close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL159527B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)159527
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia:
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(22)
Data zgłoszenia:
281866
16.10.1989
(51) IntCl5:
B01J 20/20
C01B 31/08
B01D 15/00
(5
4
Sposób
)
otrzymywania sorbentów o rozwiniętej strukturze mezoporowatej
(73)
(43)
Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej,
Lublin, PL
Zgłoszenie ogłoszono:
22.04.1991 BUP 08/91
(72)
(45 )
O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.12.1992 WUP 12/92
PL 159527 B1
(57)
Uprawniony z patentu:
Twórcy wynalazku:
Franciszek Czechowski, Wrocław, PL
Roman Leboda, Lublin, PL
Andrzej Łodyga, Puławy, PL
Sposób otrzymywania sorbentów o rozwiniętej strukturze mezoporowatej przez częściowe
zgazowanie parą wodną m ateriału węglowego z udziałem katalizatora, znamienny tym, że
materiał węglowy, korzystnie wstępnie częściowo zgazowany do stopnia wypału powyżej 20%
poddaje się zgazowaniu parą wodną w temperaturze powyżej 773K w obecności uprzednio
naniesionego na wewnętrzną powierzchnię wypalanego m ateriału łatwo rozpuszczalnej, najlepiej w wodzie i termicznie nietrwałej soli wapnia, w ilości do 3% wagowo wapnia w stosunku do
materiału węglowego, po czym w zależności od przeznaczenia sorbentu, wapń pozostawia się lub
usuwa znanymi sposobami przez demineralizację kwasami.
SPOSÓB OTRZYMYWANIA SORBENTÓW O ROZWI NI ĘTEJ
STRUKTURZE MEZOPOROWATEJ
Z a s t r z e ż e n i e
Sposób
c z ę ś c i o we
otrzymywania
z g a z owanie
z n a m i e n n y
p a t e n t o w e
sorbentów o r o z w i n i ę t e j
strukturze
me z opo ro wa t ej ,
przez
parą wodną m a t e r i a ł u węglowego z u d z i a ł e m k a t a l i z a t o r a ,
t ym,
że ma t e r i a ł węg l owy ,
korzystnie wstępnie
cz ę ś c i o wo
z g a z o w a ny do st opnia wypału powyżej
20 % po ddaj e
peraturze
u p r z e d n i o n a n i e s i o n e g o na wewnętrzną p o w i e r z ­
powyżej
7 7 3 K w obecności
si ę z g a z o w a n i u parą wodną w tem­
chnię w ypa l a n e g o m a t e r i a ł u ła t wo r o z p u s z c z a l n e j ,
nietrwałej
s o l i w ap n i a ,
węgl owe go,
po czym w z a l e ż n o ś c i
lub
usuwa
znanymi
w i l o ś c i do
najlepiej
od p r z e z n a c z e n i a
sposobami p r z e z
w wodzie
i
termicznie
3 % w a gowo wapnia w st os u n ku do m a t e r i a ł u
so rbentu,
demineralizację
wapń p o z o s t a w i a
się
kwasami .
* * *
P rz ed mi ot em w y n a l a z k u j e s t
turze
me z opo ro wa tej ,
przez
sposób
cz ę ś c i o we
otrzymywania
s orbentów o r o z w i n i ę t e j
struk­
z g a z o w a n i e ma t e r i a ł ó w węglowych parą wodną
z udziałem kat al iz a to ra .
S or benty węglowe otrzymane
chodzenia
silnie
i/lub
na b a z i e węglop oc ho dn y ch
polimerów o r g a n i c z n y c h ,
r o z wi n i ę t e g o
układu mi kroporowatego będ ącego wy n i k i e m d z i a ł a n i a
u t l e n i a j ą c y c h w znanych p r o c e s a c h a k t y w a c j i
łów wę g l o w y c h .
Ostatnio
o silnie
Ogranicza
coraz
to i c h pr a k t y c z n e
sz e rs ze
rozwiniętej
tywne media
strukturze
oczyszczania
mogą tez
kład
utleniania
także
substancji
elementarnej.
użyt ec zn yc h z roz tworów,
używane
adsorbent y w ę g l o w e ,
z a s t os ow a n i a j a k o e f e k ­
po m o d y f i k a c j i
chemicz nych,
Ad s o r b e n t y
na p r z ykł a d
i
prz y
są
śladowych
stanowią bazę do
z a b e z p i e c z a n i u pr z ed
Sorbenty węglowe
do r o z d z i e l a n i a
chemicz­
na p r z y ­
o których mowa
i wyodrębniania
z w ł a s z c z a wodnych
j ą dr owych .
są także
one
katalizatorów,
służącym do z a g ę s z c z a n i a
u c i e c z k ą j o d k u metylu z e l e k t r o w n i
czynni ków
danych m a t e r i a ­
st a n o w i ą cenne m a t e r i a ł y
o k r e ś l o n y c h procesów
komponowania ef ekt y wn yc h mediów s o r p c y j n y c h ,
turze mezoporowatej
Znajdują
odpadowych,
s elektywnych
si arkowodoru do s i a r k i
poszuki wanym środki em
ilości
me z opo ro wa t ej .
sł użyć j a ko k a t a l i z a t o r y
i c h emi cz n e j
w zb udz aj ą d efi cytowe
przemysłowych wód
i
fizycznej
mo ż l i wo ś c i w y k o r z y s t a n i a .
zainteresowanie
j a k o n o ś n i k i wysokoaktywnych
nej
s u b s t a n c j i bioge n n eg o p o ­
w y k a z u j ą n a t u r a l n ą domi n a cj ę własnego
o rozwiniętej
roz ma i tych
struk­
substancji w chro­
matografii.
P r z e p r o wa d z a n e d o t y c h c z a s w p r a ktyce
sorbe ntów,
w tym z udz i ałem pary w o d n e j ,
na n i e w i e l k ą
nego pr z ez
tylko mo d y f i ka c j ę
termiczne
jącego w rozwijanej
kreowani a
p r z es uwa n i e
strukturze
strefy
tywność w y k o r z y s t a n i a
albo powietrza,
struktury
e f e k t y wn e g o r e a g o w a n i a
porowatej
st r u k t u r y mezoporowatej
pr o c e s y a kt y wa c j i f i z y c z n e j
d wu t l e n k u węg l a
c h a r a k t e r u porowa t ej
m a t e r i a ł u w ę g l ow e go .
tym sposobem poci ąga
p a l a n i u m a t e r i a ł u węglowego na j e g o
n p.
przemysłowej
z ew n ę t r z n y c h
surowca w y j ś c i o w e g o
i
za
cz y n nika
utlenia­
Zwiększenie
udziału
sobą w i ę ks z y u d z i a ł w w y­
częściach
pogorszenie
pozwalają
sorbentu u z y s k i w a ­
ziaren,
innych
co obni ża e f e k ­
parametrów
sorbentu,
w y t r z y m a ł o ś c i me c h a n i c z n e j .
Badania
wodnej
c zyni ły
nad
r o z wi j a ni em
z u d z i a ł e m wodoru j a ko c z y n n i ka
się do poznania
z uwagi na u c i ą ż l i w o ś c i
i mi ały
st r u k t u r y
j e dy n i e
kinetyki
porowa t ej
inhibitującego
omawianego p r o c e s u
z a s t o s ow a n i a w r u c hu ,
zasięg praktyki
pr z y pomocy
nie
laboratoryjnej.
oraz
l e cz
siarki,
innych
czynników,
w yn i ka j ą c e
znalazły
uznania
ch l or u ,
pary
przy­
z ni c h w n i o s k i
technologicznego
159 527
Procesy a k t y w a c j i
do i l o ś c i
f o ro wy ,
jące,
chemicznej
prowadzone
masy m a t e r i a ł u węg l owe go ,
w o d o r o t l e n e k potasu lub
te pr oc es y o kre śl o n ych
t e r i a ł u węglowego
a z dru g i e j
aktywacji.
i czynni ków
inne,
cz ę st o d r o g i e
technicznie
cynku,
oraz
sobą konieczność
wyka z uj e
c h l or ki e m cynku z uwagi na
ska oraz
trudną d os tępność w y r a ż a j ą się wysoką ceną,
sorbentu mezoporowatego n ie
W pracach Ungera
Goetz H . , /
2,
J.
