Способ получения сорбента

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii727203

Союз Советски к

Соцналнстическнк

Республик

Ф

Ф )у (6l ) Дополнительное к акт. свил-ву (22) 3 а явлено 16.11.77 (2 I ) 2542697/23-26 (51) M. Кл.

В 01 J 1/22 с прнсоелнненнем заявкн ¹

Государственный комитет (23) Приоритет

СССР по делам нэабретеиий и открытий

Опубликовано 15.04.80. Бюллетень ¹ !4

Дата опубликования описания 15,04.80 (53) УДК 661 183..12 (088.8) Е. П. Смирнов, В. Б. Копылов, С. И. Кольцов, В. Б. Алесковскнй и Л. Н. Костина (72) А вторы изобретения

Ленинградский ордена Октябрьской Революции и Трудового Красного

Знамени технологический институт им. Ленсовета (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА

Изобретение относится к способу получения сорбента и может быть использовано для очистки и разделения газов и жидкостей.

Известен способ получения сорбента путем моднфицирования поверхности кремнеземов . 5 органохлорсиланами, согласно которому поверхность кремнезема модифицируют слоем органических группировок различного состава И

Покрытие метильными группировками, например, достигается путем обработки кремнезе- о ма парами триметилхлорсилана при нормальном о или повышенном давлении и температуре 200 С по реакции

I 1 OH+CE51(GH ) - -О 51(cHg +HC! . Е!2

Однако применение этого метода встречает серьезные затруднения в случае получения активных сорбентов, так как s результате химического модифицирования пористых кремнеземов органохлорсиланами резко падает их адсорбционный потенциал, что исключает воэможность использования их в качестве гидрофобных сорбентов, Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента, включан/щий обработку кремнезема органогалоидсиланами при нагревании и последующее модифицирование продукта хлорированием или суль-. фохлорированием алкильных групп радикалами

Во н;йн,sH,-ОИ, см;!чо -NHR;cooH С21.

Недостатком известного способа является низкая сорбциониая способность по парам аполярных веществ, получение сорбента с повышенной сорбционной способностью по парам аполярных органических вещесть, например, бензола, четыреххлористого углерода и т.п.

Предложенный способ получения сорбента включает обработку кремнезема органогалоидсиланом при нагревании с последующим многократным модифицированием полученного продукта при 300-450 С сначала парами четыреххлористого углерода, затем метаном до полного удаления выделяю|цегося при обеих реакциях хлористого водорода.

Отличительным признаком способа явля ется то, что модифицирование осуществляют многократно при 300-450 С сначала ларами четыреххлористого углерода, затем метаном до полного удаления выделяющегося при обеих

5 реакциях хлористого водорода.

Другое отличие заключается в том, что с целью образования углеродного слоя толщиной 8-)0 А, модифицированне повторяют 2-3 раза. < )о

727203

Кремнезем обрабатывают при 200 С органогалоидсиланом по реакции:

- Ь ) - ОН- СЕ 51 (СН j — . (- 51- 0)„-Ы(сн,1, +енсе ь 4-и

Затем поверхность кремнезема обрабатывают парами четыреххлористого углерода (реакция 2) при температуре 300-450 С, что приводит к образованию (второго) углеродного слоя, химически связанного с углеродными атомами предыдущего

Способ осуществляют следующим образом.

)I !

), С-СЕ

-51-О- 51-GH -s - î- s -с

-Si-О-Si-GH - ) -О-51 "c

3 \ с-се ! и

I. С-Сн — Э1-0-Si- С Ы-O-S -С НЗ

I I Ф

О С-GC - ЪСН вЂ” ь- О С-сН ! / 4

- -О- 91- G —.si -О-М вЂ” c (3) ф ) .и

СCe СС)4 з

Неполное использование хлор-атомов моле- слой, а полученный продукт содержит на покулй четыреххлористого углерода, образование Ъерхности метильные функциональные групг)ы, функциональных -С ь-групп в продукте реак- т.е. поверхность подготовлена для нарации (2) обеспечивает возможность последую- щивания следующего углеродного слоя. щей реакции с молекулами метана (реакция Обработка продукта реакции(3,) четыреххло3). Температура проведения реакции 300-450 C. Ристым углеродом в условиях проведения

В результате реакции (3) наращивается реакции (2) приводит к наращиванию 4-го следукиций третий углеродный моноатомный углеродного .монослоя (реакция 4) ..С-СН " /

51-0-5.)-G -5 -О-Б1-с

G-GH ЪСС9 — +I + )исе

-51-О- Ы -с ! с-с.)-!., . и (4) и

Для получения большего числа углеродных Верхний предел выбранного интервала темпеслоев nj тюверхностн последовательную обра- ратур проведения процесса (450 С) обусловлен ботку метаном и четыреххлористым углеродом термической устойчивостью; используемых реа45 повторяют многократно. гентов, в частности четыреххлористого углерода, Для полного исключения воздействия исход- претерпевающего при температурах выше ной поверхности силикагеля на сорбционные 450 С разложение (2 CCf4 -+ СэС1ь.)С3э). св йства нового углеродного продукта толщина Нижний пРедел (300 С) ЯвлиетсЯ темпеРанаращиваемого трехмерного углеграфитового 5 турой начала заметного протекания реакций слоя должна составлять 10 Х, что соответствует взаимодействия метилированной поверхности

