Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3937
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_245912.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=245912&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB245912A
[]
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 30191, 1924 г. н.э.
Усовершенствования в области обработки жидкостей, газов или растворов с помощью активированного угля и
связанные с ними аспекты.
(Сообщено мне NAAMLOOZE VENNOOTSCHAAP ALGEMEENn NORIT MAATSCHAPPIJ, 2, den Texstraat,
Амстердам, Голландия, голландская компания).
Я, Гарольд Эдвин Поттс, магистр наук, дипломированный патентный поверенный, проживающий по адресу:
Черч-стрит, 12, Ливерпуль, графство Ланкастер, подданный короля Великобритании, настоящим заявляю, что
сущность данного изобретения заключается в следующем: Спецификация № 228582 описывает процесс
производства активированного угля, который является усовершенствованием процесса, описанного в
Спецификации № 206862 (раздел 199328), и в соответствии с которым мелкодисперсные или
гранулированные углеродсодержащие материалы непрерывно вводятся в активационную камеру и
суспендируются в активирующей атмосфере посредством кинетической силы впрыскиваемых активирующих,
нагревающих или инертных газов.
Процесс активации увеличивает пористость углеродсодержащего материала, так что активированные
частицы имеют более высокую истинную удельную плотность, но более низкую кажущуюся удельную
плотность или объемную массу, чем неактивированные частицы. Эта разница в удельной плотности может
быть использована для разделения достаточно активированных частиц и тех, которые еще недостаточно
активированы, путем удаления первых вместе с оттоком газов, в то время как последние остаются во
взвешенном состоянии или в движении внутри камеры активации.
Оборудование, пригодное для получения этих углеродных материалов, описано в технических спецификациях
№№.
228,582 и 228 954.
Новое изобретение позволяет получать полностью и равномерно активированный продукт посредством
чрезвычайно кратковременного воздействия активирующего газа на углеродсодержащий материал.
Благодаря адекватному выбору условий работы, изобретение позволяет производить совершенно новый
высококачественный активированный уголь, отдельные частицы которого образуют каркас из практически
чистого углерода, демонстрирующего микроскопическую структуру, возникающую из используемого
растительного или иного сырья.
Новый активированный уголь обладает настолько поразительными свойствами, что считается новаторским
физическим продуктом; некоторые из его отличительных особенностей следующие.
Активированный уголь, который до сих пор производился путем воздействия газов на углеродсодержащие
материалы, даже в наилучшем качестве и после тщательной промывки кислотой и сушки, содержит около
95% углерода и не менее 2% золы, имеет удельную плотность от 1,7 до 1,8 (определенную в одном из
случаев при удельной плотности 0,721) и кажущуюся удельную плотность по объему (в рыхлом состоянии) от
0,2 до 0,3. Бесструктурный углерод, полученный с помощью хлорида цинка или аналогичных процессов, имеет
содержание углерода 85% и не менее 2% золы, истинную удельную плотность от 1,6 до 1,7 и кажущийся
объемный вес от 0,2 до 0,3.
Новый углерод согласно настоящему изобретению после выщелачивания кислотой и сушки содержит около
88% углерода и 2% золы и имеет истинную удельную плотность от 2,0 до 2,1 или более (чистый углерод = 2,3)
с кажущейся объемной массой ниже 0,1 (в некоторых случаях не более 0,06). Таким образом, новый
материал, состоящий из практически чистого углерода, обладает ранее недостижимо высокой истинной
удельной плотностью в сочетании с чрезвычайно низкой кажущейся объемной массой, благодаря чему новый
углерод значительно более пористый, чем все известные на сегодняшний день адсорбционные угли. Такое
сочетание свойств объясняет поразительно высокую и практически универсальную адсорбционную
способность, которая, в том числе и для газов, в несколько раз превышает адсорбционную способность
различных известных в данной области активированных углей.
Высокая активность подтверждается также значительным выделением тепла в процессе адсорбции. Для
активированного угля, полученного известными на сегодняшний день процессами, как газовой активацией, так
и химической карбонизацией, теплота адсорбции или смачивания (т.е. количество калорий, выделяемых 1 г
угля при обычной температуре при смешивании с жидкостью) для бензола, бензина или подобных жидкостей
составляет около 20 кал., а в некоторых случаях от 20 до 30 кал. Углерод, не подвергавшийся искусственной
активации, например, обычный древесный уголь, имеет гораздо более низкую теплоту адсорбции. Напротив,
теплота адсорбции нового углерода составляет около 40 калорий на грамм или даже больше.
