RU2471548C2 - Adsorbent for indoor air cleaning - Google Patents
Adsorbent for indoor air cleaning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471548C2 RU2471548C2 RU2011111363/05A RU2011111363A RU2471548C2 RU 2471548 C2 RU2471548 C2 RU 2471548C2 RU 2011111363/05 A RU2011111363/05 A RU 2011111363/05A RU 2011111363 A RU2011111363 A RU 2011111363A RU 2471548 C2 RU2471548 C2 RU 2471548C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- potassium permanganate
- adsorbent
- sorbent
- kmno
- indoor air
- Prior art date
Links
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 33
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004887 air purification Methods 0.000 claims description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JYLNVJYYQQXNEK-UHFFFAOYSA-N 3-amino-2-(4-chlorophenyl)-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(CN)C1=CC=C(Cl)C=C1 JYLNVJYYQQXNEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010067484 Adverse reaction Diseases 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000006838 adverse reaction Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 calcium aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000012733 comparative method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к наноструктурированным адсорбционным газовым фильтрам для очистки воздуха в помещениях, предназначенных для хранения продуктов питания, в музейных и архивных фондах, в учреждениях здравоохранения.The present invention relates to nanostructured adsorption gas filters for air purification in rooms intended for storing food, in museum and archival funds, in healthcare facilities.
Сорбент - нанопористый гранулированный материал, поверхность которого модифицирована активным окисляющим твердофазным агентом - перманганатом калия.Sorbent is a nanoporous granular material, the surface of which is modified by an active oxidizing solid-phase agent - potassium permanganate.
Известен адсорбент Purafil Select, который состоит из сферических, пористых гранул. Гранулы состоят из активированного глинозема и других компонентов, пропитанных перманганатом натрия (http://www.climecon.fi).Known adsorbent Purafil Select, which consists of spherical, porous granules. The granules consist of activated alumina and other components impregnated with sodium permanganate (http://www.climecon.fi).
Недостатком этого сорбента является высокая стоимость и меньшее содержание перманганата калия.The disadvantage of this sorbent is the high cost and lower content of potassium permanganate.
Известен адсорбент Bi-On+, который представляет собой пористую основу из смеси цеолитов и сепиолитов, пропитанную перманганатом калия. Гранулы цилиндрической формы. Этот продукт производится фирмой Bioconservacion S.A. (Spain, Gava (Barcelona) (www.bioconservacion.eu).Known adsorbent Bi-On +, which is a porous base from a mixture of zeolites and sepiolites, impregnated with potassium permanganate. Granules of a cylindrical shape. This product is manufactured by Bioconservacion S.A. (Spain, Gava (Barcelona) (www.bioconservacion.eu).
Данный сорбент является аналогом Purafil Select и обладает практически идентичными технико-экономическими параметрами, что обуславливает такой же набор недостатков.This sorbent is an analogue of Purafil Select and has almost identical technical and economic parameters, which leads to the same set of disadvantages.
В основу изобретения положена задача создания адсорбента для очистки воздуха в помещениях, который более эффективен по сравнению с имеющимися аналогами вследствие увеличения содержания поверхностно-активного адсорбирующего вещества - перманганата калия.The basis of the invention is the creation of an adsorbent for cleaning indoor air, which is more effective than existing analogues due to an increase in the content of a surface-active adsorbing substance - potassium permanganate.
Технический результат обеспечивается тем, что предложен адсорбент для очистки воздуха в помещениях, полученный путем механического нанесения перманганата калия на пористую основу в атмосфере кислорода, пропитки пористой основы перманганатом калия в атмосфере кислорода, отвечающий следующему химическому составу, мас.%: цеолит 35-60%, KMnO4 25-30%, цемент 10-30%, присадка 2-5%.The technical result is ensured by the fact that an adsorbent for purifying indoor air is proposed, obtained by mechanically applying potassium permanganate to a porous base in an oxygen atmosphere, impregnating a porous base with potassium permanganate in an oxygen atmosphere, corresponding to the following chemical composition, wt.%: Zeolite 35-60% , KMnO 4 25-30%, cement 10-30%, additive 2-5%.
