Адсорбент для средств защиты

 

Изобретение относится к производству адсорбентов на угольной основе, в частности к производству адсорбента для поглощения органических паров (бензол, толуол, циклогексан и т.п.), неорганических газов и паров (гидрид серы, циан водорода, хлор и т.п.), кислых газов и паров (диоксид серы, хлористый водород, фтористый водород и т.п.) и аммиака в средствах защиты. Адсорбент для средств защиты на основе импрегнированного активного угля представляет собой механическую смесь из двух составляющих частей, при этом первая часть в количестве 45-55 об.% содержит в качестве ингредиентов оксиды меди в пересчете на медь 0,5-10,0 мас.% и карбонат натрия и/или калия 3,0-17,0 мас.%, вторая часть в количестве 55-45 об.% содержит 12,0-15,0 мас.% сульфата меди, а в качестве угольной основы использован активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки. Адсорбент обладает достаточно высоким временем защитного действия по органическим парам, неорганическим и кислым газам и парам и аммиаку. 2 табл.

Изобретение относится к производству адсорбентов на угольной основе, в частности к производству адсорбента для поглощения органических паров (бензол, толуол, циклогексан и т.п.), неорганических газов и паров (гидрид серы, циан водорода, хлор и т.п.), кислых газов и паров (диоксид серы, хлористый водород, фтористый водород и т.п.) и аммиака в средствах защиты.

Известно, что предназначенные для адсорбции органических паров активные угли имеют динамическую активность по бензолу не менее 75 мин [АООТ “ЭХМЗ”, НПО “Неорганика” Активные угли. Эластичные сорбенты. Катализаторы. Осушители. Химические поглотители./Каталог. - Черкассы, 1996, с.8-33].

Известен поглотитель аммиака и сероводорода [RU №2002104621, кл. В 01 D 20/20, 20.02.2002], представляющий собой углеродно-минеральный сорбент, импрегнированный сульфатом меди в количестве 12-15 мас.%. Известный поглотитель обеспечивает высокую степень защиты от аммиака, но не защищает от неорганических (кроме гидрида серы) и кислых газов и паров, обладает невысоким временем защитного действия по органическим парам. Динамическая активность по бензолу известного поглотителя 45-55 мин.

Известен поглотитель кислых газов, получаемый по способу [RU №2138441, кл. С 01 В 31/08, 31/16, B 01 J 20/20, 02.03.98], представляющий собой активный уголь, импрегнированный оксидами меди в количестве 5,0-9,5 мас.% в пересчете на медь и карбонатом калия в количестве 5,9-9,4 мас.% в пересчете на калий. Поглотитель кислых газов предназначен для поглощения неорганических и кислых газов и паров.

Недостатком поглотителя кислых газов является отсутствие возможности поглощения аммиака.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому адсорбенту является катализатор-поглотитель К-ПА [ТУ 2165-044-05795731-00. Катализатор-поглотитель К-ПА, г.Пермь] на основе активного угля АГ-5 [ГОСТ 20777-75. Уголь активный АГ-5], содержащий соединения меди в пересчете на медь 4,5-7,5 мас.%, соединения хрома в пересчете на хром 1,2-2,2 мас.% и хлорид никеля в количестве 7-15 мас.%. Катализатор-поглотитель К-ПА предназначен для поглощения аммиака, неорганических и кислых газов и паров, отравляющих веществ (хлорциан, циан водорода, фосген и т.п.).

Недостатком катализатора-поглотителя К-ПА является невысокое время защитного действия по органическим парам и недостаточно высокое - по неорганическим и кислым газам и парам. Соединения хрома в катализаторе-поглотителе К-ПА не оказывают положительного влияния на его поглощающую способность по неорганическим и кислым газам и парам, занимают часть объема сорбционного пространства, препятствуют нанесению большего количества других ингредиентов и поглощению неорганических и кислых газов и паров с помощью других ингредиентов. Хлорид никеля в катализаторе-поглотителе К-ПА блокирует подходы для органических паров к микропорам активного угля, является коррозионно-активным компонентом по отношению к металлическим деталям противогазовых фильтров.

Перед авторами стояла задача - разработать на основе активного угля некоррозионно-активный адсорбент с достаточно высоким временем защитного действия по органическим парам, неорганическим и кислым газам и парам, аммиаку.

Результат достигается тем, что адсорбент для средств защиты представляет собой механическую смесь из двух составляющих частей, при этом первая часть в количестве 45-55 об.% содержит в качестве ингредиентов оксиды меди в пересчете на медь 0,5-10,0 мас.%, карбонат натрия и/или калия 3,0-17,0 мас.%, вторая часть в количестве 55-45 об.% содержит 12,0-15,0 мас.% сульфата меди, а в качестве угольной основы использован активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки.

Отличие предлагаемого адсорбента заключается в том, что:

- адсорбент дополнительно содержит карбонат натрия и/или калия;

- адсорбент не включает соединения хрома и никеля;

- используется механическая смесь из двух составляющих частей адсорбента: с оксидами меди и карбонатом натрия и/или калия (45-55 об.%) и с сульфатом меди (55-45 об.%);

- первая составляющая часть адсорбента содержит оксиды меди в пересчете на медь в количестве 0,5-10,0 мас.% и карбонат натрия и/или калия в количестве 3,0-17,0 мас.%;

- вторая составляющая часть адсорбента содержит сульфат меди в количестве 12,0-15,0 мас.%;

- адсорбент для средств защиты содержит ингредиенты на активном угле из скорлупы ореха и/или плодовой косточки.

Первая составляющая часть предлагаемого адсорбента обеспечивает поглощение органических паров, неорганических и кислых газов и паров.

Вторая составляющая часть предлагаемого адсорбента обеспечивает поглощение органических паров, гидрида серы и аммиака.

Выбор в качестве предлагаемого адсорбента механической смеси из двух составляющих частей обуславливается увеличением длины рабочего слоя каждой из составляющих частей.

Узкий интервал соотношения двух составляющих частей предлагаемого адсорбента, 45-55 об.% и 55-45 об.% соответственно, обеспечивает необходимое оптимальное смешение двух составляющих частей, особенно для малых по длине слоев адсорбента.

Активный уголь в предлагаемом адсорбенте необходим для поглощения органических паров.

Выбор в качестве основы активного угля скорлупы ореха (грецкий, кокос и т.п.) и/или плодовой косточки (персик, абрикос, слива и т.п.) обусловлен тем, что получаемый из нее активный уголь отличается высокой прочностью и развитой пористой структурой, позволяющей как вводить в уголь необходимое количество ингредиентов, так и сорбировать при этом органические пары с высокой динамической активностью.

Оксиды меди в предлагаемом адсорбенте необходимы для поглощения неорганических газов и паров и, в меньшей степени, кислых газов и паров.

Карбонат натрия и/или калия в предлагаемом адсорбенте необходим для поглощения кислых газов и паров и некоторых неорганических газов и паров.

Сульфат меди в предлагаемом адсорбенте необходим для поглощения гидрида серы и аммиака.

Выбор сульфата меди в качестве ингредиента к предлагаемому адсорбенту обусловлен еще и тем, что вторая составляющая часть с сульфатом меди, в отличие от других импрегнированных активных углей для поглощения аммиака, например активного угля с хлоридом никеля, имеет различие по цвету с первой составляющей частью: зерна первой части по цвету черные или темно-серые, а зерна второй части - серые или серо-голубые. Это свойство позволяет оценить однородность адсорбента.

Предлагаемый адсорбент получают следующим образом.

Активный уголь одной партии поступает одной частью на пропитку растворами углекислого аммиаката меди и карбоната натрия и/или калия, другой частью - на пропитку раствором сульфата меди.