802 / 1 9 7 9 /
opisano
wyka z uj ących j u ż
stanowi
rozwiązania
1980,
202
s.
sposób z w i ę k s z e n i a
pewną
c z ę ś c i o we go z ga z o w a n i a
st rukt urę
z udziałem soli
i wodoru w temperaturze
127 3 K.
udziału
i
s t o s o w a n i e wodoru,
Roumeliotis P . ,
we i n i e
jest
mezoporowatej
szenia
ze
stwarza
opracowanie
porów p i er wo t n yc h
dzi
charak­
Z uwagi na wysoką
trudności
ma t er i a łowe
tem­
i rucho­
e f e k t y wn e g o
sposobu r o z w i j a n i a
pr owadz ącego do w yda t n e g o
n i e z bę d n ej
wysokości
zwięk­
w porównaniu,
temperatury
i
czasu
zgazowywania.
jako
katalizatora,
naniesionej
do p r e f e r e n c y j n e g o z a c h o d z e n i a
nie
z n a cz ące go
dla
u z yska n i a
zuje
Offen,
tam k a t a l i t y c z n y p r o c e s
oraz j e d n o c z es n e g o z m n i e j s z e n i a
W d o ś w i a d c z e n i a c h wła snyc h s t w i e r d z o n o ,
wapnia
Ger.
pr odukcyjnej.
jest
stosowanymi w znanych r o z wi ą z a n i a c h
trwania
Mu e l l e r H. ,
Goetz H . ,
tym sposobem sorbenty węglowe
s t r u k t u r y w m a t e r i a ł a c h węglowych,
objętości
środowi­
ż e l a z a w o b e c n o ś c i mi e s z a n i n y par y wodnej
proces
dogodny dla p r a k t y k i
Celem n i n i e j s z e g o wynal azku
mezoporo-
dla
mezoporów materiałów węglowych
Stosowano
Uzyskiwane
taki
a nie
pomimo m o ż l i w o ś c i w y t w o r z e ­
t e r y z u j ą si ę j e d n a k n i e w i e l k ą ca ł kowi t ą o b j ę t o ś c i ą porów.
pe ra t ur ę
pr oduktu
z w y j ą t k i e m produktów
z a d o w a l a j ą c e g o pr z emys ło wo .
3 oraz Un g er K . ,
porowatą.
strony
zdrowia,
z powierzchni
j eg o dużą toksyczność
i współpracowników / U n g e r K. ,
Chromatography
Z Jednej
domi nacj ę u d z i a ł u mikroporów,
Akt ywa c j a
utlenia­
z u d z i a ł e m ma­
szkodl iwych dla
p o ro wa t a ,
watości.
nia
re a k c j e
u suwania
st rukt ura
kwas f o s ­
czynniki
i ekonomicznie.
agresywnych
pr oc es a ch kreowani a
a kt y w a c j i c h l or ki e m
chemiczne
z a b e z p i e c z e ń z uwagi na
silnie
strony p o c i ą g a j ą za
W takich
z u dz i a ł e m dużych i l o ś c i w st os u n ku
takich czynni ków Ja k ch l or ek cy n k ,
są procesami mało a t r a k c y j n y m i
wymagają
3
obniżenia
reakcji w st re fie
temperatury i n i e z b ę d n e g o
z ami e r z o n e g o
r o z wi n i ę t y
obserwuje
ze obecność w r e a k c j i
rezultatu.
z ga z o w a n i a
na p o w i e r z c h n i ę m a t e r i a ł u w ę g l ow e go ,
porów s z e r s z y c h i
czasu
trwania Je j
Uzyskany w ten sposób
soli
pr owa ­
jednocześ­
przebiegu
produkt aktywny w y k a ­
układ me z oporowa ty. Ponadto w tak prowadzonym p r o c e s i e
się m n i e j s z y u d z i a ł wypału m a t e r i a ł u węgl owego na
z g a z o wa n i a
z ew n ę t r z n y c h
częściach
jego ziaren.
