ХИМИЧЕСКОЕ АКТИВИРОВАНИЕ

При химическом активировании используются главным об­разом некарбонизованные исходные материалы, к которым относятся торф и древесные опилки. Можно также использовать шламовые отходы осветляющих процессов. Превращение такого сырья в активный уголь происходит под воздействием дегидра­тирующих агентов при высоких температурах. В этом случае кислород и водород избирательно и полностью удаляются из углеродсодержащего материала, при этом происходит одно­временно карбонизация и активация (обычно при температу­рах ниже 650 °С).

Карбонизованные материалы отличаются пониженным содер­жанием кислорода и водорода, поэтому они активируются не­органическими химическими агентами не так легко, как некар­бонизованные. Древесина, один из пригодных для этих целей уг — леродсодержащих материалов, содержит, например, около 49 % кислорода и около 6 % водорода в пересчете на массу сухого обеззоленного продукта; бурые угли содержат соответственно 25 и 5 %• В1 качестве активирующих агентов в технике в основ­ном используются фосфорная кислота, хлорид цинка и сульфид калия. Кроме того, можно использовать химические вещества, оказывающие дегидратирующее действие — роданид калия, серную кислоту и другие химические соединения, которые в на­стоящее время пока не получили широкого распространения. Ниже перечислены эти вещества, частично оказывающие также и каталическое действие: металлический натрий, металличе­ский калий, оксид натрия, гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат калия, оксид кальция, гидроксид кальция, аммиак, хлорид аммония, хлорид алюминия, соли железа, соли никеля, сера, хлор, хлористый водород, бромистый водород, азотная кислота, нитрозные газы (иногда вместе с диоксидом серы), оксид фосфора (V), оксид мышьяка (V), бораты, борная кис­лота, перманганат калия.

Активирование фосфорной кислотой можно в принципе осу­ществить следующим образом: тонкоизмельченное сырье сме­шивается с раствором фосфорной кислоты, смесь осушается и нагревается во вращающейся печи до 400—600 °С. Известны процессы, которые проводятся при более высокой температуре (до 1100 °С). Для получения широкопористых углей, исполь­зуемых преимущественно для осветления, требуется значитель­но большее количество фосфорной кислоты, чем в производстве Углей для очистки газа или водоподготовки. При активировании хлоридом цинка 0,4—5 ч. ZnCb в виде концентрированного

ХИМИЧЕСКОЕ АКТИВИРОВАНИЕ

Рис. 4.2. Технологическая схема химического активирования хлоридом цинка:

/ — пропитка; 2 — кальцинирование; 3 — выщелачивание; I экстракция; 5 — отмывка; 6 — мокрый помол; 7 — фильтрование; 8 — сушка; 9 — упаковка.

Раствора смешивают с 1 ч. сырья и смесь нагревают до 600— 700 °С. Схема процесса показана на рис. 4.2.

Использование хлорида цинка для активирования в послед­ние годы сократилось в связи с проблемой загрязнения окру­жающей среды.

Для получения медицинских углей используют сульфид калия и смеси гидроксида калия и серы. Активирование производится без доступа воздуха во вращающихся печах при 800—900 °С. После выщелачивания сернистых соединений калия, обработки разбавленной соляной кислотой и отмывания от иона хлора уголь подвергается термической обработке при 500—600°С с целью удаления серы, что увеличивает произ­водственные затраты.

Несомненные успехи в технологии химического активирования углей в настоящее время не получили отражения в литературе. Они составляют секреты производства. Необходимо отметить значение тщательной очистки углей от активирующих хими­ческих реагентов. При этом химически активированные угли нередко содержат относительно большое количество золы. Другим недостатком этого способа получения активных углей является необходимость регенерации химических ре­агентов, повышающая стоимость всего процесса производства углей.

К преимуществам способа следует отнести сравнительно короткое время активирования исходных материалов, большой выход углеродного остатка, хорошие адсорбционные свойства активного угля.

В зависимости от вида активирующего агента результаты химического активирования могут различаться. Например, ак­тивные угли из опилок, полученные при добавлении карбоната калия и температуре 800°С, характеризуются высоким числом по метилеиовому голубому и йодным числом, но низкой освет­ляющей способностью; угли, активированные хлоридом цинка, отличаются хорошей осветляющей способностью, но низким числом по метилеиовому голубому и по иоду.

Если активирование вести вначале хлоридом цинка, а затем добавить карбонат калия можно получить продукт с высокой адсорбционной способностью [22]. Возможна также комбина­ция химического активирования, например фосфорной кисло­той, н активирования паром и воздухом.

Обычно при химическом активировании получают мягкие и порошкообразные продукты. Смешивание углеродсодержащего сырья с углеродсодержащим связующим (например, древесных опилок с сульфонатом лигнина) и активирующим агентом и последующее формование позволяют получить прочный актив­ный уголь 123]. Химическое активирование углей во вращаю­щейся печи в течение 3 ч с применением в качестве активирую­щих добавок фосфорной кислоты и хлорида цинка позволяет получить формованные продукты, не уступающие по прочно­сти углям, активированным водяным паром.

Активные угли с очень развитой удельной поверхностью по БЭТ удалось получить обработкой угля или кокса избытком гидроксида калия [24]. Вначале угли подвергались термообра­ботке при температуре около 480°С, а затем активировались при 700—800 °С.

К химическому активированию можно также отнести про­цесс, основанный на декарбоксилировании органических кислот, например, поликислот [25]. Для этого используются соединения элементов главных подгрупп I и II групп периодической систе­мы, в частности, гидроксиды калия и натрия. Необходимые кислоты можно получить окислением дешевых исходных про­дуктов, например, обработкой нефтяного кокса азотной кисло­той. Получаемые из органических кислот активные угли также обладают площадью поверхности по БЭТ свыше 2000 м2/г.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв