Адсорбент для средств сорбционной техники
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки аммиака и паров органических веществ в отходящих промышленных парогазовых смесях или в фильтрующих средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания. Адсорбент содержит активный уголь, соли никеля, соединения щелочных металлов в виде смеси хлорида и оксихлорида никеля, хлоридов, карбонатов и гидроксидов щелочных металлов переменного состава, при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлориды и оксихлориды никеля в пересчете на хлорид никеля - 16-26; хлориды, карбонаты, гидроксиды щелочных металлов в пересчете на металл - 0,6-3,1; активный уголь - остальное. Технический результат - увеличение сорбционной способности адсорбента по парам органических веществ при сохранении высокой поглотительной способности аммиака в условиях высокой влажности. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки аммиака и паров органических веществ в отходящих промышленных парогазовых смесях или в фильтрующих средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания.
Известен хемосорбент для поглощения аммиака, получаемый пропиткой активного угля с суммарным объемом пор 0.85-1.2 см3/г раствором хлорида никеля, содержащим 25-35 мас.% хлорида никеля (пат. РФ №2237513, кл. В01J 20/20, С01В 31/08, опубл. 10.10.2004).
Недостатком данного адсорбента являются низкие защитные свойства по органическим веществам.
Известен адсорбент для средств защиты органов дыхания, содержащий активный уголь с суммарной пористостью не менее 0,8 см3/г и хлорид никеля, при дополнительном содержании хлорида кальция и следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Хлорид никеля | 5-10 |
| Хлорид кальция | 10-15 (3.6-5.4 в пересчете на Са) |
| Активный уголь | Остальное |
(Пат. РФ №2207903, кл. В01J 20/20, 20/02, A62В 23/00, опубл. 10.07.2003).
Недостатком данного адсорбента является невысокая поглотительная способность адсорбента по парам аммиака.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является адсорбент для средств сорбционной техники, содержащий активный уголь, пропитанный хлоридом никеля, и дополнительно соединения щелочных металлов в виде бромида лития, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Хлорид никеля | 14-22 |
| Бромид лития | 10-16 (0,8-1,3 в пересчете на Li) |
| Активный уголь | Остальное |
(Патент РФ №2139137, кл. В01J 20/20, С01В 31/16, А62В 23/00, публ. 10.10.1999).
Данный адсорбент имеет высокую поглотительную способность по парам аммиака, в том числе в условиях высокой влажности.
Недостатком его является недостаточно высокая сорбционная способность по парам органических веществ.
Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение сорбционной способности адсорбента по парам органических веществ (бензол, циклогексан и др.) при сохранении высокой поглотительной способности аммиака в условиях высокой влажности.
Техническая задача достигается тем, что адсорбент для средств сорбционной техники, содержащий активный уголь, соли никеля и соединения щелочных металлов в виде смеси хлорида и оксихлорида никеля, хлоридов, карбонатов и гидроксидов щелочных металлов переменного состава, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Хлориды и оксихлориды никеля в пересчете | |
| на хлорид никеля | 16-26 |
| Хлориды, карбонаты, гидроксиды щелочных металлов | |
| в пересчете на металл | 0.6-3.1 |
| Активный уголь | Остальное |
Адсорбент содержит активный уголь химической активации с добавками щелочных металлов с первичным объемом сорбционного пространства микропор 0, 45-0,70 см3/г.
Адсорбент содержит собственный объем сорбционного пространства микропор в количестве 0,30-0,45 см3/г.
Отличие предлагаемого адсорбента заключается в том, что он:
- содержит в качестве активных добавок смесь хлорида и оксихлорида никеля в количестве 16-26% в пересчете на хлорид никеля, хлоридов, карбонатов, гидроксидов щелочных металлов в количестве 0.6-3.1% в пересчете на металл;
- содержит микропористый активный уголь, полученный методом химической активации в присутствии добавок щелочных металлов с первичным объемом сорбционного пространства 0,45-0,70 см3/г;
- имеет собственный объем сорбционного пространства микропор в количестве не менее 0,30-0,45 см3/г.
Активный уголь в предлагаемом адсорбенте обеспечивает поглощение паров органических веществ.
Хлориды и оксихлориды никеля обеспечивают эффективное поглощение паров аммиака и препятствуют образованию нерастворимых соединений никеля, которые могут блокировать доступы к микропорам.
Хлориды, карбонаты, оксиды щелочных металлов обеспечивают гидрофильность внутренней поверхности активного угля и эффективную работу адсорбента по парам аммиака в условиях повышенной влажности.
Предлагаемый адсорбент получают следующим образом.
Хлорид никеля растворяют в воде или относительно слабом растворе соляной кислоты.