Jak s t w i e r d z o n o ,
wraz
ze wzr os te m do
r z c h n i m a t e r i a ł u węgl owego,
w zr os t w r o z w i n i ę t e j
metrów st r u k t u r y
bez
u dz i a ł u
Sposób
wynalazku,
st r u kt u r z e
porowatej
porowatej
parą wodną powoduj e
u d z i a ł u mezoporów,
a n a l o g i c z n e g o produktu z g a z o w a n i a
stopniowy
w po równ a n i u do p a r a ­
m a t e r i a ł u węglowego
katalizatora.
otrzymywania
polega
na
sorbentów o r o z wi n i ę t e j
tym,
że m a t e r i a ł węglowy,
z o w a ny do
st op n i a wypału powyżej
p e ra t ur z e
powyżej
chnię wypa l a nego
soli
wapnia,
węgl owe go,
po czym,
lub u suwa znanymi
2 0 %,
7 7 3 K w o becności
materiału,
nietrwałej
w i l o ś c i do
w z a l e ż ności
sposobami,
charakterystyce
Istotę wynalazku
rametry s t r u k t u r y
poddaje
korzystnie
się
wstępni e
częściowo
zga-
z g a z o w a n i u parą wodną w tem­
najlepiej
w wodz i e
i
termicz ni e
3 % wagowo wap n i a w stosunku do m a t e r i a ł u
sorbentu,
d e min e r a l i z a c j ę
otrzymanie
wapń p o z o s t a w i a
się
kwasami .
adsorbentów
o pożądanej,
zróżni­
porowa t ej .
o b j a ś n i a j ą po n i ż e j
podane
przykłady,
sorbentów uzyskanych p r z e z
wodną oraz proponowanym sposobem.
me z o p o r o w a t e j , według
upr z e d n i o n a n i e s i o n e g o na wewnęt rz ną p o w i e r z ­
od p r z e z n a c z e n i a
pr z ez
struktury
porowatej
strukturze
łatwo r o z p u s z c z a l n e j
Sposób wed łu g w y n a l a z k u umożliwia
cowanej
3 % wagowych z a w a r t o ś c i w a p n i a na p o w i e ­
u t l e n i a j ą c a mo d y f i k a c j a
w których porównano
b e z po ś r e d n i ą a k t y w a c j ę
pa­
parą
159 527
4
P r z y k ł a d
I.
Z d e m i n e r a l i z owany,
produkowany p r z e z Ha j n o ws k i e
rzany na b a z i e
Za k ł a d y
pestek ś l i w e k ,
zaktywowany
z modyfikowany przez n a n i e s i e n i e
wagowy Ca,
poddawano pr o c e s o w i
s t a n c j i w ę g l ow e j .
Reakcj e
na
parą wodną oraz
j e g o p o wi e r z c h n i ę
zgazowania
struktury
katalizatora
z kat al iz atorem,
padkach po z os ta łe parametry
cego czynnika
to j e s t
oraz
odpowi e dn i o:
46 minut d l a
sama.
n aważ ki
cz asy
porowatej
jako katalizatora
1 1 7 3 K.
strumienia
1/
oraz
zarówno struktura mikro - j a k
wapni a.
parametrów
2/
i
s t rukt ury
prz ykładz ie
1 % wagowego Ca j a k o
r mezo z 4 , 8
katalizatora
w a d z i do z n a cz n eg o sel e ktywn eg o r o z w i n i ę c i a
rozmiarów / w z r o s t w a r t o ś c i mezo z 0 , 2 8
mezo z 4 , 8
do 6 , 0 nm/,
rowaty j ed n o cz es n e
powyższych danych
Pr z e d s t a wi o n y powyżej
sposób
końcowych produktów a k t y w a c j i
aktywowanych,
Ilustruje
ta k i ch j ak
do 1 , 0 8
cm3g ^1
poz wal a
3,2
nm/.
głównie
Użyci e w podanym
3/,
pro­
większych
oraz w z r o s t w a r t o ś c i
r
układu mi kroporowa t eg o w mezopocm3
^g^1.
także modyfikować
u z y s k i wa n y c h
r o z wi j a n a
zgazowania /prób a
mikro z 0 , 4 3 do 0 , 3 8
s t r u k t u r ę porowatą
z materiałów węgl owych w c z e ś n i e j
surowe węgl e wyj ś c i ow e
to przykład I I ,
do
2/
czym ta o s t a t n i a
s t ru kt u ry mezoporowatej
nawet kosztem p r z e j ś c i a
obniżenie wartości
pr z y
reakcji
Jego
z użyc i e m 1 % wapnia
Z po r ó w n a n i a
i mezo-porowata,
cał ych rozmiarów / o b n i ż e n i e w a r t o ś c i
które w y­
sorbentów u z y s k a n y c h p r z e z
3/.
Po
5 %
katalizatora
wi dać że w wyn i ku wysokot emperatur owej a kt y w a c j i parą wodną / p r ó b y
Jest
K
przepływają­
obu a d s o r b e n t ó w,
s o l ą octanu
ka ta liz ato ra /próba
procesu z g a z o w a n i a / p r ó b a
o 100
W obu p r z y ­
a d s o r b e n t u węglowego
1 zawierają wartości najważniejszych
aktywację parą wodną bez u ż y c i a
jak najkorzyst­
b a da n e go ma t e r i a ł u węgl owe go bez
sorbentu wyj ś c i ow e g o / p r ó b a
su b ­
proces zgazowania badane­
i
zgazowa nia
1 %
z cią­
Stosowano n a s y c o n ą parę wodną.
58 minut dla m a t e r i a ł u węgl owe go z n a n i e s i o n ą
Dane w t a b l i c y
uzyskania
odpowiedni o w 127 3 K i
t aka
s t a c j o n a r n y m,
prowadzono w te mpe r a t u r z e
k a t a l i z a t o r usuwano z po wi e r z c h n i
roztworem CH1 . Uzyskano p r z y b l i ż o n e
nosiły
W celu
me z o p o r o w a t e j ,
to j e s t wi e l k o ś ć
u t l e n i a j ą c e g o była
r e a k c j i zga z o wa n i a
sam a d s o r b e n t
50 % s t o p n i a wypału
rurowym w z ł o ż u
pomocą termowagi.
go ma t er i a łu bez n a n i e s i o n e g o
t e n że
wytwa­
o c t a n u w ap n i a w i l o ś c i
parą wodną do
n i e j s z y c h w ar t o ś c i parametrów
aktywny / t y p u A - 2 /
D e s t y l a c j i D rewna w H a j n ó w c e ,
pr owadz ono w p i e c u
głą kontrolą ich p r z e b i e g u za
wy ż s z e j n i ż
handlowy w ę g i e l
Suchej
lub pr odukty
w którym o pi s a n o d o ś w i a d c z e n i e
stawowych c z ys tych odmianach p e t r o g r a f i c z n y c h węgla
nie-
ich ka r bo n iz ac ji .
wykonane na
brunatnego,
dwóch pod­
to j e s t
na węglu
brunatnym ziemistym oraz węgl u brunatnym k s y l i t o w y m.
P r z y k ł a d
II.
