Способ получения сорбирующего блока

Способ получения сорбирующего блока

Реферат

Изобретение относится к области производства сорбционно-активных элементов и может быть использовано для очистки газовых сред от вредных примесей и решения широкого круга экологических задач.

Известен способ получения пористого фильтрующего блока, включающий смешение измельченных частиц адсорбента (активного угля, ионообменных смол и т.п.) с политетрафторэтиленом в соотношении (0,1-0,2):1, дозирование смеси в форму, прокаливание при температуре 390±10°С со скоростью подъема температуры 18-20°С/мин и охлаждение (см. а.с. СССР №425419, кл. В01J 1/22, В01D 15/08, опубл. 11.03.85).

Недостатком известного способа является низкая прочность получаемого фильтрующего блока и большое количество мелких отходов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ изготовления пористого фильтрующего блока, включающий смешение однородных частиц сорбента со средним размером частиц 1,25 мм и полимера со средним размером частиц 0,538 мм, при этом соотношение размеров частиц полимера и сорбента составляет 0,15-0,7, причем соотношение насыпных плотностей сорбента и полимера составляет 1-8, массовое соотношение полимера и сорбента в блоке составляет 2-3,5 (см. патент РФ №2027474, кл. В В01D 39/00, опубл. 27.01.95).

Недостатком прототипа является низкая адсорбционная активность по плохосорбирующимся вредным газам типа хлористого циана, что связано с монодисперсностью используемого сорбента.

Целью изобретения является повышение адсорбционной активности пористого фильтрующего блока по плохосорбирующимся газам.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим смешение измельченных частиц углеродного сорбента и полимера, прессование и термообработку смеси в форме, извлечения из формы и охлаждение блока, причем в качестве углеродного сорбента используют активный уголь с нанесенными на него каталитическими добавками, при этом содержание фракций с соотношениями среднего размера частиц полимера и размеров частиц активного угля, равными 0,36; 0,54; 1,08; 2,15, составляют (в массовых процентах) соответственно 0,5-3,5; 20-73; 73-20; 0,5-2,5, а содержание активного угля и каталитических добавок составляет (в массовых процентах):

активный уголь	89,4-91,88
медь	6,00-7,50
хром	1,80-2,50
серебро	0,02-0,10
триэтилендиамин	0,30-0,50

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в качестве углеродного сорбента используют активный уголь с нанесенными на него каталитическими добавками, причем содержание фракций с соотношениями среднего размера частиц полимера и размеров частиц активного угля, равными 0,36; 0,54; 1,08; 2,15, составляют (в массовых процентах) соответственно 0,5-3,5; 20-73; 73-20; 0,5-3,5, а содержание активного угля и каталитических добавок составляет (в массовых процентах):

активный уголь	89,4-91,88
медь	6,00-7,50
хром	1,80-2,50
серебро	0,02-0,10
триэтилендиамин	0,30-0,50

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При смешении углеродного сорбента, импрегнированного каталитическими добавками, с полимером и последующими прессованием и термообработкой создается сорбирующий блок, представляющий собой матрицу, со сквозными порами. Основное свойство сорбирующего блока является продуваемость газовоздушным потоком (проницаемость), которая обеспечивается как соотношением углеродного сорбента и полимера, так и лучшей укладкой зерен сорбента в блоке за счет их полидисперсности. Для сорбции плохосорбирующихся вредных газов типа (хлористого циана, синильной кислоты, гидридов мышьяка и фосфора, хлора и др.) необходимо обеспечить процесс каталитического разложения для полного необратимого их поглощения в различных условиях очистки воздуха (влажность, температура, давление) путем нанесения на активный уголь каталитических добавок в виде соединений меди, хрома и серебра.

Опытным путем было установлено, что совокупность заявленных параметров способа создает наиболее благоприятные условия для повышения адсорбционной активности по плохосорбирующимся газам, в том числе во влажных условиях.

Способ осуществляется следующим образом. Берут активный уголь с размером частиц 0,25-1,5 мм и суммарной пористостью 0,7-1,2 см³/г, имеющий такой фракционный состав, что содержание фракций с соотношениями среднего размера частиц полимера и размеров частиц активного угля, равными 0,36; 0,54; 1,08; 2,15, составляют (в массовых процентах) соответственно 0,5-3,5; 20-73; 73-20; 0,5-3,5.

Методом пропитки наносят на него соединения меди, хрома и серебра и триэтилендиамин (ТЭДА) таким образом, чтобы содержание компонентов было (в массовых процентах):

активный уголь	89,40-91,88
медь	6,00-7,50
хром	1,80-2,50
серебро	0,02-0,10
триэтилендиамин	0,30-0,50

смешиваю полученный катализатор с полимером, измельченным до размеров частиц 0,10-1,0 мм, при массовом соотношении катализатора и полимера (4-12):1. Смешение ведут в лопастном или валковом смесителе.

Загружают полученную смесь в цилиндрическую форму, осуществляют подпрессовку смеси при давлении 1,5-2,0 кг/см² и проводят термообработку со скоростью подъема 5°С/мин до температуры 80-100°С.

Извлекают полученный блок из формы и охлаждают его на воздухе при комнатной температуре, после чего на стенде проводят оценку при комнатной температуре, после чего на стенде проводят оценку его защитных характеристик по плохосорбирующимся газам. Условия испытания следующие:

концентрация паров	5 мг/л
относительная влажность
газовоздушной смеси	90%
удельный объемный расход
газовоздушной смеси	0,5 л/мин см2
толщина фильтрующего блока	20 мм

Пример 1. Берут 1 кг активного угля типа АГ-3 с суммарным объемом пор 0,8 см³/г и насыпной плотностью 480 г/дм³, имеющий содержание фракций с соотношениями среднего размера частиц полиэтилена и размеров частиц активного угля, равными 0,36; 0.54; 1,08; 2,15, составляющее (в массовых процентах) соответственно 3,5; 20; 73; 3,5, пропитывают его раствором меди, хрома, серебра и ТЭДА таким образом, чтобы содержание компонентов было (в массовых процентах):

активный уголь	89,40
медь	6,00
хром	1,80
серебро	0,02
ТЭДА	0,30

и сушат пропитанный уголь до сыпучего состояния.

Смешивают 1 кг полученного катализатора с 0,2 кг полиэтилена высокого давления марки 168, измельченного до размеров частиц 0,1-1,0 мм, при массовом соотношении 4:1. Смешение ведут в лопастном смесителе.

Засыпают смесь в форму диаметром 80-100 мм и высотой 20-40 мм и подпрессовывают при давлении 1,2-1,5 кг/см². Заготовку помещают в печь шкафного типа и нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С. При достижении данного режима термообработки извлекают форму из шкафа и охлаждают при комнатной температуре. Адсорбционная активность фильтрующего блока, выраженная через время защитного действия, составила по хлорциану 20 мин, по синильной кислоте 18 мин, по хлору 50 мин, по гидриду фосфора 15 мин.

Пример 2. Ведение процесса, как в примере 1, за исключением того, берут активный уголь, имеющий содержание фракций с соотношениями среднего размера частиц полиэтилена и размеров частиц активного угля, равными 0,36; 0,54; 1,08; 2,15, составляющее (в массовых процентах) соответственно 3,5; 73; 20; 3,5, а пропитку угля раствором меди, хрома, серебра и ТЭДА ведут таким образом, чтобы содержание компонентов было (в массовых процентах):

активный уголь	91,88
медь	7,50
хром	2,50
серебро	0,10
ТЭДА	0,50

Смещение катализатора и полиэтилена осуществляют при весовом соотношении 12:1, а термообработку проводят со скоростью 10°С/мин до температуры 100°С.

Адсорбционная активность фильтрующего блока, выраженная через время защитного действия, составила по хлорциану 25 мин, по синильной кислоте 19 мин, по хлору 40 мин, по гидриду фосфора 13 мин.

Пример 3. Ведение процесса, как в примере 1, за исключением того, что берут активный уголь, имеющий содержание фракций с соотношениями среднего размера частиц полиэтиленаи размеров частиц активного угля, равными 0,36; 0,54; 1,08; 2,15, составляющее (в массовых процентах) соответственно 2; 48; 48; 2, а пропитку угля раствором меди, хрома, серебра и ТЭДА ведут таким образом, чтобы содержание компонентов было (в массовых процентах):

активный уголь	90,69
медь	6,70
хром	2,15
серебро	0,06
ТЭДА	0,40

Смещение катализатора и полиэтилена осуществляют при весовом соотношении 6:1, а термообработку ведут со скоростью 8°С/мин до температуры 150°С.

Адсорбционная активность фильтрующего блока, выраженная через время защитного действия составляет по хлорциану 30 мин, по синильной кислоте 21 мин, по хлору 55 мин, по гидриду фосфора 18 мин.

Исследованный в аналогичных условиях пористый фильтрующий блок с теми же геометрическими размерами, полученный по способу, описанному в прототипе, показал существенно меньшую адсорбционную активность: по хлорциану 18 мин, по синильной кислоте 16 мин, по хлору 28 мин, по гидриду фосфора 17 мин.

При выходе за указанные интервалы каталитических добавок цель изобретения не достигается.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить сорбирующий блок, значительно превосходящий известные по адсорбционной активности по плохосорбирующимся газам, таким как хлорциан, синильная кислота, гидрид фосфора, что дает возможность создавать на его основе эффективные системы защиты органов дыхания, а также промышленные газоочистные установки.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение адсорбционной активности по плохосорбирующимся газам, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

1. Способ получения сорбирующего блока, включающий смешение частиц активного угля с частицами полимера, прессование, термообработку в форме, извлечение из формы и охлаждение, отличающийся тем, что смешивают активный уголь с нанесенными на него каталитическими добавками, имеющий размер частиц 0,2-1,5 мм, с полимером с размером частиц 0,1-1,0 мм при их массовом соотношении (4-12):1 с обеспечением получения полидисперсной смеси, в которой соотношения среднего размера частиц полимера к среднему размеру частиц активного угля, равные 0,36; 0,54; 1,08; 2,15, составляют 0,5-3,5; 20-73; 20-73; 0,5-3,5 мас.% соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение активного угля и каталитических добавок составляет, мас.%:

Активный уголь	89,4-91,88
Медь	6,00-7,50
Хром	1,80-2,50
Серебро	0,02-0,10
Триэтилендиамин	0,30-0,50