Сигаретный сорбент на основе природного шунгита и способ его изготовления

Изобретение относится к сорбентам для сигаретных фильтров. Предложен сорбент, изготовленный из шунгита, имеющий в составе следующие компоненты, мас.%: углерод 28,0-36,0, калий 1,2-26, алюминий 2,6-3,3, марганец 0,05-4,7, титан 0,22-0,4, кальций 0,13-0,17, кремний 18,0-24,9, натрий 0,2-0,51, кислород 30,0-38,6. Способ изготовления сорбента включает предварительную подготовку шунгита, заключающуюся в дроблении шунгита до определенного размера, отделение фракции с гранулометрическим составом необходимого размера, последующую модификацию выделенной фракции путем химической активации в процессе ее кипячения в 15-35% растворе гидроксида калия или гидроксида натрия в течение 30-180 минут, после чего полученный модифицированный шунгит фильтруют, промывают дистиллированной водой до рН 7-10, высушивают при температуре 104-106°С, повторно измельчают. Полученный сорбент обладает повышенной каталитической активностью. 2 н. и 3 з. п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к табачной промышленности, а конкретнее к сорбентам, получаемым из природного сырья, которые используются при изготовлении фильтров для сигарет.

Проблема создания сорбентов для сигаретных фильтров, уменьшающих токсическое воздействие сигаретного дыма на организм человека, является сложной и актуальной. В процессе курения сигареты образуются более 4800 веществ, принадлежащих к 15 классам органических соединений, в том числе свыше 200 из них являются ядовитыми и около 50 канцерогенными компонентами [Коробкина З.В. У опасной черты. М.: Мысль, 1991, 46 с; Машковцев М.Ф. Химия табака. М.: Пищевая промышленность. 1971. 271 с.; Р.Martin, D.L.Heavner, P.R.Nelson, K.C.Maiolo, C.H.Risner, P.S.Simmons, W.T.Morgan, M.W.Ogden / "Environmental tobacco smoke(ets): a market cigarette study" // Environment International. V.23. №1. P.75-90].

Известно, что дым является носителем органолептических свойств табачных изделий, являющихся очень важными для курильщика, поэтому при оценке сорбционных свойств сигаретных сорбентов большое значение имеет избирательность сорбента именно к токсичным компонентам табачного дыма.

В настоящее время в качестве сорбирующих материалов в сигаретных фильтрах используют порошки [патент Швейцарии №526928 и др.], гранулы, микрокапсулы [патенты RU №2156099, RU №2155529 и др.], волокна [патенты Швейцарии №526928, SU №2534173, США №5692527, заявки RU №96118186, Франции №2798302 и др.], пленки или ленты [патент SU №403130, патент Франции №1536323, заявка №98117221 Россия и др.].

Среди порошкообразных сорбентов наиболее широко используют активированный уголь, силикатные материалы, сепиолит, окись алюминия и различные композиции на их основе. Диапазон волокнистых фильтрующих материалов в основном ограничен использованием ацетатных или целлюлозосодержащих волокон. Известно также применение субмикронных базальтовых волокон. В качестве лент или пленок применяются различные природные и синтетические полимерные материалы.

Все используемые сорбирующие материалы проявляют разную сорбционную активность к отдельным токсичным компонентам табачного дыма, поэтому широко используют многокомпонентные фильтрующие элементы, в которых фильтрация осуществляется несколькими сорбентами близкой или разной формы (порошки и волокна) и природы.

Известен фильтр для сигарет, в котором сорбент на основе фуллерита, фуллеренсодержащей сажи и пироуглерода [заявка RU №2000110683] зафиксирован на волокнистой микропористой основе пропиткой или механической прокаткой.

Известен сигаретный фильтр [патент SU №262772], в котором сорбент (активированный уголь) нанесен на поверхность бумажной ленты.

Хорошо известны фильтры, в которых используются одновременно несколько порошкообразных сорбентов. Особенно часто одним из компонентов этих составов является активированный уголь. Например, активированный уголь с гранулами полисахаридов [Evr. Pat. №86906468.3], с гемоглобином [РСТ WO 96/00019], лигнином [патент RU №2010545], водорослями спируллина и хлорелла [патент US №4756319]. В фильтрах часто используют одновременно порошкообразный и гранулированный сорбент [патент US №4201234].

В последние десятилетия забота о потребителе табачных изделий способствовала существенному улучшению качества выпускаемых фильтров, однако до сих пор не созданы фильтры, полностью исключающие вредное воздействие на организм человека целого ряда компонентов табачного дыма.

Следовательно, существует объективная общественная потребность в улучшенном сорбенте для сигаретных фильтров, который проявляет селективную сорбционную активность к токсичным для человека компонентам табачного дыма, сохраняя при этом очень важные для курильщиков органолептические характеристики табачного изделия. Такой сорбент также должен быть доступным, простым, недорогим в изготовлении и удобным в использовании.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение (заявка RU №2001119754), в которой предложен способ очистки табачного дыма. В качестве сорбента авторы заявки применяют катализатор на основе модифицированного шунгита. Для модификации используют порошок шунгита гранулометрического состава 0,1÷2 мм. Модификацию шунгита осуществляют нагреванием в среде азота или аргона лазерным лучом с длиной волны 1-11 мкм в плазмотроне. Плотность мощности лазерного излучения находится в диапазоне 0,1-10 кВт/см2. Температура плазмы находится в диапазоне 1000-4000°С. Фильтр для сигарет изготавливали из нескольких фильтрующих элементов, в один из которых в качестве катализатора очистки табачного дыма вносили модифицированный описанным выше способом шунгит.

Общая конструкция фильтра, выполненная в соответствии с этой заявкой, включает последовательно расположенные сегменты: первый механический фильтр из нейлона, фильтр с катализатором на основе модифицированного шунгита и второй механический фильтр из нейлона.

Известное техническое решение позволило исключить многие недостатки, присущие приведенным выше техническим решениям, представляющим известный уровень техники и повысить степень очистки табачного дыма. Вместе с тем существенными недостатками данного изобретения являются:

- большие энергозатраты, необходимые на изготовление сорбента;

- низкая производительность процесса активации шунгита;

- крупные гранулы частиц минерала, способные нарушить целостность оболочки фильтра;

- трудность внесения сорбента в конструкцию фильтра на существующем технологическом оборудовании;

- невозможность существенного изменения элементного состава исходного минерала.

Задача, положенная в основу заявляемого изобретения, заключается в создании сорбента на основе природного сырья - шунгита, который лишен отмеченных недостатков, а также в создании способа изготовления сорбента с меньшими энергозатратами и более простым аппаратурным обеспечением и селективными сорбционными свойствами к токсичным компонентам табачного дыма.

Технический результат заключается в создании сорбента с повышенной каталитической активностью в процессах газовой сорбции, на основе природного шунгита, с большой сырьевой базой, а также в способе его изготовления, характеризующегося значительно меньшим энергопотреблением и простыми аппаратурными средствами, используемыми для приготовления упомянутого сорбента.

Задача, положенная в основу настоящего изобретения с достижением упомянутого выше технического результата в части создания сорбента на основе природного шунгита решается тем, что известный состав сигаретного сорбента на основе природного шунгита содержит углерод, кислород, кремний, алюминий, железо, магний, калий, титан, натрий, кальций, сера, марганец, медь, в процессе изготовления сорбент обогащается углеродом, калием, алюминием, марганцем, титаном, кальцием, при следующем соотношении компонентов:

углерод28,0-36,0
калий1,2-2,6
алюминий2,6-3,3
марганец0,05-4,7
титан0,22-0,4
кальций0,13-0,17

и обедняется кремнием, натрием и кислородом, при следующем соотношении компонентов:

кремний18,0-24,9
натрий0,2-0,51
кислород30,0-38,6,

при этом полученный таким образом сорбент имеет удельную площадь поверхности по аргону в диапазоне 32÷34 м2/г и удельную поверхность мезопор по бензолу от 20,0 до 46 см2/г, причем сорбционная емкость сорбента, характеризуемая проскоком по этанолу, находится в диапазоне 609,11÷13067,12 см3/г·сек, а проскоком по толуолу - в диапазоне 620,29÷1086,24 см3/г·сек.

Задача, положенная в основу настоящего изобретения с достижением упомянутого выше технического результата в части способа изготовления сорбента на основе природного шунгита решается тем, что в известном способе изготовления сигаретного сорбента на основе природного шунгита, содержащего предварительную подготовку шунгита, заключающуюся в дроблении шунгита до определенного размера и отделении фракции с гранулометрическим составом необходимого размера, последующую модификацию выделенной фракции, модификацию выделенной фракции осуществляют путем химической активации в процессе ее кипячения в течение заданного времени в щелочном растворе, после чего полученный модифицированный шунгит в виде суспензии фильтруют и промывают от растворимых в воде продуктов, высушивают при заданной температуре, повторно измельчают до восстановления сыпучести сорбента и получения заданной фракции;,

- а также тем, что кипячение выделенной фракции в процессе ее химической активации осуществляют в 15-35% растворе гидроксида калия в течение 30-180 минут;

- а также тем, что кипячение выделенной фракции в процессе ее химической активации осуществляют в 15-35% растворе гидроксида натрия в течение 30-180 минут;

- а также тем, что кипячение выделенной фракции в процессе ее химической активации осуществляют в 15-35% растворе смесей гидроксида натрия и гидроксида калия, взятых в соотношении 1:2-3:8 соответственно, в течение 30-180 минут;

- а также тем, что суспензию, полученную в результате химической активации, отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до рН 7-10;

- а также тем, что полученный влажный осадок высушивают при температуре 104-106°С до постоянного веса;

- а также тем, что осуществляют дополнительное активирование сорбента путем обработки полученной суспензии в течение заданного времени в водном растворе переходных металлов при заданной температуре;

- а также тем, что дополнительное активирование сорбента осуществляют путем обработки полученной суспензии в течение заданного времени в 2-15% водном растворе солей двухвалентной меди при заданной температуре;

- а также тем, что осуществляют дополнительное активирование сорбента путем обработки полученной суспензии в течение заданного времени в 2-15% водном растворе солей семивалентного марганца при заданной температуре;

- а также тем, что дополнительное активирование сорбента осуществляют в течение 30-240 минут при температуре 18-24°С;

- а также тем, что в процессе предварительной подготовки шунгита отделяют фракцию с гранулометрическим составом размера менее 10 мкм.

По эффективной удельной активности естественных радионуклидов шунгит относится к I классу, что соответствует применению минерала без ограничений (Гигиеническое заключение Центра ГСЭН в РК №10.КЦ.31.216.П.00064.02.99 от 04.02.1999 г.), поэтому использование шунгитов в сигаретных фильтрах не вносит дополнительной токсичности.

Общие ресурсы месторождения шунгита в Карелии составляют около 150 млн тонн [Михайлов В.П., Куприянов С.В. Отчет о результатах детальной разведки Юго-Восточной (Максовской) залежи Зажогинского месторождения шунгитовых пород за 1982-85 гг. (Медвежьегорский район КАССР). // Подсчет запасов по состоянию на 01.09.1985. Севзапгеология. Петрозаводск. 1985].

Перспективность использования шунгита для изготовления сорбентов, катализаторов или носителей катализаторов в процессах каталитической газовой сорбции в сигаретных фильтрах основана на наличии в нем углеродных, силикатных и алюмосиликатных компонентов, известных своей высокой сорбционной активностью, а также оксидов V, Ni, Мо, Cu, Се, As, W и др., проявляющих каталитические свойства.

При разработке сигаретного сорбента использовали наиболее распространенные шунгиты третьей модификации, содержание углерода в котором колебалось от 20-35%.

Химический состав и свойства шунгитов, как и большинства природных минералов, подвержены определенным колебаниям даже в пределах одного месторождения. Методами рентгеноспектрального электронного зондового микроанализа (РСЭЗМА) с использованием детектора нового поколения "EUMEX" фирмы "Getac Instrumentebau GmbH" было определено, что в рамках чувствительности метода колебания элементного состава шунгитов третьей модификации Зажогинского месторождения, которые использовали для изготовления сорбентов, по основным элементам находились в интервале: 22,4÷34 по С; 33,7÷42,8 по О; 21,8÷31,5 по Si; 2÷3 по Al; 1,5÷2 по Fe; 0,4÷0,7 по Mg; 0,5÷0,14 по Са; 0,05÷0,13 по Ti; 0,2÷0,66 по Na, 0,9÷1,77 по К; 0,7÷1,55 по S; 0,05÷0,23 по Mn; 0,01÷0,65 по Cu.

Как известно, в состав шунгита входят металлы, способные проявлять каталитическую активность в процессах газовой сорбции.

Предлагаемый сорбент на основе природного шунгита, отличается тем, что в рамках чувствительности метода РСЭЗМА имеет состав: по С 28÷36; по О 30÷38,6; по Si 18÷24,9; по Al 2,6÷3,3; по Fe 1,6÷2; по Mg 0,2÷0,8; по Са 0,13÷0,17; по Ti 0,22÷0,4; по Na 0,2÷0,51; по К 1,2÷2,6; по S 0,3÷0,7; по Mn 0,05÷4,7; по Cu 0,02÷0,75.

Предлагаемый сорбент на основе природного шунгита, отличается тем, что в процессе обработки в соответствии с предложенным способом изготовления минерал изменяет свой состав: обогащается углеродом (на 8-35 мас.%), К (на 25-150 мас.%), Al (на 4-25 мас.%), Mn (на 8-500 мас.%), Ti (на 100-300 мас.%), Са (на 6-70 мас.%) и обедняется Si (на 4-20 мас.%), Na (на 8-30 мас.%), и О (на 4-30 мас.%). В скобках указана величина изменения содержания элемента по отношению к его концентрации в исходном шунгите. В результате изменения состава модифицированный сорбент проявляет повышенную каталитическую активность в процессах газовой сорбции (например, в реакции конверсии монооксида углерода до диоксида).

Предлагаемый сорбент на основе природного шунгита, отличается тем, что в сигаретном фильтре проявляет не только каталитическую активность в процессах газовой сорбции (например, в реакции конверсии монооксида углерода до диоксида углерода), но и выступает как активный сорбент. По данным газовой хроматографии в условиях, максимально приближенных к сорбции, в сигаретном фильтре в момент затяжки курильщика (температура сорбции - 60°С, скорость потока газа носителя - 110 мл/мин) сорбция отдельных токсичных компонентов табачного дыма (например, ацетона, ацетонитрила, толуола, метилэтилкетона, метанола, бензола, толуола и др.) имеет только физическую природу. При повышении температуры колонки хроматографа до 90°С происходит полная десорбция указанных токсинов.

Предлагаемый сорбент на основе природного шунгита отличается тем, что в процессе обработки наблюдается увеличение радиуса микро и мезопор, при этом он имеет удельную площадь поверхности по аргону в диапазоне 32÷34 м2/г, удельную площадь мезопор по бензолу в диапазоне 20÷34 см2/г, обладает повышенной сорбционной активностью к смолистым компонентам табачного дыма, а также отличается размерами частиц.

Предлагаемый сорбент на основе природного шунгита в условиях, максимально приближенных к сорбционным процессам в фильтре сигареты во время затяжки курильщика, т.е. при температуре 60°С и скорости потока 110 мл/мин, отличается также высокой сорбционной емкостью к полярным и неполярным компонентам табачного дыма. По данным газовой хроматографии после предложенной модификации сорбционная емкость шунгита возрастает в сотни раз - проскок по этанолу, моделирующему полярные составляющие дыма, изменяется в диапазоне 609,11÷13067,12 см2/г·сек, а по толуолу, моделирующему неполярные составляющие табачного дыма, в диапазоне 620,29÷1086,24 см3/г·сек.

Прелагаемый сорбент на основе природного шунгита отличается и временем удерживания отдельных летучих токсичных компонентов табачного дыма (ацетона, ацетонитрила, толуола, метилэтилкетона, метанола и бензола) и их смесей. Методами газовой хроматографии установлено, что в диапазоне концентраций от 0,1 до 0,05 мкл конденсированной фазы или от 10 до 30 мкл насыщенных паров ацетона, ацетонитрила, толуола, метилэтилкетона, метанола, бензола и их смеси время удерживания токсинов значительно превышает усредненное время выкуривания сигареты (20 сек).

Предлагаемый способ изготовления заявляемого шунгитового сорбента состоит из:

- механохимической активации шунгитовой породы (дробление до определенного размера и фракционирование);

- химической активации породы;

- фильтрации;

- промывки;

- дополнительного активирования растворами солей двухвалентной меди или семивалентного марганца (при необходимости);

- удаления избыточного активатора;

- сушки;

- измельчения.

На первой стадии изготовления - механохимической активации - исходный природный шунгит измельчают и отделяют фракцию с гранулометрическим составом необходимого размера (менее 10 мкм). Измельчение проводят для увеличения удельной поверхности минерала.

Химическую активацию полученного порошка осуществляют в процессе кипячения в течение 0,5-3,5 часов, в растворе гидроксида калия и/или гидроксида натрия. Концентрация щелочи может колебаться в диапазоне от 15 до 35%. В результате активирования из породы удаляются кварц и другие легкорастворимые силикаты, наблюдается увеличение относительного содержания углерода, а также К, Mg, Mn, Ti, Cu и S.

В результате увеличения относительного содержания металлов первой, второй и переходных групп предлагаемый сорбент обладает повышенной каталитической активностью в реакции конверсии монооксида углерода в диоксид углерода по сравнению с прототипом.

При оптимальном подборе условий механохимического и химического модифицирования шунгитового порошка сорбционная емкость минерала к токсичным компонентам табачного дыма увеличивается почти в тысячу раз.

Следующая стадия изготовления - фильтрация и отмывка в воде модифицированного шунгита от растворимых в воде продуктов химического взаимодействия и компонентов реакционной смеси до рН 7-10.

Изменение щелочности поверхности сорбента в диапазоне рН 7-10 на стадии промывки образца оказывает влияние на селективность сорбента (уменьшает сорбцию никотина) и его каталитическую активность в реакции конверсии монооксида углерода до диоксида углерода.

Дополнительное активирование сорбента (стадия осуществляется при необходимости), за счет адсорбции на поверхности сорбента солей двухвалентной меди или семивалентного марганца из 10% водных растворов при 20°С. Избыток солей удаляют в процессе фильтрации и промывки.

Влажный фильтрант высушивают при температуре около 105°С до постоянного веса, а затем подвергают повторному измельчению и просеиванию для восстановления сыпучести сорбента и получения фракции менее 10 мкм.

Испытание сорбентов проводили на экспериментальных сигаретах, для изготовления которых использовали табачную часть и бумажный фильтр сигарет "Ява" 4-ого класса, компании "British American Tobacco". Табачная часть сигарет во всех испытаниях оставалась без изменения, а конструкцию фильтра подвергали изменениям для определения наиболее рациональных способов введения сорбента, показанным на рисунке.

Конструкции экспериментальных сигарет показаны на чертеже, где: 1 - фрагменты сигаретных фильтров, не модифицированных сорбентом; 2 - фрагмент фильтрующего стержня с сорбентом (модель б и г); 3 - обертка фильтрующего стержня; 4 - полоса мундштучной воздухонепроницаемой бумаги; 5 - табачный стержень; 6 - отдельный патрон с сорбентом на табачной части сигареты (модель а) и между фрагментами фильтра (модель в).

В качестве объектов сравнения использовали образцы фильтров сигарет "Ява" 4-ого класса, компании "British American Tobacco" без проведения модификации, этот же фильтр, модифицированный сигаретным углем Activated Carbon Grade 208C 30x70US компании "Sutcliffe Speakman Limited" в виде отдельного слоя (фиг.а).

Прокуривание экспериментальных сигарет осуществляли на лабораторной курительной машине "RM20/CS BORGWALD" (Germany) (ГОСТ Р ИСО 3308-2002). Качество сорбента определяли по основным критериям, предъявляемым для сигаретных изделий - содержанию смолы (ГОСТ Р 51 976-2002, ИСО 4387-91), никотина (ГОСТ Р 51974-2002, ИСО 10315-91) на газовом хроматографе Hewlett-Packard 5890 и монооксида углерода с помощью недисперсионного инфракрасного (NDIR) газового анализатора "ИНФРАКАР" (ГОСТ Р 51358-99, ИСО 8454-95).

Проведенные испытания показали, что введение 10-20 мг шунгитового сорбента в сигаретный фильтр снижает содержание монооксида углерода на 10-20%, смолистых компонентов в табачном дыме на 25-40% и никотина на 10-22% в дыме сигарет. Сорбционная емкость шунгитового сорбента, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, по смолистым компонентам табачного дыма почти в три раза выше соответствующих показателей сигаретного угля Activated Carbon Grade 208C 30x70US компании "Sutcliffe Speakman Limited, полученного из скорлупы кокосовых орехов (табл.1).

Предлагаемый сорбент на основе природного шунгита проявляет более высокую активность и в процессе конверсии монооксида углерода до диоксида (табл.2).

Проведенные на добровольцах испытания, предлагаемого сигаретного сорбента на основе природного шунгита, не обнаружили ухудшения вкусовых характеристик экспериментальных образцов табачных изделий.

Пример 1

80 г порошка предлагаемого шунгита с гранулометрическим составом менее 5 мкм смешивали с 250 г 25% раствора гидроксида калия и кипятили в течение 3-х часов. Полученную суспензию отфильтровывали и промывали дистиллированной водой до рН 7. Влажный сорбент высушивали в термошкафу при температуре 104-106°С до постоянного веса, а затем измельчали.

Испытания сорбента проводили на модели экспериментальных сигарет, представленной на фиг.б.

Таблица 1

Результаты испытаний экспериментальных сигарет с шунгитовым сорбентом и фильтрами сравнения.
Определяемый компонентЯваСигаретный угольСорбент, изготовленный по примеру 1
Концентрация сорбента, в мг/сиг
202050
Смола, мг/сиг14,012,058,094,5
Никотин, мг/сиг1,00,990,580,28
Монооксид углерода, мг/сиг13,9512,9813,4313,15

Пример 2

80 г порошка шунгита с гранулометрическим составом менее 5 мкм смешивали с 520 г 30% раствора гидроксида калия и кипятили в течение 3-х часов. Затем суспензию отфильтровывали и промывали дистиллированной водой до рН 8-9. Влажный сорбент высушивали в термошкафу при температуре 104÷106°C до постоянного веса, а затем измельчали.

Пример 3

80 г порошка шунгита с гранулометрическим составом менее 5 мкм смешивали с 520 г 30% раствора гидроксида калия и кипятили в течение 3-х часов. Затем суспензию отфильтровывали и промывали дистиллированной водой до рН 10. Влажный сорбент высушивали в термошкафу при температуре 104÷106°С до постоянного веса, а затем измельчали.

Пример 4

80 г порошка шунгита с гранулометрическим составом менее 5 мкм смешивали с 520 г 30% раствора гидроксида калия и кипятили в течение 3-х часов. Затем суспензию отфильтровывали и промывали дистиллированной водой до рН 10. Полученную суспензию обрабатывали 10% раствором CuSO4·5H2O в течение 2 часов при комнатной температуре, затем осадок отфильтровывали и промывали для удаления избытка соли. Влажный сорбент высушивали в термошкафу при температуре 104-106°С до постоянного веса и измельчали.

Пример 5

80 г порошка шунгита с гранулометрическим составом менее 5 мкм смешивали с 520 г 30% раствора гидроксида калия и кипятили в течение 3-х часов. Затем суспензию отфильтровывали и промывали дистиллированной водой до рН 10. Полученную суспензию обрабатывали 10% раствором KMnO4 в течение 2 часов при комнатной температуре, затем осадок отфильтровывали и промывали для удаления избытка соли. Полученную влажную суспензию высушивали в термошкафу при температуре 105°С до постоянного веса и измельчали.

Испытания сорбентов изготовленных по примерам 2-5 проводили на модели экспериментальных сигарет, представленной на фиг.г. Результаты представлены в табл.2.

Таблица 2

Результаты испытаний экспериментальных сигарет с сорбентами на основе шунгита, полученными по примерам 2-5 и фильтрами сравнения.
Определяемый компонентЯваСигаретный угольНомер образца сорбента
2345
Концентрация сорбента, в мг/сиг
2010102020
Смола, мг/сиг14,012,0510,711,210,110,6
Никотин, мг/сиг1,00,990,830,780,660,86
Монооксид углерода, мг/сиг13,9512,9812,116,512,212,2

1. Сигаретный сорбент на основе природного шунгита, содержащий углерод, кислород, кремний, алюминий, железо, магний, калий, титан, натрий, кальций, серу, марганец, медь, отличающийся тем, что в процессе изготовления сорбент обогащен углеродом, калием, алюминием, марганцем, титаном, кальцием, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод28,0-36,0
Калий1,2-2,6
Алюминий2,6-3,3
Марганец0,05-4,7
Титан0,22-0,4
Кальций0,13-0,17

и обеднен кремнием, натрием и кислородом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний18,0-24,9
Натрий0,2-0,51
Кислород30,0-38,6

при этом сорбент имеет удельную площадь поверхности по аргону в диапазоне 32÷34 м2/г и удельную поверхность мэзопор по бензолу от 20,0 до 46 см2/г, причем сорбционная емкость сорбента, характеризуемая проскоком по этанолу, находится в диапазоне 609,11÷13067,12 см2/г·с, а проскоком по толуолу, находится в диапазоне 620,29÷1086,24 см2/г·с.

2. Способ изготовления сигаретного сорбента на основе природного шунгита по п.1, содержащий предварительную подготовку шунгита, заключающуюся в дроблении шунгита до определенного размера и отделении фракции с гранулометрическим составом необходимого размера, последующую модификацию выделенной фракции, в котором модификацию выделенной фракции осуществляют путем химической активации в процессе ее кипячения в 15-35% растворе гидроксида калия или гидроксида натрия в течение 30-180 мин, после чего полученный модифицированный шунгит в виде суспензии фильтруют и промывают дистиллированной водой до рН 7-10, высушивают при температуре 104-106°С, повторно измельчают до восстановления сыпучести сорбента и получения заданной фракции.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что кипячение выделенной фракции в процессе ее химической активации осуществляют в 15-35% растворе смесей гидроксида натрия и гидроксида калия, взятых в соотношении 1:2-3:8 соответственно, в течение 30-180 мин.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют дополнительное активирование сорбента путем обработки полученной суспензии в течение 30-240 мин в 2-15% водном растворе солей двухвалентной меди или семивалентного марганца при температуре 18-24°С.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в процессе предварительной подготовки шунгита отделяют фракцию с гранулометрическим составом менее 10 мкм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к очистке сточных вод промышленных предприятий от ионов хрома (III) и (VI). .
Изобретение относится к способам получения сорбентов на основе гелей оксигидратов металлов и может быть использовано в сорбционных технологиях извлечения металлов из технологических растворов, очистки сточных вод гидрометаллургических предприятий, получения особо чистых веществ в химической промышленности.
Изобретение относится к области экологии, а именно к усовершенствованному способу получения сорбента для очистки поверхности воды или грунта от нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к способам водоподготовки питьевой воды, а именно к очистке воды от марганца и железа, и может быть использовано на доочистке скважинной воды.

Изобретение относится к промышленной биотехнологии и предназначено для получения биосорбентов, в частности энтеросорбентов и гемосорбентов. .
Изобретение относится к способам получения сорбентов для очистки сточных вод от легких нефтепродуктов. .
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к производству сорбентов, полученных из целлюлозосодержащих материалов и предназначенных для очистки различных поверхностей, например, от нефтепродуктов.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано при получении поглотителей для очистки вентвыбросов атомных электростанций от радиоактивных изотопов йода и летучих окислов рутения.
Изобретение относится к получению сорбентов для очистки газов. .

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к обезвреживанию газовых выбросов, содержащих фтористые соединения. .
Изобретение относится к получению композитных сорбционных материалов на основе углеродного волокнистого материала (УВМ) и природного биополимера - хитозана. .
Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к способу получения сорбента для поглощения аммиака и сероводорода, и может быть использовано в процессе очистки промышленных газов или в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания.
Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано в процессах очистки отходящих промышленных газов или в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания.
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.
Изобретение относится к технологии получения углеродных адсорбентов, в частности, гемо- и энтеросорбентов для использовании в медицинской промышленности и клинической практике.

Изобретение относится к фильтрам, предназначенным для использования в сигаретах с целью фильтрации табачного дыма от вредных компонентов. .
Наверх