Способ получения углеродного сорбента

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО СОРБЕНТА(71) Заявитель Белорусский государственный технологический университет(73) Патентообладатель Белоруский государственный технологический университет(57) Способ получения углеродного сорбента путем обработки лигноцеллюлозного сырья активирующим реагентом, отличающийся тем, что используют лигносодержащее сырье влажностью 10-20 мас., а обработку ведут в адиабатически изолированной системе с повышением температуры сырья до 165-185 С и выдержки его при этой температуре в течение 15-60 мин. Изобретение относится к способу получения углеродного сорбента на основе лигноцеллюлозных отходов переработки сельскохозяйственных культур и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для получения из этих отходов высокоэффективных сорбентов с дальнейшим их применением для очистки промышленных сточных вод, обесцвечивания продуктов пищевой и фармацевтической промышленности и концентрирования ионов металлов. Известны способы получения углеродных сорбентов, которые подразделяют на химические и физические (парогазовые). При химическом активировании исходные углеродсодержащие материалы обрабатывают дегидратирующими реагентами при высоких температурах в интервале 400-900 С. В качестве активирующих реагентов применяют хлорид цинка, сульфид калия, роданид калия, фосфорную и серную кислоты. Известно также использование в качестве активирующих реагентов хлорида алюминия, хлорида и других солей железа, азотной кислоты, гидроксидов и оксидов калия, натрия и кальция, аммиака, серы, хлора, хлорида аммония, солей никеля и др. 1. Химическую активацию проводят обычно импрегнированием указанными веществами из водных растворов, а сушку и прокалку проводят в восстановительной атмосфере при температурах 600-700 (для хлорида цинка), 400-600 С (для фосфорной кислоты) и 800-900 С (для сульфида калия). Недостатками данных способов является необходимость использования высоких температур, обязательное создание восстановительной атмосферы, что существенно усложняет и удорожает процесс получения сорбента. При этом образуются сорбенты с невысокими ионообменными свойствами. Наиболее близким к предлагаемому способу получения углеродного сорбента по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий обработку сухого лигнина серным ангидридом,термообработку полученного продукта при 100-300 С, его выгрузку, промывку и сушку 2. 2060 1 Сравнительная характеристика сорбционных свойств сорбентов, получаемых по предлагаемому способу и согласно прототипу Условия обработкипримера Характеристика сорбентов Сорбционная емкость по метиле- по иопо по новому го- ду,2,С 2,лубому мгмгмг/г экв/г экв/г мг/г мг/г 151 53 0,47 0,39 48,7 21,9 непровар низкий выход конечного продукта непровар непровар 1,2 5,1 150 53 1,0 2060 1 Недостатками данного способа являются необходимость предварительной подготовки исходного сырья(высушивание) и невысокие ионообменные свойства полученного сорбента. Кроме того, в связи с тем, что сухой лигнин обладает высокой горючестью, требуется применять дополнительные меры пожарной безопасности. Задачей предлагаемого изобретения является получение сорбента с более высокими ионообменными характеристиками, а также существенное удешевление и упрощение процесса. Для осуществления поставленных задач предлагается способ получения углеродного сорбента путем обработки лигноцеллюлозного сырья активирующим реагентом, при котором обработку активирующим реагентом осуществляют в адиабатически изолированной системе с повышением температуры сырья до 165185 и выдержке его при этой температуре в течение 15-60 мин, причем используют лигноцеллюлозное сырье влажностью 10-20 мас Отличительной особенностью предлагаемого способа является осуществление процесса получения сорбента в адиабатических условиях, не требующее подвода теплоэнергии извне, с использованием сырья с влажностью 10-20. Для поддержания необходимой температуры используется тепло, выделяющееся за счет протекающих реакций. Заданный интервал температур регулируется соотношением количества лигноцеллюлозного материала и активирующего реагента. В качестве реагентов используются вещества, обладающие ярко выраженными конденсирующе-дегидратирующими свойствами (Р 2 О 5, метафосфорная кислота, 3, серная кислота, хлорсульфоновая кислота, хлориды цинка , алюминия , титанаи их смеси). К преимуществам заявляемого способа следует отнести 1) получение сорбента с более высокими ионообменными характеристиками 2) существенное упрощение процесса (одностадийность) 3) экономия тепловой энергии 4) возможность регенерации активирующего реагента. Способ получения углеродного сорбента с использованием адиабатических условий обработки лигноцеллюлозного сырья активирующим реагентом предлагается впервые. Изобретение поясняется выполнением конкретных примеров. Пример 1. 200 г древесных опилок влажностью 15 вносят в сосуд Дьюара из нержавеющей стали с внутренней вставкой из тефлона или другого кислото- и термостойкого материала, снабженный лопастной мешалкой и термопарой. Затем вносят при перемешивании 200 г Р 2 О 5 и 100 мл концентрированной серной кислоты. Закрывают сосуд теплоизолирующей крышкой. Ход процесса контролируют по показанию термопары. С момента достижения максимальной температуры (175 С) мешалку останавливают и смесь выдерживают в течение 60 мин для протекания процесса созревания. После окончания процесса смесь выгружают, охлаждают в естественных условиях до комнатной температуры, промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции по метилоранжу и высушивают при температуре 100-120 С до постоянной массы. Остальные примеры выполнены аналогично и отличаются от примера 1 параметрами обработки, которые приведены в таблице. Из примеров и данных таблицы видно, что полученные углеродные сорбенты имеют значительно более высокие ионообменные характеристики по сравнению с прототипом по отношению к ионам тяжелых металлов и металлов переменной валентности. Заказ 3426 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 2