2.3Пропитка

Пропитка химическими реактивами и фиксирование их и продуктов их взаимодействия на углеродной поверхности по­зволяет существенно изменить свойства активного угля. На­пример, если обработать активный уголь водным раствором нитрата серебра, то серебро быстро восстановится. Металли­ческое серебро при этом фиксируется на поверхности угля в тонкодисперсной форме. Фильтры для питьевой воды, изготав­ливаемые таким образом, широко применяются в быту. Вслед­ствие олигодинамического действия серебра эти фильтры зна­чительно меньше забиваются по сравнению с обычными уголь­ными фильтрами.

Пропитанные угли играют большую роль в защите от вред­ных примесей и отравляющих веществ, а также в каталити­ческих процессах. Противогазовые угли получают обработкой зерненых или гранулированных активных углей перманганатом калия и содой или соединениями цинка, меди и хрома. Для получения катализаторов можно нанести на уголь благородные металлы и смеси различных реактивов. Для десульфирования газов представляют интерес активные угли, способные пре­вратить диоксид серы в триоксид серы или серную кислоту посредством каталитического окисления в присутствии кисло­рода и воды. Для этих целей применяются пропитки различными металлами (например, марганцем, медью, никелем, хро­мом, ванадием, молибденом) или металлоидами (мышьяком, галогенами, например, иодом).

Йод, тонкодиспергированный на поверхности активного угля, также катализирует окисление сероводорода до элемен­тарной серы. Этот эффект можно использовать в очистке от­ходящих газов. В процессе пропитки уголь опрыскивают раствором, содержащим йод или соединения йода, и перемеши­вают в смесителе или барабане. Если к пропиточному раствору добавляется восстановитель, например сульфит натрия, обра­ботку можно проводить непосредственно в адсорбере.

Угли, пропитанные йодом, используются также в ядерной технологии, поскольку обеспечивают эффективное извлечение радиоактивного йодистого метила в процессе изотопного обмена. Подобное действие оказывают угли, пропитанные аминами (на­пример, триэтилендиамином); они поглощают йодистый метил по реакции Меншуткина.

Активные угли, пропитанные кетонами, проявляют свой­ства антиокислителей и уже не способны окислять диоксид серы до триоксида. Добавление фосфорной кислоты снижает способность активных углей к воспламенению, а пропитка бензойной кислотой придает им гидрофобные свойства.

2.4Зерненые и формованные угли

Зерненые угли получают дроблением крупных кусков; обычно зерна имеют размер в поперечнике от одного до не­скольких миллиметров и обладают неровной поверхностью. Известны два способа получения зерненых продуктов:

1) ис­ходный материал, например кусковой древесный уголь или уголь-сырец из скорлупы кокосовых орехов, измельчается до требуемого размера зерен, а затем активируется;

2) исходный материал подвергается тонкому помолу, а порошок снова прессуется (брикетируется) в более крупные изделия, в свою очередь измельчаемые до желаемых размеров зерен, которые подвергаются карбонизации в определенных условиях и затем активируются.

Второй способ обычно используется, когда сырьем служит каменный уголь, поскольку прямое активиро­вание каменного угля трудноосуществимо из-за плохого доступа активирующих газов к внутренней поверхности материала. Брикетирование также можно проводить двумя способами: без связующего и со связующим. Выбор способа определяется сортом угля. Так, бурый уголь, торф, лигниновые отходы, а также бурые угли, содержащие битум, золу, серу, можно формовать без связующего. Некоторые сорта каменных углей можно прессовать непосредственно после соответствующей обработки. например, концентрированной минеральной кислотой.

Определенным недостатком зерненых углей следует считать значительное их истирание, вызванное шероховатостью поверхности, особенно при больших механических нагрузках, харак­терных для реактивирования в кипящем слое.

Формованные угли имеют вид цилиндрических или почти сферических частиц с гладкой поверхностью. Цилиндрические гранулы обычно имеют диаметр от 0,8 до 9 мм, микросферы преимущественно от 0,005 до 1 мм.

Для производства цилиндрических гранул используют тонкоизмельченный исходный материал, который смешивают со свя­зующим в обогреваемом смесителе. Получаемая паста формуется в цилиндрических или червячных экструдерах. После выхода из (фильеры жгуты ломаются, обычно под действием собственной тяжести, (образуя гранулы различной длины, которые в определенных условиях сушат, затем подвергают карбонизации и активированию. Вместо естественного разламывания жгутов можно использовать соответствующие режущие приспособления, напри­мер, вращающийся нож. Вместо сплошных цилиндрических гранул можно получать полые цилиндрические гранулы или пла­стинки толщиной в несколько миллиметров. Известно также по­лучение активированных углеродных волокон.

Рисунок 3 - Получение формованного угля парогазовым активированием: 1 — дробление; 2 — размол; 3 — смешение — пластификация; 4 — грануляция; 5 — сушка, 6 — карбонизация; 7 — активация; 8 — рассев; 9 — упаковка.

В качестве связующих применяются разнообразные органи­ческие материалы: древесная и каменноугольная смола, кислотные отходы нефтепереработки, смеси фенолов, альдегидов и продуктов их конденсации, а также кремнезоль, гидроксиды железа или алюминия. Гидроксиды натрия, кальция и другие основные соединения нейтрализуют кислые группы смолы и способствуют газовому активированию.

Выбор соответствующей рецептуры для производства формованных углей чрезвычайно важен для качества активного угля и обычно относится к секретам производства. Схема процесса производства формованного угля с активированием водяным, паром показана на рис. 3.

В производстве микропористых углей с частицами сфери­ческой формы используют расплавленный или разбавленный растворителем пек, который при добавлении защитного колло­ида обычно диспергируется в воде и затем после ряда после­дующих обработок превращается в активный уголь.

Производство формованного угля из порошка активного угля пока не получило распространения в технике в связи с большими потерями продукта. В литературе, однако, имеются сведения о получении агломерированного активного угля обра­боткой активата водой и водорастворимым связующим.