Новый углерод также наиболее подходит для проведения каталитических реакций.
Кроме того, установлено, что он очень устойчив к химическим реакциям и воздействиям, например, к
кипячению с концентрированной серной кислотой и сульфатом калия, или со смесью концентрированной
серной кислоты и азотной кислоты, плавлению с гидроксидом калия, серой и т. д. В то время как большинство
видов углерода разлагаются в результате таких обработок, и полученный уголь практически полностью теряет
свою адсорбционную способность, новый углерод устойчив к этим обработкам без существенной потери
адсорбционной способности.
Очень ценным свойством нового углерода является также то, что его можно легко регенерировать
известными методами, например,
путем сжигания, воздействия кислот, щелочей и других химических реагентов и т. д.
Важно, чтобы новый углерод сохранял определенную структуру, полученную из использованного сырья,
которая хорошо различима при обычном микроскопическом увеличении. Такая структура обеспечивает не
только очень высокую адсорбционную способность, поскольку частицы углерода имеют относительно
большую поверхность, но и одновременно очень высокую фильтрующую способность.
Благодаря этому полезному сочетанию повышенной адсорбционной и фильтрующей способности, новый
уголь пригоден для практически повсеместного применения в области очистки, обесцвечивания,
стерилизации и фильтрации всех видов жидкостей или газов, а изобретение дополнительно включает
удаление примесей из газов, паров или жидкостей с помощью новых углей.
Таким образом, при очистке сахарных соков и растворов, где целью является как эффективное
обесцвечивание, так и фильтрация, использование нового угля является наиболее желательным, и среди
прочих преимуществ можно отметить очень малое количество используемого угля, что также приводит к
меньшим потерям сахара, адсорбированного на угле.
При обесцвечивании масел, жиров и других неводных органических жидкостей с использованием нового
углерода были получены весьма впечатляющие результаты. Таким образом, было достигнуто очень
эффективное обесцвечивание льняного масла, которое до сих пор было очень трудно обесцветить с
помощью обычных коммерческих активированных углей. Уголь можно использовать для многих других целей,
например, для стерилизации воды и других жидкостей.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 30192, 1924 г. н.э.
Усовершенствования в области обработки жидкостей, газов или растворов с помощью активированного угля и
связанные с ними аспекты.
Я, Гарольд Эдвин Поттс, магистр наук, дипломированный патентный поверенный, проживающий по адресу:
Черч-стрит, 12, Ливерпуль, графство Ланкастер, подданный Великобритании, настоящим заявляю, что данное
изобретение имеет следующий характер: Данное изобретение относится к усовершенствованию процессов
обработки веществ в жидкой, растворенной или газообразной форме активированным углем. В последние
несколько лет достигнуты значительные успехи в производстве и использовании адсорбционных,
абсорбционно-активных или обесцвечивающих углей, то есть углей, обладающих более высокой
адсорбционной способностью, чем обычный костный уголь или растительный уголь, в отношении
большинства красящих веществ в сахарных растворах. Для краткости их следует называть «активированным
углем».
Для производства активированного угля были предложены различные методы, и один из хорошо известных
процессов заключается в активации подходящего углеродсодержащего сырья с помощью тепла и
активирующего газа, такого как пар. Другой способ получения активированного угля заключается в обработке
подходящего сырья, например, путем его растворения в концентрированном хлориде цинка или обработки
другими жидкостями. Были предложены и другие методы, но до сих пор было установлено, что свойства этих
продуктов значительно различаются. Например, продукт, полученный путем растворения сырья в хлориде
цинка, состоит из чрезмерно мелких частиц, которые могут агломерироваться; он обладает высокой
адсорбционной способностью, но является очень плохим фильтрующим агентом, тогда как
газоактивированный продукт получается в более крупном виде, и при не слишком мелком измельчении он
является гораздо лучшим фильтрующим агентом, но, если он не измельчен очень мелко, он не проявляет
максимальной адсорбционной способности, а такое мелкое измельчение снижает его фильтрующую
активность.
Следовательно, до настоящего времени было сложно производить один тип углерода, который бы отвечал
практически всем требованиям.
Один из способов получения новых углеродных материалов, используемых в настоящем изобретении,
заключается в том, что берут подходящее растительное сырье, плотность которого должна быть тщательно
подобрана в соответствии с желаемыми свойствами готового продукта, мелко измельчают это сырье и
активируют его одним из известных активирующих газов, в то время как мелкие частицы поддерживаются в
движении или во взвешенном состоянии в пространстве, в нижнюю часть которого вводятся твердый
материал и активирующий газ, а из верхней части которого вводится активирующий газ и из верхней части
которого активирующий материал непрерывно отводится. Необходимое тепло может быть получено как
изнутри, так и снаружи. Примечательно, что, несмотря на исключительно высокую истинную удельную
плотность готового продукта, его можно отделить описанным способом благодаря исключительно низкой
кажущейся удельной плотности.