Активный уголь, полученный методом химической активации с добавками щелочных металлов (в частности, карбоната калия), с объемом микропор не менее 0,45 см3/г, пропитывают либо раствором хлорида никеля в соляной кислоте, либо смесью водного раствора хлорида никеля и соляной кислоты с промежуточной термообработкой после вылеживания. Соотношение активного угля по массе в кг и пропиточного раствора по объему в дм3 берут 1:(0,5-1,0) соответственно. После окончания пропитки и вылеживания активный продукт подвергают термообработке при температуре выше 100 градусов Цельсия до достижения постоянной массы.
Данные о поглотительной способности предлагаемого и известного адсорбента приведены в таблице.
Условия испытания адсорбентов в динамических трубках следующие:
Высота слоя адсорбента - 3 см
Удельная скорость потока - 0.5 л/мин·см2
Относительная влажность потока:
Паров аммиака при температуре 21.5 градусов Цельсия - 75,2%
Паров бензола при температуре 22.0 градусов Цельсия - 70,2
Начальная концентрация аммиака - 2.3 г/м3
Начальная концентрация бензола - 10 г/м3
| Таблица | ||||
| Адсорбент | Хлорид, оксихлориды никеля, мас.% в пересчете на NiCl2 | Хлориды, карбонаты, оксиды калия, мас.% в пересчете на К | Динамическая активность, мин, по аммиаку | Динамическая активность, мин, по бензолу |
| Предлагаемый | 20 | 1.8 | 92 | 35 |
| 16 | 3.1 | 80 | 38 | |
| 15 | 3.1 | 74 | 38 | |
| 16 | 3.2 | 78 | 33 | |
| 26 | 0.6 | 93 | 25 | |
| 27 | 0.5 | 81 | 23 | |
| Прототип | 20NiCl2 | 1.0 LiBr | 80 | 16 |
Как видно из таблицы 1, наилучший результат обеспечивается при содержании в адсорбенте хлорида и оксихлоридов никеля в количестве 20 мас.% в пересчете на NiCl2 и хлоридов, карбонатов, гидроксидов калия в количестве 1,8 мас.% в пересчете на К.
Уменьшение содержания в адсорбенте хлоридов и оксихлоридов никеля ниже 16 мас.% в пересчете на NiCl2 приводит к уменьшению времени защитного действия по аммиаку.
К аналогичному результату приводит уменьшение содержания соединений калия ниже, чем 0.5% в пересчете на К.
Увеличение содержания в адсорбенте хлорида и оксихлоридов никеля выше 26 мас.% в пересчете на NiCl2 так же, как и повышение содержания соединений калия выше чем 3.1% в пересчете на К, ведет к понижению времени защитного действия по бензолу.
Предлагаемый адсорбент по своей поглотительной способности по аммиаку в динамических условиях не уступает прототипу и значительно, в 1.5-2.3 раза, превосходит адсорбент-прототип по своей поглотительной способности по бензолу.
Предлагаемый адсорбент в динамических условиях имеет высокую поглотительную способность по аммиаку при достаточно высокой поглотительной способности по парам органических веществ в условиях высокой влажности паровоздушной смеси.
Предлагаемый адсорбент производится по несложной, воспроизводимой технологии с использованием доступного сырья.
Испытанные опытные партии предлагаемого адсорбента для снаряжения фильтров для респираторов и противогазов для охраны труда и для МЧС показали их соответствие требованиям ГОСТ Р 12.4.193-99.
На предлагаемый адсорбент в настоящее время оформляются технические условия и планируется изготовление опытных и установочных партий для снаряжения противогазовых фильтров в индивидуальных и коллективных средствах защиты.
1. Адсорбент для средств сорбционной техники, содержащий активный уголь, соли никеля и соединения щелочных металлов, отличающийся тем, что используют соединения щелочных металлов в виде смеси хлорида и оксихлорида никеля, хлоридов, карбонатов и гидроксидов щелочных металлов переменного состава при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Хлориды и оксихлориды никеля в | |
| пересчете на хлорид никеля | 16-26 |
| Хлориды, карбонаты, гидроксиды | |
| щелочных металлов | |
| в пересчете на металл | 0,6-3,1 |
| Активный уголь | Остальное |
2. Адсорбент для средств сорбционной техники по п.1, отличающийся тем, что содержит активный уголь химической активации с добавками щелочных металлов с первичным объемом сорбционного пространства микропор 0,45-0,70 см3/г.
3. Адсорбент для средств сорбционной техники по п.1, отличающийся тем, что содержит собственный объем сорбционного пространства микропор в количестве 0,30-0,45 см3/г.
