ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения углеродминерального сорбента

Классы МПК:B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации
B01J20/08 содержащие оксид или гидроксид алюминия, содержащие боксит
B01J20/20 содержащие свободный углерод; содержащие углерод, полученный процессами коксования
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение "Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии" Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (RU),
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (RU),
Общество с ограниченной ответственностью "РосФарм" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-02-12
публикация патента:

Изобретение относится к области получения углеродминеральных сорбционных материалов. Способ включает нанесение углеродсодержащих соединений на поверхность оксида алюминия с мезо-, макропористой структурой, сушку и пиролиз в токе инертного газа с образованием на поверхности оксида алюминия слоя пиролитического углерода. В качестве углеродсодержащих соединений наносят лимонную кислоту, сахарозу, лактозу. Технический результат заключается в упрощении технологии при сохранении качества сорбента. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к технологии получения углеродминеральных сорбционных материалов для различного назначения, в том числе и для медицины - эфферентных методов детоксикации посредством энтеросорбции, гемосорбции, вульнеросорбции, иммуносорбции, а также для применения их в качестве носителей, дозаторов для ферментов, гормонов, клеток, биологически активных веществ, лекарственных препаратов, пищевых и минеральных добавок, катализаторов, для использования в ветеринарии, косметологии, для очистки пищевых продуктов, сточных вод и газовых выбросов.

Известен способ получения углеродминерального сорбента (Пат. GB № 111861, 1968), включающий высокотемпературный пиролиз предельных углеводородов в присутствии паров воды, кислорода на поверхности оксидов металлов с образованием пиролитического углерода на поверхности при температурах 600-700°С. Однако адсорбционная активность получаемых сорбентов невелика в отношении целого ряда классов соединений.

Известна технология получения углеродминеральных материалов (SU № 988324, B01J 20/20, 1983) пиролизом непредельных соединений (дивинил) на поверхности оксидов металлов путем последовательных двух высокотемпературных процессов до 800°С - нанесения углерода на поверхность и последующего обгара нанесенного углерода в токе инертного газа с добавлением паров воды. Недостатками технологии получения углеродминерального сорбента является высокая энергоемкость стадий получения, небезопасность процесса вследствие использования взрывоопасного источника углерода (дивинила). Так, используемые температуры достигают 800°С, время процесса активации нанесенного углерода (обгара) составляет до 5-8 ч. Способ получения, изложенный в Пат. РФ № 2026733, 2026734, B01J 20/20, 1995, также основан на высокотемпературной обработке до 750°C с включением дополнительной (третьей) стадии высокотемпературной восстановительной обработки оксида алюминия перед стадией пиролиза с использованием взрывоопасного газа дивинила и активации пиролитического углерода кислородсодержащим газом.

Известен углеродминеральный сорбент СУМС-1 медицинского назначения (ФС 32-83-96, ТУ 64-6-401-87 на гемосорбент), полученный по принципиальной технологии в соответствии с изобретением (SU № 988324, B01J 20/20, 1983).

Наиболее близким по технической сущности является способ получения углеродминерального сорбента по Пат. РФ № 2143946, B01J 20/20, 10.01.2000), при этом взрывобезопасность используемого дивинила уменьшается разбавлением инертным газом при нанесении углерода. Недостатком способа является повышенная энергозатратность двухстадийного процесса - использование температур до 780°С.

Изобретение решает задачу упрощения, удешевления способа, повышения технологичности и экологической безопасности процесса, снижения энергоемкости процесса с сохранением положительных качеств, физико-химических характеристик и биологических свойств получаемых сорбентов (таблица) в соответствии с ТУ и ФС.

Задача решается способом получения углеродминерального сорбента, который включает нанесение углерод-, кислородсодержащих соединений на поверхность высокопрочного оксида алюминия с мезо-, макропористой структурой в условиях перемешивания с последующей низкотемпературной сушкой и далее - пиролизом (высокотемпературная обработка или прокалка) в условиях кипящего слоя (виброожижения) в токе инертного газа с образованием на поверхности оксида алюминия слоя пиролитического углерода, в качестве источника углерода используют углерод-, кислородсодержащие соединения, например лимонную кислоту, сахарозу, лактозу, композиции на их основе и другие аналогичные соединения. Используемые безопасные водорастворимые органические углерод-, кислородосодержащие соединения наносят путем иммобилизации из водных растворов на поверхности оксида алюминия в условиях перемешивания при комнатной температуре, полученный при этом продукт сушат при температурах 40-80°С в режиме перемешивания до влажности 3-10%.

Пиролиз высушенных образцов осуществляют в условиях кипящего слоя в токе инертного газа при температуре до 500-650°С в течение 30-60 мин с образованием слоя пиролитического углерода на поверхности до содержания углерода 5-10 мас.%.

Получаемый продукт удовлетворяет требованиям и физико-химическим характеристикам, предъявляемым к медицинским сорбентам и лекарственным средствам на его основе.

Отличительным признаком способа является использование в технологии получения углеродминерального сорбента экологически безопасного, водорастворимого компонента в качестве источника углерода, а именно используют безопасные водорастворимые углерод-, кислородсодержащие органические соединения (органические кислоты, сахара, их композиции и др., например лимонную кислоту, сахарозу, лактозу, композиции на их основе и другие аналогичные соединения), которые наносят путем иммобилизации на поверхности носителя с мезо-, макропористой структурой при комнатной температуре, сушат в интервале температур 40-80°С и пиролизуют с образованием слоя пиролитического углерода при температуре 500-650°С в течение 30-60 мин в токе инертного газа до содержания углерода 5-10%.

Нанесение путем иммобилизации углерод-, кислородсодержащих соединений на поверхность матрицы при комнатной температуре с последующей низкотемпературной сушкой в интервале температур 40-80°С до влажности 3-10%, дальнейшим пиролизом в течение 30-60 мин при температуре 500-650°С позволяет получить углеродминеральный сорбент с оптимальными свойствами по физико-химическим и биологическим параметрам. Формирование углеродного покрытия происходит в одну стадию, включающую процесс образования углеродного покрытия и одновременную его активацию за счет присутствующего кислорода в исходном углерод-, кислородсодержащем соединении.

Получаемый продукт удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сорбентам медицинского назначения, а также к носителям для иммобилизации на их поверхности различных соединений.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и таблицей.

Пример 1

Носитель - оксид алюминия с размером округлых гранул 0,4-1,0 мм в количестве 100 см3 помещают в круглодонную стеклянную колбу на 500 см3. Включают вращение колбы, постепенно впрыскивают раствор 25 г лимонной кислоты в 50 см3воды. Перемешивание проводят в течение 30 мин при комнатной температуре. Включают обогрев и при 60°С и вращении колбы сушку проводят в течение 4 ч до сыпучего состояния с влажностью 7%. Далее высушенный образец помещают в трубчатый стеклянный реактор и пиролизуют в токе азота (скорость подачи 10 л/ч) в режиме кипящего слоя в течение 30 мин при температуре 650°С. Затем реактор охлаждают в токе азота и сорбент выгружают.

Характеристики сорбента следующие: величина удельной поверхности 230 м2/г, объем пор 0,32 см3/г, содержание углерода 10 мас.%, величина водородного показателя рН водной вытяжки 6,5, адсорбционная способность по красителю метиленовому голубому 0,025 г/г сорбента.

После соответствующей промывки и подготовки сорбента как гемосорбента сорбент извлекает витамин B12 (маркер среднемолекулярных токсинов) из водного раствора не менее чем на 70%.

Сорбент удовлетворяет ФС 32-83-96 и ТУ 64-6-401-87.

Пример 2

Носитель - оксид алюминия с размером округлых гранул 0,1 мм в количестве 100 см3 помещают в круглодонную стеклянную колбу на 500 см3. Включают вращение колбы, постепенно впрыскивают раствор из 5 г лимонной кислоты и 10 г сахарозы в 30 см3 воды. Перемешивание проводят в течение 30 мин при комнатной температуре. Включают обогрев и при 40°С и вращении колбы сушку проводят в течение 3 ч до сыпучего состояния с влажностью 3%. Далее высушенный образец помещают в трубчатый стеклянный реактор и пиролизуют в токе азота (скорость подачи 6 л/ч) в режиме кипящего слоя в течение 30 мин при температуре 550°С. Затем реактор охлаждают в токе азота и сорбент выгружают.

Характеристики сорбента следующие: величина удельной поверхности 115 м2/г, объем пор 0,2 см3/г, содержание углерода 5 мас.%, величина водородного показателя рН водной вытяжки 7,1, адсорбционная способность по красителю метиленовому голубому 0,015 г/г сорбента.

Сорбент удовлетворяет ФС 32-83-96.

Пример 3

Носитель - оксид алюминия с размером округлых гранул 0,2-0,8 мм в количестве 100 см 3 помещают в круглодонную стеклянную колбу на 500 см 3. Включают вращение колбы, постепенно впрыскивают раствор 25 г сахарозы в 50 см3 воды. Перемешивание проводят в течение 30 мин при комнатной температуре. Включают обогрев и при 80°С и вращении колбы сушку проводят в течение 2 ч до сыпучего состояния с влажностью 6%. Далее высушенный образец помещают в трубчатый стеклянный реактор и пиролизуют в токе азота (скорость подачи 10 л/ч) в режиме кипящего слоя в течение 40 мин при температуре 600°С. Затем реактор охлаждают в токе азота и сорбент выгружают.

Характеристики сорбента следующие: величина удельной поверхности 256 м2/г, объем пор 0,31 см3/г, содержание углерода 7 мас.%, величина водородного показателя рН водной вытяжки 7,3, адсорбционная способность по красителю метиленовому голубому 0,021 г/г сорбента.

После соответствующей промывки и подготовки сорбента как гемосорбента сорбент извлекает витамин В12 (маркер среднемолекулярных токсинов) из водного раствора не менее чем на 70%.

Сорбент удовлетворяет ФС 32-83-96 и ТУ 64-6-401-87.

Пример 4

Носитель - оксид алюминия с размером округлых гранул 0,4-1,0 мм в количестве 100 см3 помещают в круглодонную стеклянную колбу на 500 см3. Включают вращение колбы, постепенно впрыскивают раствор 15 г лактозы в 50 см3 воды. Перемешивание проводят в течение 40 мин при комнатной температуре. Включают обогрев и при 65°С и вращении колбы сушку проводят в течение 4 ч до сыпучего состояния с влажностью 5,5%. Далее высушенный образец помещают в трубчатый стеклянный реактор и пиролизуют в токе азота (скорость подачи 15 л/ч) в режиме кипящего слоя в течение 60 мин при температуре 550°С. Затем реактор охлаждают в токе азота и сорбент выгружают.

Характеристики сорбента следующие: величина удельной поверхности 235 м2 /г, объем пор 0,30 см3/г, содержание углерода 5,7 мас.%, величина водородного показателя рН водной вытяжки 6,8, адсорбционная способность по красителю метиленовому голубому 0,019 г/г сорбента.

После соответствующей промывки и подготовки сорбента как гемосорбента сорбент извлекает витамин B12 (маркер среднемолекулярных токсинов) из водного раствора не менее чем на 70%.

Сорбент удовлетворяет ФС 32-83-96 и ТУ 64-6-401-87.

Пример 5

Носитель - оксид алюминия с размером округлых гранул 0,2-0,8 мм в количестве 3000 см3 помещают в круглодонную стеклянную колбу на 10000 см3 (10 л). Включают вращение колбы, постепенно впрыскивают раствор 1000 г сахарозы в 1500 см 3 воды. Перемешивание проводят в течение 30 мин при комнатной температуре. Включают обогрев и при 80 С и вращении колбы сушку проводят в течение 5 ч до сыпучего состояния с влажностью 8%. Далее высушенный образец помещают в трубчатый стеклянный реактор и пиролизуют в токе азота (скорость подачи 3 м3/ч) в режиме кипящего слоя в течение 60 мин при температуре 600°С. Затем реактор охлаждают в токе азота и сорбент выгружают.

Характеристики сорбента следующие: величина удельной поверхности 250 м2/г, объем пор 0,35 см3 /г, содержание углерода 7,0 мас.%, величина водородного показателя рН водной вытяжки 7,8, адсорбционная способность по красителю метиленовому голубому 0,023 г/г сорбента.

После соответствующей промывки и подготовки сорбента как гемосорбента сорбент извлекает витамин В12 (маркер среднемолекулярных токсинов) из водного раствора не менее чем на 70%.

Сорбент удовлетворяет ФС 32-83-96 и ТУ 64-6-401-87.

Пример 6

Аналогичен примеру 5, отличается температурой пиролиза - 500°С.

Таблица
Физико-химические характеристики сорбентов по примерам 1-5
ПримерРазмер гранул Аl2О3, мм Источник углеродаУсловия пиролиза: Т°С. Время, минС, мас. % Вели-чина pНSуд, м2 Vпop, см3 Адсорбция МГ, г/г
1 0,4-1,0Лимонная кислота 650 30106,5 2300,32 0,025
2 0,1Лимонная кислота, сахароза 550 3057,1 1150,2 0,015
3 0,2-0,8Сахароза 600 4077,3 2560,31 0,021
4 0,4-1,0Лактоза550 605,76,8 2350,3 0,019
5 0,2-0,8Сахароза 600 607,07,8 2500,35 0,023
6 0,2-0,8Сахароза 500 607,07,8 2500,35 0,019
Обозначения: Т°С - температура пиролиза, рН - водородный показатель, Sуд, м2/г - удельная поверхность, Vпop, см3 /г - объем пор, МГ - краситель метиленовый голубой