Готовят углекислый аммиакат меди и карбонат натрия и/или калия в одном растворе, либо растворы углекислого аммиаката меди и карбоната натрия и/или калия отдельно, либо раздельно, а затем смешивают. Активный уголь пропитывают либо смесью растворов, либо последовательно в начале каким-нибудь одним из растворов, затем другим с промежуточной термообработкой после вылеживания. Соотношение активного угля по массе в кг и пропиточного раствора по объему в дм³ берут 1:(0,4-0,8) соответственно. После окончания пропитки и вылеживания активный уголь подвергают термообработке при температуре выше 100С до требуемого влагосодержания.

Сульфат меди наносится на активный уголь в одну или две стадии путем пропитки угля раствором сульфата меди с последующей термообработкой при температуре выше 100С до требуемого влагосодержания. Соотношение угля и пропиточного раствора берут исходя из величины суммарного объема пор и коэффициента пропитки 0,7-1,0.

Смешение двух составляющих частей адсорбента производят механически в перемешивающем устройстве сыпучих продуктов.

Поглотительная способность предлагаемого адсорбента, а также его прототипа и аналогов приведены в табл.1.

Данные табл.1 показывают, что предлагаемый адсорбент по сравнению с прототипом обладает более высокой динамической активностью по бензолу и гидриду серы, по сравнению с первым аналогом обеспечивает защиту от диоксида серы и обладает более высокой динамической активностью по бензолу, а по сравнению со вторым аналогом обеспечивает защиту от аммиака и обладает более высокой динамической активностью по бензолу.

Уменьшение содержания в первой составляющей части адсорбента меди менее 0,5 мас.% и карбоната натрия и/или калия менее 3,0 мас.% приводит к падению динамической активности по гидриду серы до уровня прототипа.

Увеличение содержания в первой составляющей части адсорбента меди выше 10,0 мас.% технологически невозможно из-за неполного растворения расчетного количества углекислой меди в аммиачном растворе и непопадания нужного количества меди в поры активного угля, особенно при формировании смеси растворов углекислого аммиаката меди и карбоната натрия и/или калия.

Увеличение содержания карбоната натрия и/или калия в первой составляющей части адсорбента выше 17,0 мас.% нецелесообразно, так как не приводит к увеличению динамической активности вследствие уменьшения пористости угольной основы и блокированию активных центров добавок, комкованию и слипанию зерен адсорбента, высаливанию добавок на частицах адсорбента.

Выбор соотношения составляющих частей предлагаемого адсорбента приведен в табл.2.

Данные табл.2 показывают, что оптимальное соотношение составляющих частей в предлагаемом адсорбенте 45-55 об.% и 55-45 об.%.

Уменьшение какой-либо из составляющих частей менее 45 об.% или увеличение ее более 55 об.% приводит к неравномерности распределения частей в слое и значительному снижению динамической активности по одному из веществ.

Предлагаемый адсорбент обладает достаточно высоким временем защитного действия по органическим парам, неорганическим и кислым газам и парам и аммиаку.

Предлагаемый адсорбент не обладает коррозионной активностью по отношению к металлическим деталям противогазовых фильтров.

Предлагаемый адсорбент был изготовлен в опытных партиях и испытан в условиях лаборатории. Результаты испытаний подтвердили достигнутые ранее результаты испытаний лабораторных образцов адсорбента.

Планируется серийный выпуск предлагаемого адсорбента для промышленных средств защиты марки АВЕК.

Формула изобретения

Адсорбент для средств защиты на основе импрегнированного активного угля, отличающийся тем, что представляет собой механическую смесь из двух составляющих частей, при этом первая часть в количестве 45-55 об.% содержит в качестве ингредиентов оксиды меди в пересчете на медь 0,5-10,0 мас.%, карбонат натрия и/или калия 3,0-17,0 мас.%, вторая часть в количестве 55-45 об.% содержит 12,0-15,0 мас.% сульфата меди, а в качестве угольной основы использован активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7