Композиционный сорбент для газовой среды (варианты)

Изобретение относится к области очистки газов от органических и неорганических химических веществ и может быть использовано для очистки воздушной среды. Предложен новый композиционный сорбент для газовой среды, содержащий силикагель или гидролизный лигнин в качестве основы, при этом на поверхности частиц силикагеля и лигнина, и частично в макропорах, закреплены частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующиеся в процессе термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования в присутствии катализатора трифторида кобальта. Технический результат – предложенный сорбент обладает высокими сорбционными свойствами и высокой эффективностью очистки воздуха от органических и неорганических химических веществ. 2 н.п. ф-лы, 6 пр.

 

Изобретение относится к области очистки газов от органических и неорганических химических веществ, в частности к получению сорбционных материалов, и может быть использовано для очистки воздушной среды.

Считается, что частицы, обладающие наноразмерными характеристиками, являются перспективными адсорбентами, позволяющими аккумулировать и хранить некоторые газы. Исследования осуществляются с использованием плоских, шарообразных и трубчатых наночастиц.

Известно, что в результате применения продукта «Форум», полученного из промышленных отходов производства блочного политетрафторэтилена термическим методом, в качестве добавки к машинным маслам снижается уровень оксида углерода и оксидов азота в выхлопных газах [Бузник В.М. Состояние отечественной химии фторполимеров и возможные перспективы развития. Российский химический журнал (Ж. Рос. хим. общ-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, том LII, №3].

Известен сорбент, состоящий из минерального носителя (природные и синтетические силикаты и/или алюмосиликаты) и полимерного модификатора (полиэтилен, полипропилен или каучуки), пластифицированного олигомерами этилена, сложными алифатическими и ароматическими эфирами двух- и трехосновных кислот [RU 2462302 С2. Сорбент для очистки газовоздушных смесей, грунтовых и сточных вод от нефтяных и топливных углеводородов и способ его получения. Авторы: Бреус В.А., Неклюдов С.А., Бреус И.П., Савин А.В. Заявка 2010151615/05; заявл. 15.12.2010, опубл. 27.09.2012, бюллетень №27]. Соотношение компонентов в сорбенте в весовых единицах - минеральная основа : полимер : пластификатор =100:(5-30):(1-20). Данный сорбент получен при обработке природного или синтетического силиката, или алюмосиликата раствором или латексом, содержащим полимер и пластификатор при температуре 15-30°C, или вязкопластичной смесью полимера и пластификатора при температуре 100-180°C при перемешивании. Сорбент предназначен для сорбции нефтяных и топливных углеводородов из газовоздушных и водных сред.

К недостаткам можно отнести то, что сорбент предназначен для сорбции только углеводородов и сложный способ его получения.

Известен сорбент, состоящий из термообработанных цеолитов, модифицированных природными высокомолекулярными веществами, в качестве которых используют полисахариды - альгинаты или хитозан [RU 02184607. Способ получения органоминеральных сорбентов (варианты). Автор: Шапкин Н.П. Опубл. 10.07.2002]. Данный сорбент получен путем взаимодействия цеолитов и высокомолекулярных веществ в условиях механохимического синтеза в реакторе мельницы колебательного типа или в водной среде. Данный сорбент предназначен для извлечения различных примесей из водных растворов.

К недостаткам можно отнести то, что необходима специальная термическая обработка исходного цеолита и достаточно сложный процесс модификации цеолита природными высокомолекулярными веществами.

Известен сорбент, состоящий из силикагеля фракции 0,1-0,5 мм, полимера полигексаметиленгуанидина и гуминовых кислот [RU 2404850 С1. Способ получения сорбента для очистки воды от органических веществ. Авторы: Гавриленко М.А., Ветрова О.В. Заявка 2009113133/05; заявл. 07.04.2009, опубл. 27.11.2010, бюллетень №33].

Данный сорбент получают путем модификации силикагеля полимером полигексаметиленгуанидином с последующими промывкой и нанесением гуминовых кислот (водорастворимой фракцией торфа), повторной промывкой, высушиванием при температуре 70-100°C, при следующем соотношении компонентов, массовые %: силикагель - 76-80; полигексаметиленгуанилин - 10-12; гуминовые кислоты - 10-12.

Областью использования заявленного изобретения является очистка загрязненных вод от различных органических веществ.

К недостаткам можно отнести сложную процедуру подготовки сорбента.

Ближайшим аналогом заявленного композиционного сорбента является углеродный материал с упорядоченной наноструктурой [RU 2502668 С1. Способ получения углеродного наноматериала и углеродный наноматериал. Автор: Курявый В.Г. Опубл. 27.12.2013].

Твердый политетрафторэтилен подвергают пиролизу без доступа воздуха в плазме импульсного высоковольтного электрического разряда при атмосферном давлении с амплитудой импульсов не менее 9 кВ.

Полученный углеродный материал содержит структурные элементы в виде обесфторенных частично графитизированных надмолекулярных цепочечных структур ПТФЭ толщиной 30-100 нм, образованных волокнами диаметром 1-2 нм, переплетенными случайным образом в гомогенную пористую массу с размерами пор 1-2 нм.

Состав и строение полученного материала определяют его очень высокую удельную поверхность, высокую сорбционную емкость.

К недостаткам можно отнести сложную процедуру процесса пиролиза.

Для получения всех вышеперечисленных композиционных сорбентов требуются достаточно сложные предварительные операции по подготовке основы для сорбента, что усложняет и удорожает процесс получения композиционного сорбента.

Задачей изобретения является создание нового сорбента, обладающего высокими сорбционными свойствами, высокой эффективностью очистки воздуха от органических и неорганических химических веществ.

Технический результат состоит в повышении степени очистки воздуха от газов органического и неорганического происхождения.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый сорбент для газообразной среды состоит из силикагеля (вариант 1) или гидролизного лигнина (вариант 2) в качестве основы и частиц ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующихся при термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования.

Раскрытие изобретения

Композиционный сорбент (вариант 1) состоит из силикагеля в качестве основы, при этом на поверхности частиц силикагеля, и частично в объеме, закреплены частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена.

Частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена образуются в результате термодеструкции твердых отходов ПТФЭ методом исчерпывающего фторирования в присутствии катализатора трифторида кобальта.

Процесс термодеструкции отходов политетрафторэтилена осуществляется по ранее определенным условиям в муфельной печи в интервале температур 430-500°C [RU 2528054 С2. Способ переработки фторопластов и материалов, их содержащих, с получением ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов. Авторы: Хитрин С.В., Фукс С.Л., Казиенков С.А., Филатов В.Ю., Суханова Е.Н. Заявка 2011149496/04; заявл. 05.12.2011, опубл. 10.09.2014, бюллетень №25]. Образующиеся в результате частицы мелкодисперсного порошка - ультрадисперсного политетрафторэтилена выводятся из реактора и попадают в колбу-приемник, заполненную силикагелем. Полученные системы силикагель - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена используются для очистки потока воздуха от диоксида азота и бензола.

Композиционный сорбент (вариант 2) состоит из гидролизного лигнина в качестве основы, при этом на поверхности частиц гидролизного лигнина, и частично в объеме, закреплены частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена.

Частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена образуются в результате термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования в присутствии катализатора трифторида кобальта.

Процесс термодеструкции отходов политетрафторэтилена осуществляется по ранее определенным условиям в муфельной печи в интервале температур 430-500°C [RU 2528054 С2. Способ переработки фторопластов и материалов, их содержащих, с получением ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов. Авторы: Хитрин С.В., Фукс С.Л., Казиенков С.А., Филатов В.Ю., Суханова Е.Н. Заявка 2011149496/04; заявл. 05.12.2011, опубл. 10.09.2014, бюллетень №25]. Образующиеся в результате частицы мелкодисперсного порошка - ультрадисперсного политетрафторэтилена выводятся из реактора и попадают в колбу-приемник, заполненную гидролизным лигнином. Полученные системы гидролизный лигнин - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена используются для очистки потока воздуха от диоксида азота, бензола, смеси бензола и кислоты димера окиси гексафторпропилена.

Ниже приведены примеры получения изобретения.

Пример 1. В реактор для получения ультрадисперсного политетрафторэтилена помещают 10 г политетрафторэтилена и 50 г трифторида кобальта. Реактор помещают в муфельную печь. В процессе термодеструкции политетрафторэтилена образуется газовая фаза и ультрадисперсный политетрафторэтилен.

Колбу-приемник заполняют силикагелем (масса силикагеля 40-41 г). Через приемник пропускают образующиеся в процессе термодеструкции смесь газов и мелкодисперсного порошка - ультрадисперсного политетрафторэтилена. В результате масса приемника увеличивается на 2,0-2,5 г.

Через колбу-приемник проходит газовый поток со скоростью 2-2,5 л/мин, содержащий диоксид азота.

Концентрацию диоксида азота определяли на входе в приемник, заполненный силикагелем с частицами ультрадисперсного политетрафторэтилена, и на выходе из него.

Средняя степень очистки системой силикагель - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена составила 85% (для силикагеля - 79%).

Пример 2. В отличие от способа, описанного в примере 1, через колбу-приемник проходит газовый поток, содержащий бензол.

Концентрацию бензола определяли на входе в приемник, заполненный силикагелем с частицами ультрадисперсного политетрафторэтилена, и на выходе из него.

Средняя степень очистки системой силикагель - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена составила 74% (для силикагеля - 67%).

Пример 3. В реактор для получения ультрадисперсного политетрафторэтилена помещают 10 г политетрафторэтилена и 50 г трифторида кобальта. Реактор помещают в муфельную печь. В процессе термодеструкции политетрафторэтилена образуется газовая фаза и ультрадисперсный политетрафторэтилен.

Колбу-приемник заполняют гидролизным лигнином (масса лигнина 20-21 г). Через приемник пропускают образующиеся в процессе термодеструкции смесь газов и мелкодисперсного порошка - ультрадисперсного политетрафторэтилена. В результате масса приемника увеличивается на 0,5-1,0 г.

Через колбу-приемник проходит газовый поток со скоростью 2-2,5 л/мин, содержащий диоксид азота.

Концентрацию диоксида азота определяли на входе в приемник, заполненный гидролизным лигнином с частицами ультрадисперсного политетрафторэтилена, и на выходе из него.

Средняя степень очистки системой гидролизный лигнин - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена - 79% (для гидролизного лигнина - 60%).

Пример 4. В отличие от способа, описанного в примере 3, через колбу-приемник проходит газовый поток, содержащий бензол.

Концентрацию бензола определяли на входе в приемник, заполненный гидролизным лигнином с частицами ультрадисперсного политетрафторэтилена, и на выходе из него.

Средняя степень очистки системой гидролизный лигнин - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена - 77% (для гидролизного лигнина - 64%).

Пример 5. В отличие от способа, описанного в примере 4, последовательно установлены две колбы-приемника, каждая из которых заполнена гидролизным лигнином с нанесенными на него частицами ультрадисперсного политетрафторэтилена.

Концентрацию бензола определяли на входе в приемник I, заполненный системой гидролизный лигнин - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена, и на выходе из него. Средняя степень очистки составила 89%. При последовательном использовании приемника II на вход подавался газовый поток, содержащий бензол, с концентрацией в 9 раз ниже исходного значения.

Суммарная степень очистки системой гидролизный лигнин - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена составила 98%.

Пример 6. В отличие от способа, описанного в примере 4, через колбу-приемник проходит газовый поток, содержащий смесь бензола и кислоты димера окиси гексафторпропилена.

Концентрацию смеси газов определяли на входе в приемник, заполненный системой гидролизный лигнин - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена, и на выходе из него.

Средняя степень очистки системой гидролизный лигнин - частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена составила 58% (для гидролизного лигнина - 37%).

1. Композиционный сорбент для газовой среды, состоящий из силикагеля в качестве основы и частиц ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующихся при термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования, при следующем соотношении компонентов в весовых единицах:

силикагель 16,0-20,5
ультрадисперсный политетрафторэтилен 1

2. Композиционный сорбент для газовой среды, состоящий из гидролизного лигнина в качестве основы и частиц ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующихся при термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования, при следующем соотношении компонентов в весовых единицах:

гидролизный лигнин 20-42
ультрадисперсный политетрафторэтилен 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сорбентам для засушливых почв. Сорбент содержит полимерную матрицу на основе акриламида, N,N'-диметилакриламида и акриловой кислоты и наполнитель – бентонит.

Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Сорбент получают путём инициированной радикальной полимеризации акриловых мономеров в присутствии бентонита в водной среде при перемешивании.

Изобретение относится к шарикам, обладающим селективностью по отношению к удалению нитрозосодержащих соединений из материала. Шарики состоят из адсорбирующего полимера некислотного мономера и сшивающего реагента, содержащих полярные функциональные группы, одна из которых является гидрофильной, а вторая - гидрофобной.
Изобретение относится к области производства сорбционно-активных материалов. Предложен способ получения импрегнированного сорбента, включающий приготовление пропиточного раствора, импрегнирующей добавки, пропитку основы, вылеживание и термообработку.

Изобретение относится к утилизации и сбору биомассы цианобактерий в открытых и закрытых водоемах и в биореакторах. Предложен макропористый сорбент на основе гранул из сополимеров, которые содержат от двух до трех фрагментов, выбранных из следующих: глицидил метакрилат, аллил глицидиловый эфир, метил метакрилат, стирол, диметакрилат триэтиленгликоля, диметакрилат этиленгликоля, дивинилбензол.

Изобретение относится к области сорбентов, которые могут использоваться в медицине, косметологии, ветеринарии, в качестве носителей для лекарственных препаратов, биологически активных веществ, а также для решения экологических задач.

Изобретение относится к получению композиционных сорбентов для извлечения из сточных вод нефтепродуктов и органических загрязнителей, обладающих возможностью многократной регенерации.

Изобретение относится к производству композитных сорбентов на основе гексацианоферратов переходных металлов и органических носителей. Способ включает иммобилизацию гексацианоферрата переходного металла в матрицу хитозана и ее термообработку при 100-120°С.
Изобретение относится к способу получения пергидро(1,3,5-дитиазин)-5-ил-метана, являющегося сорбентом при извлечении благородных металлов из растворов. Способ включает взаимодействие формальдегида, сульфида натрия и аминосоединения.

Изобретение относится к составам поглотителей диоксида углерода, применяемых в средствах защиты органов дыхания. Поглотитель диоксида углерода выполнен в виде листового материала.

Изобретение относится к сорбентам для поглощения нефти. Предложен сорбент-активатор, представляющий собой наноструктурированный углерод-кремнеземный композит, полученный из смеси шунгита с рисовой шелухой при их массовом соотношении в смеси на 6 частей шунгита 1-24 части рисовой шелухи.
Изобретение относится к области очистки воды от катионов металлов. Предложены гуминовые вещества, выделенные из черноольхового низинного торфа, имеющие молекулярную массу 98 кДа, общую кислотность 3,2 ммоль/г, содержание карбоксильных групп 0,3 ммоль/г, содержание фенольных групп 2,9 ммоль/г.
Изобретение относится к области получения композиционных пористых углеродсодержащих сорбентов. В качестве исходных компонентов используют увлажнённую монтмориллонитсодержащую глину и растительную углеродсодержащую основу в виде продуктов шелушения зерновых и технических сельскохозяйственных культур.

Изобретение относится к способам получения сорбентов из растительного сырья. Способ получения сорбента включает обработку предварительно высушенного и измельченного листового опада низкотемпературной плазмой высокочастотного разряда при давлении в разрядной камере 26,6 МПа, при силе тока на аноде 0,5 A и напряжении 7,5 кВ в течение 60 секунд.

Изобретение относится к области природоохранных технологий и технологий водообработки и может быть использовано для очистки поверхностных и грунтовых вод от железа.
Изобретение относится к области полимерных материалов, а именно к способу получения гранул сшитого хитозана, который включает сшивание хитозана глутаровым альдегидом с использованием раствора соляной кислоты, содержащего глутаровый альдегид, при мольном соотношении хитозан : соляная кислота : глутаровый альдегид, равном 1:(0,5-1,0):(0,1-1,0), а затем экструзивное формирование геля в виде нитей, которые механически нарезают на гранулы и сушат при температуре 40-70°C в течение 1-2 часов.

Изобретение относится к области фильтрования. Предложен способ изготовления вспомогательного фильтрующего материала, который включает стадии А, В и С.

Изобретение может быть использовано в горнодобывающей промышленности для очистки и утилизации слабокислых металлоносных карьерных вод в условиях болотно-горного рельефа.

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды. Способ получения сорбента для очистки воды включает обработку гречневой лузги в растворе гидроксида натрия c концентрацией 500 мг/л в течение двух часов.

Изобретение относится к средствам борьбы с загрязнениями объектов окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. В качестве торфяной основы использован верховой сфагновый слаборазложившийся торф мохового типа, со степенью разложения не более 20%, зольностью не более 10%.

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов. Предлагается способ модифицирования природных сорбентов.

Изобретение относится к области очистки газов от органических и неорганических химических веществ и может быть использовано для очистки воздушной среды. Предложен новый композиционный сорбент для газовой среды, содержащий силикагель или гидролизный лигнин в качестве основы, при этом на поверхности частиц силикагеля и лигнина, и частично в макропорах, закреплены частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующиеся в процессе термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования в присутствии катализатора трифторида кобальта. Технический результат – предложенный сорбент обладает высокими сорбционными свойствами и высокой эффективностью очистки воздуха от органических и неорганических химических веществ. 2 н.п. ф-лы, 6 пр.

Наверх