Такие параметры, как природа сырья, температура, количество активирующего газа (например, пара), добавки
инертного газа, скорость потока газа и т. д., должны быть тщательно отрегулированы, чтобы процесс можно
было проводить в течение необходимого времени и в надлежащих условиях для получения новых продуктов.
Материал следует мелко измельчить.
В качестве примера могу привести результаты, полученные с фрагментами размером 2-5 мм.
По размеру, но можно использовать и порошок, хотя в этом случае его сложнее отделить от газа.
Оптимальный размер зависит от плотности. В более крупных фрагментах можно использовать легкий
материал. Для производства активированного угля для адсорбции газов обычно предпочтительнее
использовать сырье высокой плотности, и в этом случае кажущаяся удельная плотность может быть выше,
чем при использовании более легкого органического вещества для получения продуктов, пригодных для
обработки жидкостей.
В любом случае, сырье должно обладать определенной пористостью, чтобы быть пригодным для активации.
Низкое содержание золы обычно желательно; высокое содержание золы или неорганические добавки, как
правило, разрушают волокнистую или клеточную структуру древесины или, например, косточек плодов.
Природа золы имеет важное значение, например, ввиду опасности образования шлака на перегородках.
Температура в реторте варьируется в зависимости от природы используемого газа, но в целом желательно
использовать высокую температуру. Излучение тепла очень полезно, поскольку важно не только быстро
нагревать частицы, но и быстро подводить тепло во время активации.
Поэтому в каждом конкретном цикле необходимо тщательно контролировать параметры процесса путем
тщательного анализа мелкодисперсного активированного угля, который оседает на дно из отводимых газов.
Таким образом, путем чрезвычайно кратковременного воздействия активирующего газа на
углеродсодержащий материал можно получить тщательно и равномерно активированный продукт. Благодаря
правильному выбору условий обработки, изобретение позволяет производить совершенно новый,
высококачественный активированный уголь, отдельные частицы которого образуют каркас из практически
чистого углерода, который при использовании древесины будет иметь микроскопическую волокнистую
структуру.
Новый активированный уголь обладает настолько поразительными свойствами, что считается новаторским
физическим продуктом; вот некоторые из его отличительных особенностей: Активированный уголь для
обесцвечивания, изготовленный из пористого сырья, такого как сосновая древесина, которая до сих пор
производилась путем воздействия тепла и газов на углеродсодержащие материалы, даже если они были
наилучшего качества и после промывки кислотой и сушки, содержит около 96–97% углерода и не менее 2%
золы, и имеет удельную плотность от 1,7 до 1,9 (определенную в эфире, удельная плотность 0,721 при 20 °C)
и кажущуюся удельную плотность или объемную массу от 0,2 до 0,3, определенную на воздухе путем
постукивания по градуированному сосуду, содержащему известное количество измельченного угля настолько
мелкого помола, что большая его часть проходит через сито с размером ячейки 200 нитей на линейный дюйм.
Углерод.
Полученный методом хлорида цинка углерод имеет содержание углерода 880,0% с примерно 1% золы,
истинную удельную плотность от 1,6 до 1,7 и кажущийся объемный вес от 0,2 до 0,3. Новый углерод для
обесцвечивания, согласно настоящему изобретению, после выщелачивания кислотой и сушки содержит около
98%–990,6% и более, а также от 0,2 до 1% золы и имеет истинную удельную плотность от 2,0 до 2,1 или более
(чистый углерод = 2,35) с кажущимся объемным весом около 0,1 или менее (в некоторых случаях менее 0,06).
Таким образом, новый материал, состоящий практически из чистого углерода, обладает ранее недостижимо
высокой истинной удельной плотностью в сочетании с чрезвычайно низким кажущимся объемным весом.
Вероятно, именно такое сочетание свойств объясняет поразительно высокую и почти универсальную
адсорбционную способность, которая, в том числе и для газов, в несколько раз превышает адсорбционную
способность различных известных в данной области активированных углей.