4-6 циклам синтеза. кремнезема с СС14 и хлорированной поверхТаким обрезом, в результате проведения че- HocTH c MeTanoM тырех последовательных реакций (1-4) на по- Длительность проведения каждого этапа верхности кремнезема наращивается углерод- 55 синтеза обУсловлена полнотой протека)пж вый, графитоподобный слой, причем после реакции на каждой стадии. Так, на стадии проведения каждой реакции общая толщина обработки СС84 Реакция полносп ю заканугл.родного слоя у ел вается на од моно- msaercs Ри 450 С чер 0„5 ч. при 300"С слой. через 3 ч; на стадии обработки метаном

Образец

„0 — с>-с,"

Ои

Известный способ

0,21

0,14 углеводородный радикал

2. — СНзС6Н вЂ” 8ОзН

0,26

0,17 углеводородный радикал

Трехмерная конденсированная углеродная (графитоподобная) структура

Предлагаемый способ

0,44

1,25

Как видно из данных, приведенных в таблице, сорбционная активность по парам полярных органических веществ образцов, полученных предлагаемым способом, в 3-6 раз выше о сравнению с образцами, полученными модифицированием поверхности силикагеля известным снособо м.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает получение высокопористых материалов, обладающих по сравнению с материалами, полученным известным способом, повышенной сорбционной активностью по парам аполярных веществ благодаря химическому наращиванию на поверхности кремнезема трех5 727203 б о о при 450 С через 0,5 ч, при 300 С через ют током аргона. После этого образец подвер4 ч. Длительность проведения обработки гают обработке парами СС,, при 400 С (парорганогалоидсиланами, т,В; вреь1я полного " — циальное давление паров 500 мм рт. ст.) в те протекания реакции, составляет соответствен. чение 0,5 ч с последующим удалением избытка но при 450 С вЂ” 1 ч, 400 С вЂ” 2 ч, 5 ССь4 и образовавшегося НСВ. Затем получен300 С вЂ” 4 ч. Проведение процесса обра- ный продукт обрабатывают при 400 С в течеботки в реакторе кипящего слоя сокращает ние 0,5 ч метаном, током инертного газа, удадлительность каждой стадии при 450 С ляют избыток метана и образовавшийся хлодо 0,5 ч, при 300 C — до 2 ч. ристый водород. Стадии обработки тетрахлорio. метаном и метаном повторяют. Полученный

Пример. Навеску очищенного от продукт содержит 5 углеродных слоев, обладаминеральных примесей силикагеля марки ШСК, ет монодисперсной пористой структурой с эфобладающего моноргсперсной пористой струк- фективным радиусом пор 40 А, процент наратурой (пэф = 50 А) помещают в проточный щенного углерода 6,6 вес.%. Толщина углеродреактор, обогреваемый печью сопротивления. I s ного слоя составляет 8 А. о

Повышают температуру до 400 С и в инерт- . В таблице приведены значения величин

НоН среде (аргон) пропускают пары триметил- - адсорбции паров бензола и четыреххлористого хлорсилана (нарциальное .давление 150 ммрт.ст.) углерода при одном и том же относительном в течение 1 ч. После завершения реакции нары давлении на сорбентах, полученных на основе непрореагировавшего с триметилхлорсиланом zo силикагеля марки ШСК ($ = 246 м /г) изуд и образовавшегося хлористого водорода удаля- вестным и предлагаемым способами.

Строение .модифицирующего Адсорбция Адсорбция слоя С6Н6 э СС г4 э ммоль/Г ммоль/Г

7 мерной конденсированной (графитоподобной) структуры углеродного слоя.

1. Способ получения сорбента, включающий обработку кремнезема органогалоидсиланом при нагревании с последующим модифицированием полученного продукта реакционным агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной активности по парам органических веществ, модифицирование осуществляют многократно при 300-450 С сначаf, ла -тарами четыреххлористого углерода, затем

Составитель В. Виноградова

Техред С.Мигай Корректор Я. Веселовская

Редактор Н. Белявская

Тираж 809 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 1017/2

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная; 4

Формула изобретения

727203 8 метаном до полного удаления выделяющегося при обеих реакциях хлористого водорода.

2. Способ ло п. 1, отличающийся тем, что, с целью образования углеродного слоя толщиной 8-10 М, модифицирование парами четыреххлористого углерода и метаном повторяют 2-3 раза.

Источники информации, 1о принятые во внимание при экспертизе

1. Неймарк И. Е., Шейнфайн Р. Ю. Силикагель, его получение, свойства и применение.

Киев, 1973, с. 160, 170, 173.

2. Патент США No 3956179 кл. 252-430, 11.05.76 (прототип) .