Как видно из примеров в таблице, предложенный способ получения углеродминерального сорбента разного гранулометрического состава позволяет удешевить технологию получения сорбента, использовать экологически безопасный источник углерода, уменьшить энергоемкость процесса снижением числа высокотемпературных стадий в 2 раза при меньших температурах обработки до 650°С. При этом сохраняются качество и физико-химические параметры структуры и адсорбционные характеристики (соответствие ФС и ТУ).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения углеродминерального сорбента, включающий нанесение и пиролиз углеродсодержащих соединений на поверхности высокопрочного оксида алюминия с мезо-, макропористой структурой в кипящем слое с образованием на поверхности слоя пиролитического углерода, отличающийся тем, что осуществляют нанесение углеродсодержащих соединений, выбранных из ряда: лимонная кислота, сахароза и лактоза, с последующей сушкой и пиролизом в токе инертного газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродсодержащие соединения наносят путем иммобилизации из водных растворов на поверхности оксида алюминия при комнатной температуре.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку осуществляют в интервале температур 40-80°C в режиме перемешивания до влажности 3-10%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пиролиз высушенных образцов осуществляют в условиях кипящего слоя в токе инертного газа при температурах 500-650°C в течение 30-60 мин.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2529535

patent-2529535.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации

Патенты РФ в классе B01J20/30:
способ получения сорбентов на основе zn(oh)2 и zns на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2528696 (20.09.2014)
гуминово-глинистый стабилизатор эмульсии нефти в воде -  патент 2528651 (20.09.2014)
способ получения полимер-неорганических композитных сорбентов -  патент 2527217 (27.08.2014)
способ получения плавающего углеродного сорбента для очистки гидросферы от нефтепродуктов -  патент 2527095 (27.08.2014)
адсорбент для очистки газов от хлора и хлористого водорода и способ его приготовления -  патент 2527091 (27.08.2014)
способ получения сорбента для извлечения соединений ртути из водных растворов -  патент 2525416 (10.08.2014)
способ получения фильтрующей гранулированной загрузки производственно-технологических фильтров для очистки воды открытых источников водоснабжения -  патент 2524953 (10.08.2014)
способ получения адсорбирующего элемента -  патент 2524608 (27.07.2014)
способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода -  патент 2524607 (27.07.2014)
способ очистки сточных вод от тяжелых металлов методом адсорбции, фильтрующий материал (сорбент) и способ получения сорбента -  патент 2524111 (27.07.2014)

Класс B01J20/08 содержащие оксид или гидроксид алюминия, содержащие боксит

Патенты РФ в классе B01J20/08:
адсорбент для очистки газов от хлора и хлористого водорода и способ его приготовления -  патент 2527091 (27.08.2014)
способ очистки воды от силикатов -  патент 2526986 (27.08.2014)
способ сорбционного извлечения молибдена -  патент 2525127 (10.08.2014)
поглотитель хлористого водорода -  патент 2519366 (10.06.2014)
способ получения гранулированного сорбента -  патент 2503619 (10.01.2014)
обессеривающий адсорбент, способ его приготовления и использования -  патент 2498849 (20.11.2013)
способ сжигания ртутьсодержащего топлива (варианты), способ снижения количества выброса ртути, способ сжигания угля с уменьшенным уровнем выброса вредных элементов в окружающую среду, способ уменьшения содержания ртути в дымовых газах -  патент 2494793 (10.10.2013)
способ очистки сточных вод -  патент 2479493 (20.04.2013)
способ очистки сточных вод -  патент 2479492 (20.04.2013)
способ очистки сточных вод от ионов меди -  патент 2455238 (10.07.2012)

Класс B01J20/20 содержащие свободный углерод; содержащие углерод, полученный процессами коксования

Патенты РФ в классе B01J20/20:
способ получения углеродного адсорбента -  патент 2518579 (10.06.2014)
формованный сорбент внииту-1, способ его изготовления и способ профилактики гнойно-септических осложнений в акушерстве -  патент 2516878 (20.05.2014)
композиции на основе хлорида брома, предназначенные для удаления ртути из продуктов сгорания топлива -  патент 2515451 (10.05.2014)
сорбент для диализа -  патент 2514956 (10.05.2014)
спеченный неиспаряющийся геттер -  патент 2513563 (20.04.2014)
регенерируемый, керамический фильтр твердых частиц выхлопных газов для дизельных транспортных средств и способ его получения -  патент 2511997 (10.04.2014)
способ получения хемосорбента -  патент 2510868 (10.04.2014)
сорбирующие композиции и способы удаления ртути из потоков отходящих топочных газов -  патент 2509600 (20.03.2014)
углеродсодержащие материалы, полученные из латекса -  патент 2505480 (27.01.2014)
гранулированный модифицированный наноструктурированный сорбент, способ его получения и состав для его получения -  патент 2503496 (10.01.2014)


Наверх