Высокая активность подтверждается также значительным выделением тепла в процессе адсорбции. Для
активированного угля, полученного известными на сегодняшний день процессами, а также газовой активацией
и химической активацией, теплота адсорбции или смачивания (т. е. количество калорий, выделяемых 1 г
углерода при 15 °C при смешивании с жидкостью) для бензола C6H6 составляет около 20 кал., а в некоторых
случаях от 20 до 30 кал. Углерод, не подвергавшийся искусственной активации, например, обычный
древесный уголь, имеет гораздо более низкую теплоту адсорбции, например, 7 кал. Напротив, теплота
адсорбции для нового углерода составляет около 40-50 калорий на грамм или даже больше.
При абсолютно одинаковых условиях и в процессе активации более плотное сырье дает активированный
уголь, имеющий больший объемный вес, чем более легкое или менее плотное сырье.
Определяется объемная масса измельченного активированного угля, прошедшего через сито с размером
ячейки 200 нитей на погонный дюйм.
Разница в объемной массе активированного угля, полученного из плотного сырья по сравнению с более
легким или менее плотным сырьем, даже если оба вида угля активированы до одинаковой степени активности
в отношении адсорбции веществ из реального раствора, например, йода, заключается во соотношении микро-
и макропор в активированном угле (и в сырье).
Однако, используя то же самое плотное сырье, можно провести активацию в таких условиях (избыток
активирующего газа при высокой температуре, более длительный контакт и т. д.), чтобы получить
активированный уголь, который будет легче или менее плотным (иметь меньший объем).
Вероятно, из-за высокой плотности эти углеродные материалы, даже активированные до одинаковой степени
активности, обычно не очень хорошо подходят для адсорбции коллоидных или полуколлоидных веществ или
высокомолекулярных веществ из растворов. Однако они, как правило, лучше подходят для адсорбции из
газовой фазы (газовая адсорбция).
Вероятно, основной причиной этого явления является капиллярная адсорбция в микропорах.
Известный адсорбционный уголь для газов, изготовленный из плотного материала, например,
Согласно литературным данным, гранулы антрацита или скорлупы кокосового ореха, просеянные через сито с
размером ячейки от 8 до 10 нитей на линейный дюйм, имеют истинную удельную плотность от 1,6 до 2,0, но
при мелкодисперсном измельчении и определении удельной плотности в эфире она оказывается значительно
ниже.
Углерод для адсорбции газов, изготовленный из плотного сырья и используемый в настоящем изобретении,
имеет истинную удельную плотность (в эфире) от 1,9 до 2,1 или выше и кажущийся объемный вес более 0,1,
но, помимо высокой истинной удельной плотности, он отличается от уже известных тем, что адсорбирует
больше воды из влажного воздуха и больше йода из раствора — свойства, которые он разделяет с новым
обесцвечивающим углем. Однако новый адсорбционный уголь для газов и обесцвечивающий уголь
различаются по своей способности адсорбировать коллоиды из жидкой фазы и по объемной массе.
В приведенной ниже таблице показано относительное содержание влаги и адсорбция йода несколькими
новыми обесцвечивающими угольными составами по сравнению со стандартным продуктом, продававшимся
в 1923 году под зарегистрированной торговой маркой Norit.
Влагопоглощение выражается в процентах от поглощенной влаги углеродом при измельчении до такой
степени, чтобы он проходил через сито с размером ячейки 200 нитей на линейный дюйм, сушке и воздействии
влажного воздуха при температуре 15°C и относительной влажности 60%.
Поглощение йода выражается как концентрация йода, остающаяся после перемешивания 500 миллиграммов
мелкодисперсного угля (200 меш), промытого соляной кислотой и водой до нейтральной реакции
промывочной воды и высушивания при температуре 15 °C.
с 50%-ным раствором десятимиллилитрового йода, после чего смесь фильтровали через 15 минут.
ТАБЛИЦА. <img file="img00050001.tif" frnum="0001" he="047" id="00050001" img-format="tif" pgnum="0005"
wi="139"/>
Кажущееся содержание. Нагрев углерода. Истинный объем Влажность адсорбция йода sp. гр. Вес .
поглощение. слева. (для бензола) A 2.1 меньше чем 0.1 2224% 8 40 B 2.0 около 0.3 до 0.4 26 10 48 C 2.15
около 0.4 два 0.5 26-28 10 46 D 1.95 около 0.5 до 0.6 22 12 30 Стандартный Норит 12% 30 22 Лучший цин
хлорид кар бон - - 16% 26 230 Видно, что A — обесцвечивающий уголь, а D — уголь для противогазов, в то
время как B и C являются промежуточными, но в каждом случае активность поглощения йода и влаги более
чем на 50% выше, чем у стандартного Норита.
Следующий эксперимент показывает, что новый обесцвечивающий уголь на 50% активнее стандартного Norit
в отношении растворов мелассы, и фактически новые продукты с низкой кажущейся массой объема в два или
даже пять раз активнее, чем Norit.
К определенному раствору свекловичной мелассы концентрацией 25 грамм на литр, нейтрализованному
фенолфталеином с помощью H5PO4, следует добавить лучший коммерчески доступный хлорид цинка —
уголь в количестве 350 миллиграммов на 100 мл для удаления 95% цвета; Norit (зарегистрированная торговая
марка). 500 миллиграммов для удаления 95% цвета; новый уголь — от 60 до 125 миллиграммов для удаления
95% цвета. Все образцы углеродного волокна были обработаны кислотой, промыты и высушены.
Новый углерод также наиболее подходит для проведения каталитических реакций.
Кроме того, установлено, что он очень устойчив к химическим реакциям и воздействиям, например, к
кипячению с концентрированной серной кислотой и сульфатом калия, или с сильной азотной кислотой,
плавлению с гидроксидом калия или серой и т. д.
В то время как большинство видов углерода разлагаются в результате такой обработки, и полученный уголь
практически полностью теряет свою адсорбционную способность, новый уголь выдерживает эти обработки в
течение достаточно длительного времени, например, 15 минут, без существенной потери адсорбционной
способности.
Очень ценным свойством нового углерода является также то, что его можно легко регенерировать
известными методами, например,
путем сжигания, воздействия кислот, щелочей и других химических реагентов и т. д.
Важно отметить, что новый углерод, полученный из таких материалов, как древесина, сохраняет четкую
волокнистую структуру, различимую при обычном микроскопическом увеличении.
Эта структура обеспечивает очень высокую фильтрующую способность.
Например, материал, достаточно крупнозернистый, чтобы обладать определенной микроструктурой,
например.
Мелкодисперсный уголь, достаточно крупный для просеивания через сито с размером ячейки 40 меш (40
волокон на линейный дюйм), обладает большей активностью, чем обычные газоактивированные угли, даже
если последние измельчены достаточно мелко, чтобы пройти через сито с размером ячейки 100 меш.
Благодаря этому полезному сочетанию повышенной адсорбционной и фильтрующей способности, новый
уголь пригоден практически для повсеместного применения в области очистки, обесцвечивания, дезодорации,
стерилизации, фильтрации или иной обработки всех видов жидкостей или газов, а изобретение
дополнительно включает удаление примесей из газов, паров или жидкостей с помощью новых углей.
Таким образом, при очистке сахарных соков и растворов, где целью является как эффективное
обесцвечивание, так и фильтрация, использование нового угля является наиболее желательным, и среди
прочих преимуществ можно отметить простоту регенерации, очень малое количество используемого угля, что
также приводит к меньшим потерям сахара, адсорбированного на угле, и позволяет использовать установку
меньшего размера.
При обесцвечивании масел, жиров и других неводных органических жидкостей с использованием нового
углерода были получены весьма впечатляющие результаты. Таким образом, было достигнуто очень
эффективное обесцвечивание льняного и соевого масла, которое до сих пор было очень трудно обесцветить
с помощью обычных активированных углей, используемых в торговле. Уголь можно использовать для многих
других целей, например, для стерилизации воды и других жидкостей.
Следует понимать, что описанные ценные свойства не обязательно объединены в одном образце, хотя они
могут быть таковыми. Например, продукт с одинаковой истинной удельной плотностью будет иметь
переменную кажущуюся удельную плотность в зависимости от плотности исходного сырья, например.
Пористое сырье с рыхлой структурой даст продукт с исключительно низкой кажущейся удельной плотностью,
тогда как сырье с плотной структурой даст продукт с более высокой кажущейся удельной плотностью.
(:OZIPLETE СПЕЦИФИКАЦИЯ.
-Усовершенствования в области обработки жидкостей, газов или растворов с помощью активированного угля.
Я, Гарольд Эври Поврс, MiI.Se., дипломированный патентный поверенный, проживающий по адресу:
Черч-стрит, 12, Ливерпуль, графство Ланкастер, подданный короля Великобритании, настоящим заявляю о
характере данного изобретения и о том, каким образом оно должно быть реализовано, что будет подробно
описано и установлено в следующем заявлении: Данное изобретение относится к усовершенствованию
процессов обработки веществ в жидкой, растворенной или газообразной форме активированным углем.
Известные до настоящего времени активированные угли не находили универсального применения с
наилучшими результатами, поскольку их свойства, а следовательно, и воздействие на обрабатываемые
вещества, носят высокоизбирательный характер. Так, например, активированный газом уголь является
хорошим фильтрующим агентом, но обычно не обладает такой высокой адсорбционной способностью, как
некоторые другие виды угля, полученные путем обработки растительных материалов обугливающими и
обезвоживающими химическими веществами, такими как хлорид золы цинка; однако последние виды угля
являются плохими фильтрующими агентами. Поэтому в спецификации № 195373 было предложено
использовать несколько видов активированного угля в сочетании, оказывающих различное, но
дополнительное воздействие.
В настоящем изобретении для обработки жидкостей или газов используются высокоактивные углеродные
материалы, полученные путем тщательной газовой активации подходящих углеродсодержащих материалов и
обладающие в высокой степени универсальными адсорбционными и фильтрующими свойствами, которыми в
большей или меньшей степени и избирательно обладают различные известные до настоящего времени
углеродные материалы.
Согласно изобретению, жидкости или газы обрабатываются с целью удаления примесей или их
составляющих или проведения каталитических реакций с использованием активированного угля, имеющего
высокое содержание элементарного углерода, предпочтительно не менее 97%, удельную плотность
(определенную в эфире) не менее 2,0 и теплоту адсорбции (для бензола) не менее 40 калорий на грамм. К
другим желаемым характеристикам используемого в соответствии с настоящим изобретением углерода
относятся: упорядоченная структура, полученная из растительного сырья, используемого при его
производстве; кажущаяся удельная плотность (или объемная масса) менее 0,1; способность к адсорбции
влаги (при обычной температуре в атмосфере с относительной влажностью 60%) не менее 20%; и
способность к адсорбции йода, при которой более 80% йода, содержащегося в 50 мл децинормального
раствора йода, адсорбируется 500 мг углерода.
Углерод, используемый в соответствии с изобретением, может быть получен любым способом газовой
активации, если последняя осуществляется в таких условиях, которые позволяют получить
высокоактивированный продукт, обладающий вышеописанными свойствами. Углеродсодержащий материал,
предпочтительно в виде мелких частиц, приводится в тесный контакт с активирующими газами при
одновременном обеспечении достаточного количества тепла.
Различные процессы, которые могут быть адаптированы для производства углеродных материалов,
пригодных для настоящего изобретения, описаны в спецификациях № 228,582, 228,812, 22S,9B4 и 230,293,
которые могут быть осуществлены в таких условиях, чтобы получить углеродные материалы с известной
активностью, или, путем соответствующего изменения условий производства, новые углеродные материалы с
повышенной активностью, указанные в настоящей спецификации.
Следующий наглядный пример демонстрирует предпочтительные условия производства новых углеродных
материалов с помощью процесса, описанного в указанной выше спецификации № 228582.
EXA.UPLE A.
В нижней части реторты высотой 1,5 метра и размерами 0,50 метра и 0,20 метра, наибольшее пространство
которой заполнено стержнями, обеспечивающими шахматные пути внутри реторты, подаются следующие
ингредиенты соответствующими способами: сырая нефть, сжигаемая внутри реторты в присутствии
достаточного количества воздуха для обеспечения существенного сгорания, но без избытка кислорода,
который привел бы к чрезмерному сгоранию углеродсодержащего материала, ухудшающего выход
активированного продукта; подача горючего регулируется таким образом, чтобы в зоне активации
создавалась температура не менее 10000 °C или до 12000 °C; перегретый пар в таком количестве, которое
проходит через отверстие диаметром 2 мм. Углерод, даже активированный до одинаковой степени
активности, обычно не так хорош для адсорбции коллоидных или полуколлоидных веществ или
высокомолекулярных веществ из растворов. Однако они, как правило, лучше подходят для адсорбции из
газовой фазы (газовая адсорбция). Вероятно, капиллярная адсорбция в микропорах является основной
причиной или в значительной степени способствует этому явлению.
— Углерод для адсорбции газов, изготовленный из плотного сырья и используемый в соответствии с
настоящим изобретением, имеет истинную удельную плотность (в эфире) от 2,0 до 2,1 или выше и кажущийся
объемный вес более 0,1, но, помимо высокой истинной удельной плотности, он отличается от уже известных
тем, что адсорбирует больше воды из влажного воздуха и больше йода из раствора — свойства, которые он
разделяет с вышеупомянутым обесцвечивающим углем. Однако адсорбционный уголь для газов и уголь для
обесцвечивания различаются по своей способности адсорбировать коллоиды из жидкой фазы и по кажущейся
удельной плотности.
В приведенной ниже таблице показано относительное содержание влаги и адсорбция йода несколькими
новыми обесцвечивающими угольными составами по сравнению со стандартным продуктом, продававшимся
в 1923 году под зарегистрированной торговой маркой Norit.
Влагопоглощение выражается в процентах от поглощенной влаги углеродом после измельчения до
достаточно мелкого состояния, позволяющего просеивать материал через сито с размером ячейки 200 нитей
на линейный дюйм, сушки и воздействия влажной атмосферы при температуре 150 °C и относительной
влажности 60% (например, путем помещения углерода на срок не менее двенадцати часов в дезактиватор,
содержащий раствор серной кислоты с парциальным давлением, соответствующим указанной относительной
влажности).
Поглощение йода выражается как концентрация йода, остающаяся после промывки 500 миллиграммов
мелкодисперсного (200 меш) йода соляной кислотой и водой до тех пор, пока промывочная вода не станет
нейтральной и не будет высушена, при температуре 150 °C.
с добавлением 50 мл децинормального раствора йода, после чего смесь фильтруют через 15 минут.
Приведенные в таблице значения представляют собой коэффициенты остаточного раствора йода в м1 мкСм
N, например, стандартный Норит оставляет раствор с концентрацией 0,030 N (удаляет 70% йода).
ТАБЛИЦА. <img file="img00080001.tif" frnum="0001" he="053" id="00080001" img-format="tif" pgnum="0008"
wi="140"/>
Кажущаяся - l-olo-oN Теплота углерода. Истинный объем Влажность Йод адсорбция спецификация гр. Вес .
поглощение. слева. (для бензола) A 2.1 меньше чем 0.1 2224% 8 40 B 2.0 примерно 0.3 до 0.4 - 26 10 48 C 2.15
примерно 0.4 до 0.5 26-28 10 46 Стандартный Норит 1.86 12% 30 22 Лучший хлорид цинка углерод углерод
1,65 16% 26 20-30 - Видно, что А является обесцвечивающим углеродом, в то время как В и С находятся
между обесцвечивающими и газомаскирующими углеродами, но в каждом случае активность поглощения
йода и влаги более чем на 50% выше, чем у стандартного Норита. Следующий эксперимент показывает, что
«универсальный» обесцвечивающий уголь на 50% активнее стандартного Норита в отношении растворов
мелассы, и фактически продукты с низким кажущимся объемным весом в два или даже пять раз активнее
Норита.
К определенному раствору свекловичной мелассы концентрацией 25 грамм на литр, нейтрализованному
фенолфталеином с помощью H3PO4, следует добавить лучший коммерчески доступный хлорид цинка (уголь)
в количестве 350 миллиграммов на 100 мл для удаления 95% цвета; хлорид цинка (зарегистрированная
торговая марка) следует добавить в количестве 500 миллиграммов для удаления 95% цвета, а
универсальный хлорид цинка (уголь) следует добавить в количестве от 60 до 125 миллиграммов для удаления
95% цвета. Все образцы углерода были обработаны кислотой, промыты, высушены и измельчены до размера
частиц 200 меш.
«Универсальный» углерод также наиболее подходит для проведения ряда каталитических реакций.
Кроме того, установлено, что он очень устойчив к химическим реакциям и воздействиям, например, к
кипячению с концентрированной серной кислотой и сульфатом калия, плавлению с гидроксидом калия или
серой и т. д. В то время как большинство видов углерода разлагаются в результате такой обработки, и
полученный уголь практически полностью теряет свою адсорбционную способность, новый уголь
выдерживает эти обработки в течение достаточно длительного времени, например, 15 минут, без
существенной потери адсорбционной способности.
Очень ценным свойством нового углерода является также то, что его можно легко регенерировать
известными методами, например, с помощью...
путем сжигания, воздействия кислот, щелочей и других химических реагентов и т. д.
Важно отметить, что «универсальный» углерод, полученный из растительного сырья, такого как древесина,
сохраняет определенную волокнистую структуру, различимую при обычном микроскопическом увеличении.
Эта структура обеспечивает очень высокую фильтрующую способность.
Следует отметить, что только активированные газом угли сохранили микроскопическую структуру,
полученную из растительного сырья, использованного при их производстве, и эта структура более отчетливо
видна в сверхактивированных углях, используемых в настоящем изобретении, чем в известных до настоящего
времени активированных углях, которые активированы гораздо менее тщательно. Активированный уголь,
полученный химической обработкой, например, с помощью хлорида цинка, совершенно бесструктурен.
Например, материал, достаточно крупнозернистый, чтобы обладать определенной микроструктурой, скажем,
достаточно крупнозернистый, чтобы задерживаться на сите с размером ячейки 80 меш (имеющий 80 волокон
на линейный дюйм), обладает большей активностью, чем обычные активированные угли, даже если
последние измельчены достаточно мелко, чтобы пройти через сито с размером ячейки 100 меш или 200 меш.
Благодаря использованию активированного угля, обладающего таким полезным сочетанием повышенной
адсорбционной и фильтрующей способности, можно добиться существенных улучшений в области очистки,
обесцвечивания, дезодорации, стерилизации, фильтрации или иной обработки всех видов жидкостей или
газов.
Ниже описаны некоторые примеры работы изобретения.
ПРИМЕР,2 1.
Промытый раствор нерафинированного сахара с плотностью около 60 Брикс обрабатывается 0,1 мкг
углерода, как описано выше, имеющего волокнистую структуру, полученную из растительного сырья,
используемого при его производстве, предпочтительно древесины, такой как сосна или другая хвойная
древесина, удельную плотность (определяемую в эфире) 2,0 или выше, объемную массу менее 0,1 и теплоту
адсорбции (для бензола) более 40 калорий, при этом углерод перед использованием очищается от
растворимых минеральных компонентов путем обработки разбавленным раствором кислоты, например,
соляной кислотой, так что он имеет низкое содержание золы и содержание углерода 97% или выше,
рассчитанное без учета золы и влаги. Уголь смешивают с раствором сахара в сосуде, снабженном мешалкой,
и полученную массу нагревают примерно до температуры кипения, а затем фильтруют через фильтр-пресс
или фильтр низкого давления, в котором предпочтительно сначала образуется слой угля на фильтровальной
ткани, что может быть достигнуто путем суспендирования значительного количества используемого угля в
незначительной части обрабатываемой жидкости и фильтрации смеси через свежую фильтровальную ткань и
фильтр.
фильтруется фильтрат, после чего основная часть жидкости фильтруется через указанный слой.
Фильтрат полностью обесцвечивается и после кипячения дает рафинированный сахар наилучшего качества.
До настоящего времени такой результат не удавалось получить, используя столь малые количества
обесцвечивающего углерода, поскольку некоторые красящие вещества, присутствующие в осветляемом
растворе, не могли быть легко удалены.
ПРИМЕР 2.
Льняное масло обрабатывается обычным способом с использованием 2% углерода, имеющего те же общие
характеристики, что и в Примере 1, но который также может быть приготовлен из другого сырья, например,
торфа, что приводит к образованию менее вязкой упорядоченной микроскопической структуры в углероде, и
который не обязательно должен быть очищен от растворимой золы перед использованием, но который
предпочтительно подкисляется путем добавления в него соляной кислоты или любой другой подходящей
кислоты таким образом, чтобы в углероде оставалось около 1% свободной кислоты.
Таким образом, льняное масло полностью отбеливается, чего ранее не удавалось достичь с использованием
ранее применявшегося углерода, даже при использовании 10% углерода, что, к тому же, было бы крайне
неэкономично из-за больших потерь масла.
ПРИМЕР 3.
При обесцвечивании вина важно удалить розовые красящие вещества, не удаляя при этом значительного
количества желтых. Этот результат не был получен с использованием имеющихся на тот момент источников
углерода, в то время как добавление от 0,05 до 0,1% углерода, как указано в Примере 1, обеспечивает
достаточно хорошее обесцвечивание вина.
ПРИМЕР 4.
При каталитическом гидрировании масел никелевый катализатор осаждается на подходящем материале,
выступающем в качестве носителя. Поскольку предпочтение обычно отдается кизельгуру, так как лучшие его
виды позволяют осаждать относительно большой процент никеля, кизельгур имеет серьезные недостатки,
например, опасность спекания при восстановлении никелевого преэпилепта и образование жирных кислот в
процессе затвердевания в масле. Уже предпринимались попытки использовать активированный уголь в
качестве носителя никелевого катализатора, который обладает определенными преимуществами по
сравнению с минеральными носителями. Теперь установлено, что углерод, упомянутый в приведенных выше
примерах, обладает значительными преимуществами по сравнению с другими видами углерода. Во-первых,
благодаря объемному характеру нового углерода можно значительно повысить концентрацию никеля, а также
получить очень активную каталитическую массу, которая не вызывает разложения жиров или подобных
недостатков.
Соседние файлы в папке патенты