В получаемом сорбенте перманганат калия равномерно распределен по пористой поверхности цеолита слоем толщиной около 3-х монослоев. Равномерное распределение перманганата калия по поверхности в совокупности с большим его абсолютным содержанием в сорбенте позволяет получить большее количество поверхностно-активных молекул перманганата калия, что приводит к повышению эффективности очистки воздуха.In the resulting sorbent, potassium permanganate is evenly distributed over the porous surface of the zeolite with a layer of a thickness of about 3 monolayers. The uniform distribution of potassium permanganate over the surface, together with its large absolute content in the sorbent, allows to obtain a larger number of surface-active molecules of potassium permanganate, which leads to an increase in the efficiency of air purification.
Изобретение поясняется фиг.1-2, на которых приведены микрофотографии поверхности новых сорбентов зарубежного производства и предлагаемого в данном решении.The invention is illustrated in figures 1-2, which show micrographs of the surface of the new sorbents of foreign production and proposed in this solution.
Возможность получения более эффективного адсорбента при проведении основных стадий обработки исходных веществ можно пояснить следующим образом.The possibility of obtaining a more effective adsorbent during the main stages of processing the starting materials can be explained as follows.
Проведение процесса в атмосфере кислорода значительно снижает процент самопроизвольно восстановившегося до двуокиси марганца перманганата в процессе производства адсорбента. Это можно пояснить следующим образом.Carrying out the process in an oxygen atmosphere significantly reduces the percentage of permanganate spontaneously reduced to manganese dioxide during the production of the adsorbent. This can be explained as follows.
Регулирование результатов адсорбции перманганата калия на поверхности адсорбента (активированного угля, цеолита и т.д.), проводится традиционным для таких процессов методом: а именно - регулированием изменения концентрации абсорбента (KMnO4) в растворе из которого идет осаждение на мезопористую поверхность.The regulation of the adsorption results of potassium permanganate on the surface of the adsorbent (activated carbon, zeolite, etc.) is carried out by a method traditional for such processes: namely, by controlling the change in the concentration of absorbent (KMnO 4 ) in the solution from which precipitation occurs on the mesoporous surface.
Регулирование осуществляется на основании классического уравнения Гиббсовой адсорбцииRegulation is based on the classical Gibbs adsorption equation
гдеWhere
Г - превышение концентрации KMnO4 в поверхностном адсорбированном слое площадью 1 см2 над его концентрацией в растворе;G - excess concentration of KMnO 4 in the surface adsorbed layer with an area of 1 cm 2 over its concentration in solution;
n - общее число молей KMnO4 в технологическом растворе;n is the total number of moles of KMnO 4 in the technological solution;
N0 - мольная доля KMnO4 в технологическом растворе до его контакта с адсорбентом;N 0 is the molar fraction of KMnO 4 in the technological solution until it comes into contact with the adsorbent;
N - равновесная концентрация KMnO4 в растворе после адсорбции;N is the equilibrium concentration of KMnO 4 in solution after adsorption;
m - адсорбированная масса KMnO4;m is the adsorbed mass of KMnO 4 ;
Sуд - удельная поверхность адсорбента.S beats - specific surface of the adsorbent.
Таким образом, из уравнения для Гиббсовой адсорбции вытекает возможность контроля за процессом послойного молекулярного осаждения перманганата калия на поверхности адсорбента на основании макропараметров. Для этого необходимо знать или контролировать:Thus, the Gibbs adsorption equation implies the possibility of controlling the process of layer-by-layer molecular deposition of potassium permanganate on the surface of the adsorbent based on macroparameters. To do this, you need to know or control:
а) удельную поверхность и массу используемого адсорбента;a) specific surface and mass of the adsorbent used;
б) концентрацию перманганата в растворе до и после установления динамического равновесия (т.е. фактического завершения процесса адсорбции).b) the concentration of permanganate in the solution before and after the establishment of dynamic equilibrium (i.e., the actual completion of the adsorption process).