Zdemineralizowane
z i e mi s t y z k o pa l n i Lubstów oraz
i a k t y wa c j i parą wodną w te mpe ra t urz e
katalizatora /próba
n a n i e s i o n e g o przez
st a ła procedura
Parametry
1/
i z udziałem
taka
3 % wagowych Ca
sama j a k w p r z y k ł a d z i e
struktury porowatej
stwierdzić,
j ako
charakteryzujące
st ru kt u ra l n e
zestawione
Natomiast
watej
z ast osowanie
zestawiono w tablicy 2.
że p o d c z a s a k t y w a c j i
mezoporów / V
mezo/.
Również
uz y sku j e
mikro-
po z os ta łe
układu mi krouzyska­
1/.
sorbenty / p r ó b y
2/
struktury p o r o ­
ch arakter yz ujące
Świadczą o tym n i e
w w a r t o ś c i a c h V mezo i V mi kro p o s z c z e g ó l n y c h prób
ich mezoporowatości .
Na
obu r o d z a ­
1/
m a t e r i a ł ó w węglowych
sposobu według w y n a l a z k u do m o d y f i k a c j i
obu typów materiałów węgl owych d a j e
stopni
/próby
w t a b l i c y 2 ś w i a d c z ą o p r z ewa dz e
przewagą układu mezoporowatego n a d mikroporowatym.
nice
Pozo­
I.
porowatego nad mezoporowatym w p r od u k t a c h a kt y w a c j i
nych bez u d z i a ł u k a t a l i z a t o r a / p r ó b a
udziału
/próba 2 /
się p r z ewa ża j ącym u d z i a ł e m o b j ę t o ś c i
porów / V mi kr o / w stosunku do o b j ę t o ś c i
parametry
bez
katalizatora
jów materiałów węglowych parą wodną bez u d z i a ł u k a t a l i z a t o r a
się węgle aktywne,
50 % ,
roztworem octanu w a p n i a .
o dp owi e dn i ch prób
tych danych można
surowe węgl e b r u n t a n e :
poddano k a r b o n i z a c j i
117 3 K do st o p n i a wypa ł u
i mpregnacj ę b a d a n e g o ma t e r i a ł u
była
podstawie a n a l i z y
5 % roztworem HCl
k s y l i towy z ko p a l n i Tu r ów,
lecz
się
tylko r ó ż ­
również war tośc i
159 527
5
T a b e l a
T
e
m
p
.c
z
a
s
z
g
a
o
r
e
a
k
c
ji
w an ia
O b ję to ść po­
rów,
V mezo
P o w ie rz chni a po­
rów
Stopień mezoporowatości %
cm3 . g^
1
-
Sorbent
1
V mezo
V mikro V mikro
m2 . g-1
. 100
V mez o
m i n
°
K
S BE T ,
C6 H6
S mezo
ś redni
promi eń
mezoporów
r
mezo n
m
I
0,28
0,43
39,4
1190
115
4,8
II
0,50
0,51
49,5
1490
315
3,2
III
1 ,0 8
0,3 8
74,0
1315
360
6,0
T a b e l a
Opis próby
C
zas
Objętość po­
rów
S
2
topień mezoporowatości , %
cm3 . g-1
V mezo
mezo
V mezo +V mikro
100
P owi e r z c h ni a
porów
m
2
. g-1
średni
promień
mezoporów,
r
mikro
reakcji
c a ł kowita
mezoporów
S BET.
S mezo
m
in
C6 H6
n m
1273
46
Sorbent otrzyma­
ny z wyj śc1173
i owe-
58
go węgla k s y l i towego:
próba
1
38
0,14
0,50
próba
2
9
0 , 42
2 1 ,9
98 0
110
2 ,5
0,23
64 ,6
69 0
220
3,8
Sorbent otrzy­
many z w y j ś c i o ­
wego węgla
ziemistego:
próba
1
47
0,11
0,4 2
20,0
925
95
2,3
próba
2
11
0,43
0,1 8
70,5
57 0
215
4,0
mezo
159 527
Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 10 000 zł
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
445 Кб
Теги
pl159527b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа