Патент на изобретение №2370439

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к получению активированных углей. Предложен метод модифицирования промышленного активного угля, который включает его обработку малоконцентрированным стоком производства -капролактама, содержащим до 0,5 г/дм³ капролактама и сульфат аммония до 0,2 г/дм³, при отношении массы угля (г) к объему сточных вод (см³) – 1:10 в течение 24 часов, дальнейшее просушивание и прогрев угля при температуре 250°С на воздухе в течение 4 часов. Изобретение обеспечивает повышение сорбционной емкости угля по отношению к ионам меди (II). 3 табл.

Изобретение относится к области адсорбционной техники и может быть использовано для получения модифицированных активных углей (МАУ), применяемых для водоочистки технологических стоков предприятий химической и фармацевтической промышленности.

Известен способ получения МАУ, включающий пропитку углей водой или раствором соляной кислоты с концентрацией 1-4 вес.% при соотношении суммарного объема пор угля и воды или кислоты 1,0-(0,7-1,0), а затем обработку угля 9-15% раствором термоактивной смолы в фурфуроле при весовом соотношении угля и раствора 1,0-(0,35-0,68), выдерживание до сыпучести и термообработку со скоростью подъема температуры 450-900°С/час до 700-900°С с последующей выдержкой при этой температуре в течение 0,2-0,5 ч (патент 2175885, Россия, MПK⁷ B01J 20/20, С01В 31/08, опубл. 2001.11.20).

Недостатком данного способа является высокая стоимость модифицирующего агента, а также длительность и трудоемкость процесса модифицирования.

Наиболее близким является способ получения МАУ, включающий пропитку активного угля раствором -капролактама с концентрацией 2 г/дм³ при соотношении АУ: реагент – 1:10 в течение 24 ч в статических условиях, фильтруют, сушат и прогревают при температуре 250°С в течение 4 часов в атмосфере воздуха, а затем карбонизуют (прогрев до 900°С, скорость нагрева 10°С/мин с последующим охлаждением в токе инертного газа (аргона или азота) (патент 2276099, Россия

МПК⁷ B01J 20/20, С01В 31/08, опубл. 2006. 05.10).

Недостатком данного способа модифицирования является значительный расход реагентов, тепла, электричества и инертного газа.

Задачей настоящего изобретения является повышение сорбционной емкости активных углей по меди, снижение расхода электроэнергии, реагентов, инертного газа и исключение токсичных отходов.

Поставленная задача достигается обработкой промышленного активного угля (АУ) малоконцентрированным стоком производства -капролактама, содержащим КЛ до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³, при соотношении масса угля (г): объем сточных вод (см³) – 1:10 в течение 24 ч, дальнейшим просушиванием и прогревом угля при температуре 250°С на воздухе в течение 4 часов.

В качестве сравнения использовали промышленный активный уголь марки АГ-ОВ-1.

Пример 1

АУ обработали малоконцентрированным стоком производства -капролактама в течение 24 ч, затем просушили и прогрели при температуре 250°С на воздухе в течение 4 часов, при этом соотношение масса угля (г): объем сточных вод (см³) составляло 1:5; 1:10; 1:20. Далее на модифицированных образцах осуществляли адсорбцию в статических условиях из водных растворов нитрата меди с концентрацией 25 ммоль/дм³. Полученные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1
Влияние соотношения масса угля (г): объем сточных вод (дм) в процессе модифицирования АУ на адсорбцию ионов меди (II)
п/п	соотношение АУ : реагент	повышение сорбционной емкости АУ, %
1	1:5	15,3
2	1:10	30,0
3	1:20	31,2

Пример 2

АУ обработали малоконцентрированным стоком производства -капролактама при соотношении масса угля (г): объем сточных вод (см³) – 1:10 в течение 24 ч, далее уголь просушили и прогрели на воздухе при температуре 100°С, 250°С, 500°С в течение 4 часов. Затем на модифицированных образцах осуществляли адсорбцию в статических условиях из водных растворов нитрата меди с концентрацией

25 ммоль/дм³. Полученные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2
Влияние температуры в процессе модифицирования АУ на адсорбцию из растворов ионов меди (II).
п/п	Температура, °С	повышение сорбционной емкости АУ, %
1	100	11,3
2	250	30,0
3	500	уголь выгорает в значительной степени

Пример 3

АУ обработали малоконцентрированным стоком производства -капролактама при соотношении масса угля (г): объем сточных вод (см³) -1:10 в течение 24 ч, далее уголь просушили и прогрели на воздухе при температуре 250°С в течение 2, 4, и 6 часов. Затем на модифицированных образцах осуществляли адсорбцию в статических условиях из водных растворов нитрата меди с концентрацией 25 ммоль/дм³. Полученные данные представлены в таблице 3.

Таблица 3
Влияние времени прогрева в процессе модифицирования АУ на адсорбцию из растворов ионов меди (II)
п/п	Время прогрева, ч	Повышение сорбционной емкости АУ, %
1	2	15,7
2	4	30,0
3	6	32,3

В результате проведенных исследований были выбраны следующие условия модифицирования: обработка АУ малоконцентрированным стоком производства -капролактама, содержащего КЛ до 0,5 г/дм³ и сульфат аммония до 0,2 г/дм³, при соотношении масса угля (г): объем сточных вод (см³) – 1:10 в течение 24 ч, дальнейшее просушивание и прогрев угля при температуре 250°С на воздухе в течение 4 часов.

Извлечение ионов меди полученными сорбентами возрастает на 30%.

Формула изобретения

Способ получения модифицированного активного угля, включающий обработку раствором, содержащим капролактам, сушку и прогрев на воздухе при температуре 250°С в течение 4 ч, отличающийся тем, что в качестве раствора, содержащего капролактам, используют сточные воды производства -капролактама, содержащие до 0,5 г/дм³ капролактама и до 0,2 г/см³ сульфата аммония, причем обработку ведут в течение 24 ч при отношении массы угля в граммах к объему сточных вод в см³, равном 1:10.