Предполагая, что разность масс перманганата калия в растворе до адсорбции и после адсорбции равномерно распределяется по развитой поверхности адсорбента и при полном насыщении поверхностного адсорбированного слоя концентрация KMnO4 в нем составляет 100% весовых, а также зная величину удельной поверхности сорбента и его количество, можно подставить указанные параметры в уравнение для Гиббсовой адсорбции и рассчитать теоретическое количество KMnO4, необходимое для создания моно-, би- и тримолекулярного слоя активного вещества.Assuming that the mass difference of potassium permanganate in the solution before adsorption and after adsorption is uniformly distributed over the developed surface of the adsorbent and with complete saturation of the surface adsorbed layer, the concentration of KMnO 4 in it is 100% by weight, and also knowing the specific surface area of the sorbent and its amount, we can substitute the specified parameters in the equation for Gibbs adsorption and calculate the theoretical amount of KMnO 4 necessary to create a mono-, bi- and trimolecular layer of the active substance.
Такой расчет является корректным, так как конкурирующая адсорбция молекул воды устраняется высушиванием модифицированного сорбента в технологическом процессе. Контроль фактического содержания перманганата в готовом продукте можно производить методом термогравиметрического анализа путем изменения теплового эффекта термической реакции разложения перманганата калия с выделением газообразного кислорода при повышенной температуре:Such a calculation is correct, since competing adsorption of water molecules is eliminated by drying the modified sorbent in the technological process. The actual permanganate content in the finished product can be controlled by thermogravimetric analysis by changing the thermal effect of the thermal reaction of the decomposition of potassium permanganate with the release of gaseous oxygen at elevated temperature:
Контроль производится сравнительным методом, т.е. путем сравнения параметров эндотермического пика на термограмме сорбента с параметрами аналогичного пика на термограмме эталонной навески KMnO4, равной по массе теоретически рассчитанному количеству, необходимому для создания моно- или полимолекулярного слоя хемосорбата с учетом поправочного коэффициента, отражающего изменение теплоемкости и параметров теплообмена образца, содержащего адсорбат с перманганатом калия по сравнению с навеской чистого перманганата.Control is carried out by a comparative method, i.e. by comparing the parameters of the endothermic peak in the sorbent thermogram with the parameters of a similar peak in the thermogram of the KMnO 4 reference sample, which is equal in weight to the theoretically calculated amount necessary to create a mono- or multimolecular chemisorbate layer, taking into account the correction coefficient reflecting the change in heat capacity and heat transfer parameters of the sample containing adsorbate with potassium permanganate compared to a sample of pure permanganate.
Дополнительным параметром контроля в методе ДТА служит уменьшение веса исследуемого образца сорбента после полного протекания реакции (2), которая составляет 150 мг на каждый грамм чистого KMnO4 вследствие выделения кислорода. Метод термогравиметрии является методом интегрального косвенного контроля содержания и распределения KMnO4 по пористой поверхности. Методом прямого контроля могут служить все виды микроскопии, включая обычную оптическую и электронную.An additional control parameter in the DTA method is the reduction in the weight of the studied sorbent sample after the complete course of reaction (2), which is 150 mg per gram of pure KMnO 4 due to oxygen evolution. The method of thermogravimetry is a method of integral indirect control of the content and distribution of KMnO 4 on a porous surface. All types of microscopy, including conventional optical and electronic, can serve as a direct control method.
Однако применение этого метода (особенно в электронном варианте) представляется отчасти избыточным, поскольку даже простой визуальный контроль результатов осаждения позволяет с требуемой технологической точностью проконтролировать полноту прохождении процесса осаждения по наличию характерного для KMnO4 насыщенного малиново-фиолетового цвета, который приобретает модифицированный сорбент после того, как процесс осаждения пройдет с необходимой полнотой.However, the application of this method (especially in the electronic version) seems partially redundant, since even a simple visual control of the deposition results allows us to control the completeness of the deposition process with the required technological accuracy by the presence of saturated raspberry-violet color characteristic of KMnO 4 , which acquires a modified sorbent after how the deposition process will take place with the necessary completeness.
Процесс осаждения молекулярных слоев KMnO4 на микропористую поверхность сопряжен с побочной химической реакцией протекающей самопроизвольно уже при достаточно низких температурах, а именно реакциях восстановления перманганата до двуокиси марганца. Первая из этих побочных реакций является кинетически заторможенным аналогом реакции (2).The process of deposition of molecular layers of KMnO 4 on a microporous surface is associated with a side chemical reaction proceeding spontaneously even at sufficiently low temperatures, namely, reactions of the reduction of permanganate to manganese dioxide. The first of these adverse reactions is a kinetically inhibited analog of reaction (2).
Другая - аналог реакции окисления органических компонентов воздушной или водной смеси (в частности этилена) перманганатом калия на развитой пористой поверхностиThe other is an analogue of the oxidation reaction of organic components of an air or water mixture (in particular ethylene) with potassium permanganate on a developed porous surface
Указанная реакция начинает протекать еще в водном растворе на начальной стадии технологического процесса, и к моменту его завершения количество прореагировавших молекул перманганата, по данным рентгенофазового анализа, не превышает 5% от общего атомного процента Mn в смеси. Однако даже такое количество двуокиси марганца является фактором, снижающим эффективность готового продукта (сорбента), поскольку та же самая реакция определяет механизм хемосорбции компонентов воздушной смеси на модифицированной перманганатом поверхности адсорбата, которая, в свою очередь, и регулирует функциональные параметры готового сорбента.The indicated reaction begins to proceed even in an aqueous solution at the initial stage of the technological process, and by the time of its completion, the number of reacted permanganate molecules, according to x-ray phase analysis, does not exceed 5% of the total atomic percent of Mn in the mixture. However, even such an amount of manganese dioxide is a factor that reduces the efficiency of the finished product (sorbent), since the same reaction determines the mechanism of chemisorption of the components of the air mixture on the adsorbate surface modified with permanganate, which, in turn, regulates the functional parameters of the finished sorbent.
Обе реакции на всех стадиях процесса протекают одновременно и параллельно с основными реакциями адсорбции и являются конкурирующими.Both reactions at all stages of the process proceed simultaneously and in parallel with the main adsorption reactions and are competing.
Протекание суммарного процесса в нужном направлении оценивается температурной разностью скоростей основного и конкурирующих процессов. Анализ зависимостей показывает, что существует оптимальный температурный интервал Топт, в пределах которого процесс хемосорбции доминирует.The course of the overall process in the desired direction is estimated by the temperature difference of the speeds of the main and competing processes. The analysis of the dependences shows that there is an optimal temperature range T opt within which the chemisorption process dominates.
Этот температурный интервал включает область естественных природных температур, ориентировочно составляющих интервал от -10°С до +50°С.This temperature range includes the range of natural temperatures, approximately making up the range from -10 ° C to + 50 ° C.
Однако этот же процесс приводит к преждевременному «старению» сорбента и накоплению продуктов восстановления еще на стадии технологического синтеза.However, this same process leads to premature “aging” of the sorbent and the accumulation of reduction products at the stage of technological synthesis.
Для предотвращения этого процесса предлагается основные технологические стадии процесса проводить в атмосфере кислорода. Как видно из уравнения (2), повышение давления O2 в реакционной среде согласно принципу Ле-Шателье смещает равновесие процесса влево, т.е. в сторону увеличения содержания исходного компонента KMnO4.To prevent this process, it is proposed to carry out the main technological stages of the process in an oxygen atmosphere. As can be seen from equation (2), increasing the pressure of O 2 in the reaction medium according to the Le Chatelier principle shifts the process equilibrium to the left, i.e. in the direction of increasing the content of the starting component KMnO 4 .
С точки зрения контроля за ходом процесса в оптический микроскоп это изменение выражается в увеличении интенсивности характерной малиново-фиолетовой окраски.From the point of view of monitoring the progress of the process under an optical microscope, this change is expressed in an increase in the intensity of the characteristic raspberry-violet color.
Доля перманганата калия в сорбентах зарубежного производства составляет не более чем 16% от общего веса сорбента. При этом максимальный объем сорбируемого этилена (С2Н4) составляет 4,5 литра на кг сорбента.The proportion of potassium permanganate in sorbents of foreign production is not more than 16% of the total weight of the sorbent. In this case, the maximum volume of sorbed ethylene (C 2 H 4 ) is 4.5 liters per kg of sorbent.
В сорбенте нашего производства удалось увеличить содержание перманганата калия, сохранив высокую удельную поверхность хемосорбирующего слоя. За счет уникальных условий синтеза в атмосфере кислорода содержание перманганата калия в нашем сорбенте достигает 25%. При этом максимальный объем сорбируемого этилена составляет более 6 литров на 1 кг сорбента.In the sorbent of our production, it was possible to increase the content of potassium permanganate, while maintaining a high specific surface of the chemisorbing layer. Due to the unique synthesis conditions in the oxygen atmosphere, the content of potassium permanganate in our sorbent reaches 25%. In this case, the maximum volume of adsorbed ethylene is more than 6 liters per 1 kg of sorbent.
В качестве примера приведем процесс получения адсорбента следующего состава: цеолит 57%, KМnO4 25%, цемент 15%, присадка 3%, предназначенный для очистки воздуха от органических примесей. Процесс получения адсорбента заключается в механическом нанесении перманганата калия на пористую основу в атмосфере кислорода, пропитки пористой основы перманганатом калия в атмосфере кислорода, отвечающий следующему химическому составу, мас.%: цеолит 35-60%, KМnO4 25-30%, цемент 10-30%, присадка 2-5%. В данном случае используется специальная присадка на основе алюминатов кальция производства компании Kemeos S.A. (Франция), а также цеолит марки СаА (5А). Предварительно измельченный цеолит смешивают с присадкой и цементом, далее в смесь вводят порошок перманганата калия. Получившийся состав тщательно перемешивают для равномерного распределения перманганата калия по всей свободной поверхности цеолита. Весь процесс смешивания происходит в атмосфере кислорода, что позволяет избежать восстановления перманганата калия в процессе изготовления сорбента. В итоге получаем более эффективный адсорбент, его эффективность выше обычно применяемых на 30%. Таким образом, можно утверждать, что уже в процессе синтеза зарубежного сорбента часть перманганата калия восстанавливается до МnO2, что приводит к уменьшению количества поверхностно-активных молекул перманганата калия, снижению сорбционной емкости и, соответственно, снижению эффективности сорбента. Количество восстановившегося в процессе производства МnO2 зависит от технологического процесса производства: от температуры, влажности, воздушных потоков, продолжительности технологических процессов. Экспериментальные данные показали, что полученный нами сорбент на 30% эффективнее продукта, произведенного фирмой Bioconservacion S.A., что, вероятнее всего, связано с восстановлением перманганата калия во время производства.As an example, we give the process of producing an adsorbent of the following composition: zeolite 57%, KMnO 4 25%, cement 15%, additive 3%, designed to purify air from organic impurities. The adsorbent production process consists in mechanically applying potassium permanganate to a porous base in an oxygen atmosphere, impregnating a porous base with potassium permanganate in an oxygen atmosphere, corresponding to the following chemical composition, wt.%: Zeolite 35-60%, KMnO 4 25-30%, cement 10- 30%, additive 2-5%. In this case, we use a special additive based on calcium aluminates manufactured by Kemeos SA (France), as well as CaA (5A) zeolite. Pre-ground zeolite is mixed with an additive and cement, then potassium permanganate powder is introduced into the mixture. The resulting composition is thoroughly mixed to evenly distribute potassium permanganate over the entire free surface of the zeolite. The entire mixing process takes place in an oxygen atmosphere, which avoids the restoration of potassium permanganate in the manufacturing process of the sorbent. As a result, we obtain a more effective adsorbent; its efficiency is 30% higher than those usually used. Thus, it can be argued that already in the process of synthesis of a foreign sorbent, part of potassium permanganate is reduced to MnO 2 , which leads to a decrease in the number of surface-active molecules of potassium permanganate, a decrease in sorption capacity and, accordingly, a decrease in the efficiency of the sorbent. The amount of MnO 2 recovered during the production process depends on the technological process of production: on temperature, humidity, air flow, and the duration of the technological processes. Experimental data showed that the sorbent obtained by us is 30% more efficient than the product manufactured by Bioconservacion SA, which is most likely associated with the restoration of potassium permanganate during production.
Различие в содержании различных компонентов в рабочей смеси сорбента связано с требуемыми техническими характеристиками сорбента, такими как прочность, влагоемкость и др. В то же время увеличение процентного содержания в рабочей смеси перманганата калия приводит к тому, что появляется излишек активного компонента при полностью заполненной свободной поверхности цеолита. Данный излишек не позволяет повысить сорбционную емкость адсорбента. Эффективность сорбента зависит от двух составляющих: содержание перманганата калия и технология производства сорбента (в атмосфере кислорода, без атмосферы кислорода).The difference in the content of various components in the sorbent working mixture is associated with the required technical characteristics of the sorbent, such as strength, moisture capacity, etc. At the same time, an increase in the percentage of potassium permanganate in the working mixture leads to the appearance of an excess of the active component with a completely filled free surface zeolite. This excess does not allow to increase the sorption capacity of the adsorbent. The effectiveness of the sorbent depends on two components: the content of potassium permanganate and the technology of production of the sorbent (in an oxygen atmosphere, without an oxygen atmosphere).
Из фиг.1, 2, на которых приведены микрофотографии поверхности новых сорбентов нашего и зарубежного производства, видно, что на поверхности сорбента зарубежного производства (фиг.1) присутствуют достаточно крупные вискеры. Данные вискеры, как показал элементный анализ, представляют собой кристаллы МgO2.From figure 1, 2, which shows micrographs of the surface of the new sorbents of our and foreign production, it is clear that on the surface of the sorbent of foreign production (figure 1) there are quite large whiskers. These whiskers, as shown by elemental analysis, are MgO 2 crystals.
На фотографии поверхности сорбента нашего производства (фиг.2) такие вискеры отсутствуют благодаря синтезу в атмосфере кислорода.In the photograph of the surface of the sorbent of our production (figure 2) such whiskers are absent due to the synthesis in the atmosphere of oxygen.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111363/05A RU2471548C2 (en) | 2011-03-22 | Adsorbent for indoor air cleaning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111363/05A RU2471548C2 (en) | 2011-03-22 | Adsorbent for indoor air cleaning |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011111363A RU2011111363A (en) | 2012-09-27 |
| RU2471548C2 true RU2471548C2 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3434479A (en) * | 1966-09-15 | 1969-03-25 | Liggett & Myers Tobacco Co | Permanganate tobacco smoke filter |
| US4120824A (en) * | 1977-04-18 | 1978-10-17 | Ici Americas Inc. | Tetravalent manganese-carbon oxidation catalysts and methods of their preparation |
| US4637408A (en) * | 1983-08-25 | 1987-01-20 | Philip Morris Incorporated | Filter material for the removal of nitric oxide |
| RU2122893C1 (en) * | 1997-11-19 | 1998-12-10 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Carbon-mineral adsorbent-catalyst |
| US6004522A (en) * | 1993-12-15 | 1999-12-21 | Purafil, Inc. | Solid filtration media incorporating elevated levels of permanganate and water |
| US6146451A (en) * | 1997-07-03 | 2000-11-14 | Takasago Thermal Engineering Co. | Air-cleaning filter, method of producing the same, and high-level cleaning device |
| US6265024B1 (en) * | 1995-01-27 | 2001-07-24 | Purafil, Inc. | Fiber filter and methods of use thereof |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3434479A (en) * | 1966-09-15 | 1969-03-25 | Liggett & Myers Tobacco Co | Permanganate tobacco smoke filter |
| US4120824A (en) * | 1977-04-18 | 1978-10-17 | Ici Americas Inc. | Tetravalent manganese-carbon oxidation catalysts and methods of their preparation |
| US4637408A (en) * | 1983-08-25 | 1987-01-20 | Philip Morris Incorporated | Filter material for the removal of nitric oxide |
| US6004522A (en) * | 1993-12-15 | 1999-12-21 | Purafil, Inc. | Solid filtration media incorporating elevated levels of permanganate and water |
| US6265024B1 (en) * | 1995-01-27 | 2001-07-24 | Purafil, Inc. | Fiber filter and methods of use thereof |
| US6146451A (en) * | 1997-07-03 | 2000-11-14 | Takasago Thermal Engineering Co. | Air-cleaning filter, method of producing the same, and high-level cleaning device |
| RU2122893C1 (en) * | 1997-11-19 | 1998-12-10 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Carbon-mineral adsorbent-catalyst |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4714931B2 (en) | Method for producing amorphous aluminum silicate, amorphous aluminum silicate obtained by the method, and adsorbent using the same | |
| Ma et al. | Bifunctional HNO3 catalytic synthesis of N-doped porous carbons for CO 2 capture | |
| JP5212992B2 (en) | Aluminum silicate complex and high performance adsorbent comprising the complex | |
| Yang et al. | CO2 adsorption over ion-exchanged zeolite beta with alkali and alkaline earth metal ions | |
| Zhou et al. | Highly efficient and reversible CO 2 adsorption by amine-grafted platelet SBA-15 with expanded pore diameters and short mesochannels | |
| Zhang et al. | Fabrication of lithium silicates from zeolite for CO2 capture at high temperatures | |
| KR20010067059A (en) | Carbon dioxide adsorbents containing magnesium oxide suitable for use at high temperatures | |
| Roggenbuck et al. | Synthesis of mesoporous metal oxides by structure replication: Strategies of impregnating porous matrices with metal salts | |
| JPH09308810A (en) | Method for separation of mixture of oxygen and nitrogen using absorbent having improved porosity | |
| Li et al. | One-step synthesis of flower-like MgO/Carbon materials for efficient H2S oxidation at room temperature | |
| Dehkordi et al. | CO2 adsorption by coal-based activated carbon modified with sodium hydroxide | |
| JP7397093B2 (en) | Molecular polar substance adsorption carbon | |
| JP6761999B2 (en) | A water vapor adsorbent in which a hygroscopic salt is supported on an amorphous aluminum silicate granule. | |
| Ania et al. | Oxygen-induced decrease in the equilibrium adsorptive capacities of activated carbons | |
| Li et al. | Heterogeneous nucleation and growth of MOF crystals on polymer substrate to fabricate chitosan/ZIF-8 hydrogels for efficient capture of CO 2 | |
| Wang et al. | Effect of chemical activators on polyphosphazene-based hierarchical porous carbons and their good CO2 capture | |
| US6962616B1 (en) | Preparation of adsorbents from organic fertilizer and mineral oil and their application for removal of acidic gases from sulfur containing wet gas streams | |
| EP3628040A1 (en) | 3d cage type high nitrogen containing mesoporous carbon nitride from diaminoguanidine precursors for co2 capture and conversion | |
| RU2471548C2 (en) | Adsorbent for indoor air cleaning | |
| JP2015509832A (en) | Desiccant-supporting honeycomb chemical filter and manufacturing method thereof | |
| Li et al. | Facile synthesis of oxidized activated carbons for high-selectivity and low-enthalpy CO 2 capture from flue gas | |
| JP2022116822A (en) | Adsorbent and method for producing the same | |
| CN115193408B (en) | Ag-SAPO-34@Cu-BTC composite material and preparation and application methods thereof | |
| JP5495054B2 (en) | Method for producing aluminum silicate composite | |
| JP5083748B2 (en) | Method for producing calcium carbonate / zeolite compound composite |