Способ получения сорбента для улавливания паров ртути

Способ получения сорбента для улавливания паров ртути

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Обрабатывают аммонит на основе четвертичных аммониевых оснований в хлрридной форме раствором, содержащим 0,1-3,0 моль/л треххлористого иода и 0,5-2,0 моль/л соляной кислоты. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 01 J 20/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4912762/26 (22) 19,02.91 (46) 07,02.93. Бюл, N. 5 (71) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов (72) А.А.Аловяйников, В.В,Грошев и В,Н.Лобарев (73).В.Н.Л оба рев (56) 1,Пугачевич П.П,Работа с ртутью в лабораторных и производственных условиях. М, .

Химия, 1972, с.320.

2. Вулих А.И. и др. Получение полииодидных форм анионита АВ-17, ЖПХ, 1968, N.9,,с,2078-2080.

Изобретение относится к технологии изготовления сорбентов для решения экологических задач, в том числе для создания противогазовых средств защиты, и может быть использовано в металлургической и электронной отраслях промышленности, и других отраслях, где ведутся работы с ртутью.

Известен способ изготовления сорбента для улавливания паров ртути путем импрегнирования твердой зернистой метрицы (например, активированного угля) водноспиртовым раствором йода в йодистом калии L1 j.

Основным недостатком известного способа является нерациональное использование высокопористой исходной основы импрегнированного сорбента (активированного угля) и малая отработка импрегната-хемосорбента по . парам ртути.

Обусловлено это тем, что импрегнат заполняет микро- и мезопоры высокопористой основы, в десятки раз уменьшая удельную поверхность, доступную процессу соударе„„. Ы „„1 793957 АЗ

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ

УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ РТУТИ (57) Обрабатывают аммонит на основе четвертичных аммониевых оснований в хлоридной форме раствором, содержащим

0,1-3,0 моль/л треххлористого иода и 0,5-2,0 моль/л соляной кислоты. 1 табл, М ний молекул ртути с активными центрами и, следовательно, уменьшая величину сорбции, Кроме того, продукты взаимодействия, . = образующиесяна поверхностном слое импрегната-хемосорбента препятствуют быстрому улавливанию молекул ртути и их диффузии вглубь пор, Опыт показывает, что в динамических условиях обычно используется около .10-15% от массы хемосорбента, которым р импрегнирован актийированный уголь, При высокой стоимости йода целесообразность применения известного способа вызывает сомнение также и с зкономической точки зрения.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущности является способ из- (,) готовления сорбента для улавливания паров ртути путем обработки (импрегнирования) . водным раствором йода (0,5-1,0 моль/л) в йодистом калии (1,0-1,6 моль/л) носителя элементарного галогена при получении полийодидной формы зернистых (гранулированных) или волокнистых анионитов, например, на основе солей четвертичных

1793957

4 тенциалом (около — 0,54 В), Цель изобретения — увеличение сорбционной емкости. . 10

20

25 б

50

55 аммониевых оснований (2). Степень отработки импрегната по парам ртути в динамических условиях составляет более 50 .

Недостатком известного способа является то, что обработанный анионит имеет малую сорбционную емкость (2 е/моль), обусловленную низким окислительным поПоставленная цель достигается тем, что в способе получения сорбента для улавливания паров путем обработки зернистого или волокнистого анионита на основе четвертичных аммониевых оснований в йодидной форме химическим реагентом согласно изобретению обработку ведут газовой смесью, содержащей хлор в количестве 0,1-2,0 об. с относительной влажностью 20-50% путем ее пропускания через слой анионита со скоростью не более 20 см/с, Известные способы получения треххлористого йода путем пропускания струи сухоro хлора (в избытке по отношению к стехиометрическому количеству) над твер-! дым йодом, парами йода или йодистым водородом подразумевают в дальнейшем процедуру импрегнирования анионита в растворе, Для совмещения процедур получения треххлористого йода и импрегнирования им сорбента струю хлора пропускают через слой гранулированного или волокни; стого анионита в йодидной форме. Реакция взаимодействия протекает по следующей схеме (возможно через образование промежуточной формы хлорида йода) ф вс Ф (К - N )I + и(!г) — > (R - N )T(lz)n (R - N )!(!2)п+.ЗСФСР— > (R - N )!(!С!з)п, где n = 0,5-1,0 (так как не ко всем свободным связям присоединяются молекула О!з).

Нижний предел концентрации С!2 в raзовом потоке (0,1 об;%) обусловлен тем, что, как показал эксперимент, ниже этой величины при обработке анионита в йодидной форме гмала эффективность образования и последующего связывания молекул !С!з(см, схему смещения равновесия, приведенную выше), Верхний предел концентрации хлора в потоке (2,0 об,%) обусловлен тем, что при более высоких его значениях происходит нерациональное расходование Clz, не используемого для образования молекул треххлористого йода.

Диапазон значений относительной влажности газового потока (20-50 ) определен экспериментально. Нижняя граница

35 (20%) обусловлена тем, что при малой влажности на поверхности анионита практически не происходит процесс образования молекул I Cb, Верхняя граница обусловлена резким возрастанием энергетических затрат на прокачку газовой смеси через слой гранулированного или волокнистого анионита в йодидной форме, При относительной влажности более 50 происходит дополнительное разбухание частиц айионита эа счет того, что молекулы Cb замещают молекулы воды, имеющиеся в оболочке йодидной формы анионита, которые в свою очередь не уносятся потоком, как это происходит при меньшей влажности.

Скорость потока имеет ограничение практически только сверху (не более 20 см/с), что определено экспериментально путем оценки эффективности обработки анионита в йодидной форме, Экспериментальное обоснование предлагаемого способа осуществляли путем определения эффективности улавливания йаров ртути исходной концейтрации 1,5-1Я мг/м при пропускании их в смеси с воздухом со скоростью 6 см/с через слой обрабо-. танного анионита толи иной 100 гlм и рабочим сечением 20 см в течение 5-часового опыта.

Для удобства проведения экспериментов по сорбции те же зернистые аниониты предварительно (перед обработкой) были переведены в волокнистую форму (связующим для мелкодиспергированных анионитов является полиакрилонитрил в соотношении 1: !), Волокнистые фильтры помещали в фильтродержатель, задействованный в схему динамического стенда типа ДП-3.

Зернистые сорбенты в фильтродержа. теле размещены между лавсановыми сетками.

Пример 1. Волокнистый.анионит

АВ-17 в полийодидной форме размещали в фильтродержателе динамического стенда типа ДП-3, В смеситель этого же стенда подавали поток воздуха и поток газообразного хлора, после чего полученную смесь с концентрацией хлора 1,0 об.% и относительной влажностью 50% направляли со скоростью 10 см/с на фильтродержатель (рабочая площадь 20 см ) с анионитом, Через 60 мин обработки поток хлора отключали и для удаления его избытка продували воздухом (200 л).

Обработанный анионит вместе с фильтродержателем переносили на динамический стенд для оценки сорбционных свойств и прбдували потоком воздуха с парами ртути, Сорбционная емкость при про1793957

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоит в увеличении эффективности сорбционной емкости.

Так, величина сорбционной емкости увеличивается для анионита в йодидной форме зернистого до 0,015-0,018 г/г (в прототипе

10 0,001 г!г), волокнистого до 0,018-0,021.r/г (в прототипе 0,003 r/r) анионита в йодидной форме зернистого до 83-87% (в прототипе 43%

15 волокнистого до 88-98% (в прототипе 68%). скоке паров ртути 5% — 0,021 гlг, эффективность улавливания паров ртути для волокнистой формы обработанного анионита составляла 97%.

Пример 2. Зернистый анионит AB-17 в полийодидной форме размещали в фильтродержателе динамического стенда ДП-3 и процесс вели в условиях примера 1.

Сорбционная емкость при проскоке паров ртути 5% — 0,018 г/r, эффективность улавливания паров ртути для зернистой формы обработанного анионита — 87%.

Экспериментальные данные способа и результаты по достижению эффективности сорбции паров ртути представлены в таблице.

Формула изобретения ний в иодидной форме химическим реагентом, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной емкости, обработку ведут газовой смесью, содержащей хлор в количестве 0,1-2,0 об,% с относительной влажностью 20-50% путем ее пропускания . через слой анионита со скоростью не более 20 см/с.

Способ получения сорбента для улавливания паров ртути, включающий обработку зернистого или волокнистого анионита на основе четвертичных аммониевых основаОпыт Параметры импрегнирующего газовоз шного потока

Величина сорбционной емкости при проскоке паров ртути 5%, г/r

Форма анионита

Эффективность сорбции паров ртути, /о концентра- скорость ция хлора, потока см/с об,% относительная влажность,.%

Зернистая

BOllOKHN"" стая

2

4

6

8

2

4

6

8

1,0

1.0

1,0

0,05

0,1

2,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,05

0,1

0,2

1,0

2,0

2,1

10 f0

79

87

84+

83

86

84

14

88

96

97

95*

27

91.

94

97

79**

0,015

0,018

0,017

0,001

0,017

0,018

0,018

0,018

0,008

0,001

0,018

0,020

0,021

0,020

0,001

0,019

0,020

0,020

0,021

0,016

1793957

Продолжение таблицы

Составитель В.Лобарев

Техред М.Моргентал Корректор Н,Кешеля

Редактор С.Кулакова

Заказ 518 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

* При высокой эффективности улавливания паров ртути аэродинамическое сопротивление исследуемого слоя сорбента возрастало в 1.8-2,1 раза;

++ нестабильность процесса,