Warsaw, 1991.]. The regeneration of carbon sorbents can be carried out by heating in a steam stream, using solvents, changing the acidity of the solutions [Jankovska N., Sswiatkowski A., Chroma., J. Active Carbon; Ellis Horwood Ltd. And Wydawnictwa Naukowo-Techniczne: Warsaw, 1991.].
Реактивация гранулированных углеродных материалов предполагает их прокаливание при температурах до 700-1000oC, при этом происходят значительные потери сорбента за счет обгара (до 10-20% за цикл) и механического истирания, а также полная потеря сорбированных веществ [Табунщиков Н.Г., Слободян В. В. Адсорбенты и адсорбционные процессы в решении проблемы охраны природы. Материалы Всесоюзного совещания. Кишинев, Штиинца, 1986, стр. 36-38].Reactivation of granular carbon materials involves calcining them at temperatures up to 700-1000 o C, with significant losses of sorbent due to burning (up to 10-20% per cycle) and mechanical abrasion, as well as a complete loss of sorbed substances [Tabunshchikov N.G. , Slobodian V.V. Adsorbents and adsorption processes in solving the problem of nature conservation. Materials of the All-Union meeting. Chisinau, Shtiintsa, 1986, pp. 36-38].
Наиболее близким является метод, описанный в [Bercic G., Leveс J., Pintar A. Desorption of Phenol from Activated Carbon by hot water regeneration. Desorption Isotherms. Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35,4619-4625] и предполагающий проведение после стадии адсорбции органических соединений из воды, их десорбцию горячей водой при температуре выше 100oC и повышенном давлении. В работе использовался углеродный сорбент Filtrasorb F-400 фирмы Chemviron. Недостатками метода являются необходимость использования дорогостоящих установок, рассчитанных на высокое давление, большой объем и сравнительно низкая концентрация растворов органических соединений, получаемых после проведения десорбции.The closest is the method described in [Bercic G., Levec J., Pintar A. Desorption of Phenol from Activated Carbon by hot water regeneration. Desorption Isotherms. Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35.4619-4625] and involving the post-stage adsorption of organic compounds from water, their desorption by hot water at temperatures above 100 o C and high pressure. We used a carbon sorbent Filtrasorb F-400 from Chemviron. The disadvantages of the method are the need to use expensive plants designed for high pressure, large volume and relatively low concentration of solutions of organic compounds obtained after desorption.
Изобретение решает задачу выделения органических соединений из водных растворов методом многократного проведения процессов адсорбции и десорбции этих соединений с использованием специальных гранулированных углеродных материалов. The invention solves the problem of the separation of organic compounds from aqueous solutions by repeatedly carrying out the processes of adsorption and desorption of these compounds using special granular carbon materials.
Задача решается тем, что в качестве адсорбента используют углеродный материал (имеющий название Сибунит), содержащий сажу, покрытую слоем пироуглерода и, имеющего объем пор 0.2-1.7 см3/г, толщину слоя пироуглерода 100-10000 при радиусе кривизны слоя 100-10000 , истинная плотность такого носителя составляет 1.8-2.1 г/см3, рентгеновская плотность 2.112-2.236 г/см3, распределение пор в слое углерода по размерам имеет один или два максимума в области 40-2000 [Пат. США N 4978649, C 01 B 31/10, опубл. 18.12.90].The problem is solved in that a carbon material (called Sibunit) is used as an adsorbent, containing carbon black coated with a layer of pyrocarbon and having a pore volume of 0.2-1.7 cm 3 / g, the thickness of the pyrocarbon layer is 100-10000 when the radius of curvature of the layer is 100-10000 , the true density of such a carrier is 1.8-2.1 g / cm 3 , the x-ray density is 2.112-2.236 g / cm 3 , the pore size distribution of the carbon layer has one or two maxima in the region of 40-2000 [Pat. U.S. N 4,978,649, C 01 B 31/10, publ. 12/18/90].
Регенерацию адсорбента проводят перегретым водяным паром при 120-200oC или термически потоком воздуха при 100-500oC. Структура носителя обуславливает высокую механическую прочность (до 300 кг/см3), термическую устойчивость и химическую инертность.The regeneration of the adsorbent is carried out with superheated steam at 120-200 o C or thermally by an air stream at 100-500 o C. The structure of the carrier determines high mechanical strength (up to 300 kg / cm 3 ), thermal stability and chemical inertness.
Отличительной чертой, определяющей более высокие эксплуатационные характеристики Сибунита по сравнению с активированными углями, является его строение: каркас гранул составляют цепи кристаллитовов графита, которые образуют упорядоченную жесткую структуру, аналогичную структуре цепей в полимерах. Пористая структура Сибунита представлена главным образом мезо- и макропорами (до 90% от общего объема пор) при малом удельном объеме микропор. В традиционных сорбентах основной объем пор приходится на микропоры, что приводит к повышению сорбционной емкости сорбента. Однако, предлагаемый материал за счет отсутствия микропор и связанной с этим его способностью к регенерации в сравнительно мягких условиях позволяет значительно удешевить процессы адсорбционного выделения органических соединений, увеличить продолжительность работы адсорберов без регенерации адсорбента или совсем исключить эту стадию. Процесс термической десорбции при использовании Сибунита может быть проведен при температурах, лишь незначительно превышающих температуру кипения или возгонки сорбированных веществ, поэтому органические соединения не претерпевают химических превращений и могут быть повторно использованы. A distinctive feature that determines the higher performance characteristics of Sibunit in comparison with activated carbons is its structure: the granule skeleton is composed of graphite crystallite chains, which form an ordered rigid structure similar to the chain structure in polymers. The porous structure of Sibunit is mainly represented by meso- and macropores (up to 90% of the total pore volume) with a small specific micropore volume. In traditional sorbents, the main pore volume is micropores, which leads to an increase in the sorption capacity of the sorbent. However, the proposed material due to the lack of micropores and its ability to regenerate under relatively mild conditions can significantly reduce the cost of adsorption processes of organic compounds, increase the duration of the adsorbers without regenerating the adsorbent, or completely eliminate this stage. The process of thermal desorption using Sibunit can be carried out at temperatures that are only slightly higher than the boiling point or sublimation of sorbed substances; therefore, organic compounds do not undergo chemical transformations and can be reused.
Образцы углеродного носителя представляют собой сферические гранулы размером 0.5-4.0 мм, состоящие на 99% из углерода (остальное - водород, кислород, минеральные примеси). Удельная поверхность материала достигает 600 м2/г (по фенолу) и насыпной плотностью 0.4-0.6 г/см3. Характеристики используемых образцов Сибунита приведены в таблице (см. в конце описания).Samples of the carbon carrier are spherical granules 0.5-4.0 mm in size, consisting of 99% carbon (the rest is hydrogen, oxygen, mineral impurities). The specific surface of the material reaches 600 m 2 / g (according to phenol) and a bulk density of 0.4-0.6 g / cm 3 . The characteristics of the used Sibunit samples are given in the table (see the end of the description).
Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются использование углеродного материала Сибунит с указанными выше параметрами и условия десорбции сорбированных веществ. Distinctive features of the invention are the use of the carbon material Sibunit with the above parameters and the conditions for the desorption of sorbed substances.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Демонстрирует сорбционные характеристики предлагаемого материала Сибунит в процессе выделения анилина из его водных растворов путем проведения периодического процесса адсорбция-десорбция, в сравнении с активированным углем. Example 1. Demonstrates the sorption characteristics of the proposed material Sibunit in the process of separation of aniline from its aqueous solutions by conducting a periodic adsorption-desorption process, in comparison with activated carbon.
В трубчатый стеклянный реактор диаметром 0.8 см помещают 1 г Сибунита S2 с объемом пор 1.54 см3/г и максимумом в распределении пор 2000 . В реактор перистальтическим насосом подают раствор анилина в воде с концентрацией 0.4 г/дм3. Скорость подачи - 0.5 дм3/час, общий объем очищаемого раствора - 0.5 дм3, температура - 20oC. Концентрацию анилина после окончания процесса адсорбции измеряют методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Десорбцию проводят путем нагревания реактора до температуры 250oC в потоке воздуха (50 мл/мин). Пары десорбированного анилина охлаждают водяным холодильником и собирают в приемник. Время проведения десорбции - 1 час. После окончания процесса реактор охлаждают до комнатной температуры (20oC) и цикл адсорбция-десорбция повторяют. Результаты измерения адсорбционной емкости Сибунита в зависимости от числа проведенных циклов приведены на фиг. 1. Для сравнения на рисунке показаны адсорбционные свойства активированного угля АДГ-84, измеренные в полностью аналогичных условиях.In a tubular glass reactor with a diameter of 0.8 cm, 1 g of Sibunit S2 is placed with a pore volume of 1.54 cm 3 / g and a maximum pore distribution of 2000 . An aniline solution in water with a concentration of 0.4 g / dm 3 is fed into the reactor by a peristaltic pump. The feed rate is 0.5 dm 3 / h, the total volume of the solution to be purified is 0.5 dm 3 , the temperature is 20 o C. The concentration of aniline after the end of the adsorption process is measured by high performance liquid chromatography (HPLC). Desorption is carried out by heating the reactor to a temperature of 250 o C in an air stream (50 ml / min). Vapor of desorbed aniline is cooled with a water cooler and collected in a receiver. The desorption time is 1 hour. After the end of the process, the reactor is cooled to room temperature (20 o C) and the adsorption-desorption cycle is repeated. The results of measuring the adsorption capacity of Sibunit depending on the number of cycles carried out are shown in FIG. 1. For comparison, the figure shows the adsorption properties of ADG-84 activated carbon, measured under completely similar conditions.
Как видно из рисунка, первоначально высокая сорбционная емкость активированного угля быстро падает с ростом числа проведенных сорбционных циклов. Адсорбционная емкость материала Сибунит остается практически неизменной после 25 циклов. За время опыта углем АДГ-84 было поглощено из раствора 0.660 г анилина, Сибунитом - 0.830 г. При этом в приемнике установки после десорбции с Сибунита было собрано 0.800 г анилина, т.е. практически весь сорбированный Сибунитом из раствора анилин. Общий объем раствора в приемнике составил 1.6 мл. Раствор состоит из двух фаз: нижняя - анилин, верхняя - его насыщенный водный раствор. Такой раствор, в случае извлечения анилина из сточных вод производства анилина, может быть перегружен непосредственно в производственный цикл. As can be seen from the figure, the initially high sorption capacity of activated carbon rapidly decreases with increasing number of sorption cycles. The adsorption capacity of the Sibunit material remains almost unchanged after 25 cycles. During the experiment, ADG-84 was absorbed from a solution of 0.660 g of aniline with coal, 0.830 g of Sibunit, while 0.800 g of aniline was collected in the receiver of the apparatus after desorption from Sibunit almost all of Sibunit sorbed from aniline solution. The total volume of solution in the receiver was 1.6 ml. The solution consists of two phases: the lower one is aniline, the upper one is its saturated aqueous solution. Such a solution, in the case of extraction of aniline from wastewater from the production of aniline, can be loaded directly into the production cycle.
Пример 2. Демонстрирует кинетические характеристики предлагаемого материала Сибунит в процессе адсорбции анилина и возможность проведения десорбции перегретым паром. Example 2. Demonstrates the kinetic characteristics of the proposed material Sibunit in the process of adsorption of aniline and the possibility of desorption by superheated steam.
К навескам Сибунита S1 (объем пор 0.21 см3/г, максимум в распределении пор 200 массой от 0.1 до 1 г добавляют по 10 мл раствора анилина с концентрацией 0.4 г/дм3, реакционные сосуды энергично встряхивают и методом ВЭЖХ периодически измеряют концентрацию анилина над сорбентом. Десорбцию сорбированного анилина проводят перегретым паром при t=200oC в течение 1 часа. Для этого пар дополнительно нагревают до 200oC и подают в реактор с сорбентом, насыщенным анилином.Sibunit S1 sample (pore volume 0.21 cm 3 / g, maximum in
Результаты кинетических измерений приведены на фиг. 2. The results of kinetic measurements are shown in FIG. 2.
Как видно из рисунка, при использовании Сибунита происходит быстрое установление сорбционных равновесий в растворах. При этом концентрация анилина в растворе в случае использования навески в 1 г Сибунита составляет величины менее 0.001 г/дм3. После десорбции анилина перегретым паром приведенные на рисунке кинетические кривые были воспроизведены с разбросом, не превышающим 5%, т.е. с точностью, определяемой точностью хроматографического анализа.As can be seen from the figure, when using Sibunit, the sorption equilibria in solutions are rapidly established. The concentration of aniline in solution in the case of using a sample of 1 g of Sibunit is less than 0.001 g / DM 3 . After desorption of aniline by superheated steam, the kinetic curves shown in the figure were reproduced with a spread not exceeding 5%, i.e. with accuracy determined by the accuracy of chromatographic analysis.
Таким образом, предлагаемый углеродный материал может быть использован в высокопроизводительных системах выделения анилина из растворов с коротким периодом проведения циклов адсорбция-десорбция. При этом для десорбции может быть использован перегретый пар, а потерь адсорбированного соединения не происходит. Thus, the proposed carbon material can be used in high-performance systems for the separation of aniline from solutions with a short period of adsorption-desorption cycles. In this case, superheated steam can be used for desorption, and losses of the adsorbed compound do not occur.
Пример 3. Демонстрирует возможность термической регенерации Сибунита при высоких температурах. Example 3. Demonstrates the possibility of thermal regeneration of Sibunit at high temperatures.
Образец Сибунита S3 (объем пор 1.6 см3/г, максимум в распределении пор 1500 массой 1 г насыщают анилином, как описано в примере 1, в проточном трубчатом реакторе. Процесс десорбции проводят нагреванием в потоке воздуха (50 мл/мин) при температуре 500oC в течение 30 минут. После охлаждения реактора до 20oC процесс адсорбции повторяют. В первом цикле адсорбции было сорбировано 0.040 г анилина/ г, во втором - после регенерации - 0.038. В сумме после двух циклов выделено 0.072 г анилина.Sibunit S3 sample (pore volume 1.6 cm 3 / g, maximum in pore distribution 1500 a mass of 1 g is saturated with aniline, as described in example 1, in a flow tube reactor. The desorption process is carried out by heating in an air stream (50 ml / min) at a temperature of 500 o C for 30 minutes. After cooling the reactor to 20 o C, the adsorption process is repeated. In the first adsorption cycle, 0.040 g of aniline / g was sorbed, in the second, after regeneration, 0.038 g. In total, after two cycles, 0.072 g of aniline was isolated.
Этот пример показывает высокую термическую стабильность предлагаемого материала. Это свойство может быть использовано для выделения высококипящих органических соединений из водных растворов. This example shows the high thermal stability of the proposed material. This property can be used to isolate high boiling organic compounds from aqueous solutions.
Пример 4. Демонстрирует возможность сорбционного выделения бензола из его водного раствора и термической регенерации Сибунита при низких температурах. Example 4. Demonstrates the possibility of sorption of benzene from its aqueous solution and thermal regeneration of Sibunit at low temperatures.
Образец Сибунита S1 (объем пор 0.21 см/3г, максимум в распределении пор 200 массой 1 г насыщают во встряхиваемом сосуде бензолом из его водного раствора объемом 0.5 дм3 и концентрацией 0.4 г/дм3. Десорбцию бензола проводят в трубчатом реакторе в потоке воздуха (50 мл/мин) при температуре 120oC в течение 1 часа (метод А), после чего процесс адсорбции повторяют, а процесс десорбции проводят перегретым водяным паром, как описано в примере 2, при температуре 120oC (метод Б). Анализ концентрации бензола проводят методом ВЭЖХ. Найдено, что сорбционная емкость Сибунита составила 0.035 г/г сорбента, проведение процесса десорбции как методом А, так и методом Б ее не изменили, в обоих случаях в охлаждаемый приемник было собрано 0.033 г бензола.Sibunit S1 sample (pore volume 0.21 cm / 3 g, maximum in
Пример 5. Демонстрирует возможность выделения углеродным материалом Сибунит фенола и нитробензола из их водных растворов. Example 5. Demonstrates the possibility of isolation of phenol and nitrobenzene from their aqueous solutions by carbon material Sibunit.
Процесс выделения проводят во встряхиваемом сосуде из водных растворов, содержащих фенол или нитробензол в концентрации 0.4 г/дм3. В качестве сорбента используют 1 г Сибунита S4 с объемом пор 0.93 см3/г и максимумами в распределении пор 40 и 480 А. Анализ концентрации органических соединений в растворах проводят методом ВЭЖХ. Десорбцию проводят перегретым паром при температуре 150oC в течение 1 часа. За 3 часа было сорбировано в случае фенола - 0.030 г/г Сибунита, в случае нитробензола-0.035 г/г. Десорбировано, соответственно, 0.028 и 0.034 г.The selection process is carried out in a shaken vessel from aqueous solutions containing phenol or nitrobenzene at a concentration of 0.4 g / dm 3 . As the sorbent, 1 g of Sibunit S4 is used with a pore volume of 0.93 cm 3 / g and maximums in the pore distribution of 40 and 480 A. The concentration of organic compounds in solutions is analyzed by HPLC. Desorption is carried out with superheated steam at a temperature of 150 o C for 1 hour. For 3 hours, it was sorbed in the case of phenol - 0.030 g / g Sibunit, in the case of nitrobenzene - 0.035 g / g. Desorbed, respectively, 0.028 and 0.034 g.
Пример 6. Демонстрирует возможность сорбционного выделения толуола из его водного раствора и регенерации Сибунита при пониженных давлениях. Example 6. Demonstrates the possibility of sorption separation of toluene from its aqueous solution and the regeneration of Sibunit at reduced pressures.
Образец Сибунита S1 (объем пор 0.21 см3/г, максимум в распределении пор 200 массой 1 г насыщают во встряхиваемом сосуде толуолом из его водного раствора объемом 0.5 дм3 и концентрацией 0.4 г/дм3. Десорбцию толуола проводят при температуре 30oС в течение 2 часов в колбе, соединенной с вакуумным насосом через ловушку, охлажденную до температуры -30oC. Методом ВЭЖХ анализируют концентрацию толуола в пробе, взятой после нагревания ловушки до комнатной температуры. Найдено, что сорбционная емкость Сибунита составила 0.03 г/г сорбента, в ловушку было собрано 0,027 г.Sibunit S1 sample (pore volume 0.21 cm 3 / g, maximum in pore distribution 200 a mass of 1 g is saturated in a shaken vessel with toluene from its aqueous solution of 0.5 dm 3 and a concentration of 0.4 g / dm 3 . Toluene desorption is carried out at a temperature of 30 o C for 2 hours in a flask connected to a vacuum pump through a trap cooled to a temperature of -30 o C. The concentration of toluene in a sample taken after heating the trap to room temperature is analyzed by HPLC. It was found that the sorption capacity of Sibunit was 0.03 g / g of sorbent; 0.027 g was collected in a trap.
Таким образом, в приведенных примерах показана эффективность использования Сибунита для выделения органических соединений из их водных растворов. Применение Сибунита позволяет проводить процессы адсорбции - десорбции с высокой скоростью и минимальными энергозатратами, увеличить продолжительность работы адсорберов без регенерации сорбента, вернуть органические соединения из сточных вод в производство. Thus, the above examples show the effectiveness of using Sibunit for the isolation of organic compounds from their aqueous solutions. The use of Sibunit allows one to carry out adsorption-desorption processes with a high speed and minimal energy consumption, increase the duration of the adsorbers without regenerating the sorbent, and return organic compounds from wastewater to production.
Claims (3)
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что десорбцию сорбированных веществ ведут перегретым водяным паром при температуре 120 - 200oC.1. The method of separation of aromatic compounds from aqueous solutions, including adsorption on a porous carbon material followed by desorption, characterized in that the carbon material with a pore volume of 0.2 - 1.7 cm 3 / g containing soot coated with a layer is used as an adsorbent pyrocarbon with a thickness of 100 - 10,000 when the radius of curvature of the layer is 100 - 10000 true density of 1.8 - 2.1 g / cm 3 , x-ray density of 2.112 - 2.236 g / cm 3 and pore size distribution in the carbon layer with one or two maxima: in the region of 40 - 2000
2. The method according to claim 1, characterized in that the desorption of the sorbed substances is superheated water vapor at a temperature of 120 - 200 o C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98119219A RU2140879C1 (en) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | Method of separation of aromatic compounds from aqueous solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98119219A RU2140879C1 (en) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | Method of separation of aromatic compounds from aqueous solutions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2140879C1 true RU2140879C1 (en) | 1999-11-10 |
Family
ID=20211563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98119219A RU2140879C1 (en) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | Method of separation of aromatic compounds from aqueous solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2140879C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2176618C1 (en) * | 2000-08-02 | 2001-12-10 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Method of purification of liquids and device for carrying it out |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4978649A (en) * | 1988-04-19 | 1990-12-18 | Surovikin Vitaly F | Porous carbonaceous material |
| RU2008969C1 (en) * | 1992-03-16 | 1994-03-15 | Институт катализа СО РАН | Porous carbon material |
| RU2036718C1 (en) * | 1991-12-02 | 1995-06-09 | Институт катализа СО РАН | Porous carbonic material |
| RU2057709C1 (en) * | 1993-07-09 | 1996-04-10 | Омский филиал Института катализа СО РАН | Carbon article and method for its production |
| RU2068296C1 (en) * | 1993-04-30 | 1996-10-27 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Method for separation of microimpurities from gas and liquid media |
-
1998
- 1998-10-23 RU RU98119219A patent/RU2140879C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4978649A (en) * | 1988-04-19 | 1990-12-18 | Surovikin Vitaly F | Porous carbonaceous material |
| RU2036718C1 (en) * | 1991-12-02 | 1995-06-09 | Институт катализа СО РАН | Porous carbonic material |
| RU2008969C1 (en) * | 1992-03-16 | 1994-03-15 | Институт катализа СО РАН | Porous carbon material |
| RU2068296C1 (en) * | 1993-04-30 | 1996-10-27 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Method for separation of microimpurities from gas and liquid media |
| RU2057709C1 (en) * | 1993-07-09 | 1996-04-10 | Омский филиал Института катализа СО РАН | Carbon article and method for its production |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Bercic G., "Desorption of Phenol from Activated Carbon by hot water regeneration", Jnd. Eng. Chem. Res, 1996, 35, 4619 - 4625. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2176618C1 (en) * | 2000-08-02 | 2001-12-10 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Method of purification of liquids and device for carrying it out |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gupta et al. | Enhanced heavy metals removal and recovery by mesoporous adsorbent prepared from waste rubber tire | |
| Tang et al. | Study of aniline/ɛ-caprolactam mixture adsorption from aqueous solution onto granular activated carbon: kinetics and equilibrium | |
| JPH03502774A (en) | Acid gas removal using aminated carbon molecular sieves | |
| US6225256B1 (en) | Activated carbon feedstock | |
| Han et al. | Effective removal of salicylic and gallic acids from single component and impurity-containing systems using an isatin-modified adsorption resin | |
| US5160512A (en) | Gas separation process | |
| Bagreev et al. | Study of regeneration of activated carbons used as H2S adsorbents in water treatment plants | |
| IE42276B1 (en) | Fluid treatment processes | |
| JPH0549918A (en) | Carbon dioxide adsorbent | |
| RU2140879C1 (en) | Method of separation of aromatic compounds from aqueous solutions | |
| WO2005014156A2 (en) | Preparation of adsorbents from organic fertilizer and mineral oil and their application for removal of acidic gases from sulfur containing wet gas streams | |
| KR101512562B1 (en) | A process for producing biomass adsorbent from platanus leaves | |
| CN113727960B (en) | Method for purifying 1,2-difluoroethylene (HFO-1132) | |
| US5536891A (en) | Purification of 1,1,1,-trichloroethane | |
| RU2110480C1 (en) | Method for purification of technological solutions and sewage against organic materials | |
| JP4512993B2 (en) | Water treatment equipment | |
| CN108745295B (en) | A kind of siloxane adsorption material and its application | |
| Arivoli et al. | Adsorption of chromium ion by acid activated low cost carbon | |
| JPH01164418A (en) | How to remove carbon dioxide | |
| SU1161157A1 (en) | Method of cleaning gases from mercury | |
| RU2076846C1 (en) | Process for purifying water | |
| KR100926797B1 (en) | Recovery of alcohols or ethers from wastewater solution using adsorption column filled with activated carbon fiber | |
| RU2160155C2 (en) | Method of treatment of gas filter adsorbent | |
| RU2343963C1 (en) | Method of circulation gas drying in process of catalytic reforming | |
| CN104689683A (en) | Three-adsorption bed adsorption system for removing pollutants from air stream |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081024 |