адсорбент для средств защиты

Формула изобретения

Адсорбент для средств защиты на основе импрегнированного активного угля, отличающийся тем, что представляет собой механическую смесь из двух составляющих частей, при этом первая часть в количестве 45-55 об.% содержит в качестве ингредиентов оксиды меди в пересчете на медь 0,5-10,0 мас.%, карбонат натрия и/или калия 3,0-17,0 мас.%, вторая часть в количестве 55-45 об.% содержит 12,0-15,0 мас.% сульфата меди, а в качестве угольной основы использован активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству адсорбентов на угольной основе, в частности к производству адсорбента для поглощения органических паров (бензол, толуол, циклогексан и т.п.), неорганических газов и паров (гидрид серы, циан водорода, хлор и т.п.), кислых газов и паров (диоксид серы, хлористый водород, фтористый водород и т.п.) и аммиака в средствах защиты.

Известно, что предназначенные для адсорбции органических паров активные угли имеют динамическую активность по бензолу не менее 75 мин [АООТ “ЭХМЗ”, НПО “Неорганика” Активные угли. Эластичные сорбенты. Катализаторы. Осушители. Химические поглотители./Каталог. - Черкассы, 1996, с.8-33].

Известен поглотитель аммиака и сероводорода [RU №2002104621, кл. В 01 D 20/20, 20.02.2002], представляющий собой углеродно-минеральный сорбент, импрегнированный сульфатом меди в количестве 12-15 мас.%. Известный поглотитель обеспечивает высокую степень защиты от аммиака, но не защищает от неорганических (кроме гидрида серы) и кислых газов и паров, обладает невысоким временем защитного действия по органическим парам. Динамическая активность по бензолу известного поглотителя 45-55 мин.

Известен поглотитель кислых газов, получаемый по способу [RU №2138441, кл. С 01 В 31/08, 31/16, B 01 J 20/20, 02.03.98], представляющий собой активный уголь, импрегнированный оксидами меди в количестве 5,0-9,5 мас.% в пересчете на медь и карбонатом калия в количестве 5,9-9,4 мас.% в пересчете на калий. Поглотитель кислых газов предназначен для поглощения неорганических и кислых газов и паров.

Недостатком поглотителя кислых газов является отсутствие возможности поглощения аммиака.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому адсорбенту является катализатор-поглотитель К-ПА [ТУ 2165-044-05795731-00. Катализатор-поглотитель К-ПА, г.Пермь] на основе активного угля АГ-5 [ГОСТ 20777-75. Уголь активный АГ-5], содержащий соединения меди в пересчете на медь 4,5-7,5 мас.%, соединения хрома в пересчете на хром 1,2-2,2 мас.% и хлорид никеля в количестве 7-15 мас.%. Катализатор-поглотитель К-ПА предназначен для поглощения аммиака, неорганических и кислых газов и паров, отравляющих веществ (хлорциан, циан водорода, фосген и т.п.).

Недостатком катализатора-поглотителя К-ПА является невысокое время защитного действия по органическим парам и недостаточно высокое - по неорганическим и кислым газам и парам. Соединения хрома в катализаторе-поглотителе К-ПА не оказывают положительного влияния на его поглощающую способность по неорганическим и кислым газам и парам, занимают часть объема сорбционного пространства, препятствуют нанесению большего количества других ингредиентов и поглощению неорганических и кислых газов и паров с помощью других ингредиентов. Хлорид никеля в катализаторе-поглотителе К-ПА блокирует подходы для органических паров к микропорам активного угля, является коррозионно-активным компонентом по отношению к металлическим деталям противогазовых фильтров.

Перед авторами стояла задача - разработать на основе активного угля некоррозионно-активный адсорбент с достаточно высоким временем защитного действия по органическим парам, неорганическим и кислым газам и парам, аммиаку.

Результат достигается тем, что адсорбент для средств защиты представляет собой механическую смесь из двух составляющих частей, при этом первая часть в количестве 45-55 об.% содержит в качестве ингредиентов оксиды меди в пересчете на медь 0,5-10,0 мас.%, карбонат натрия и/или калия 3,0-17,0 мас.%, вторая часть в количестве 55-45 об.% содержит 12,0-15,0 мас.% сульфата меди, а в качестве угольной основы использован активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки.

Отличие предлагаемого адсорбента заключается в том, что:

- адсорбент дополнительно содержит карбонат натрия и/или калия;

- адсорбент не включает соединения хрома и никеля;

- используется механическая смесь из двух составляющих частей адсорбента: с оксидами меди и карбонатом натрия и/или калия (45-55 об.%) и с сульфатом меди (55-45 об.%);

- первая составляющая часть адсорбента содержит оксиды меди в пересчете на медь в количестве 0,5-10,0 мас.% и карбонат натрия и/или калия в количестве 3,0-17,0 мас.%;

- вторая составляющая часть адсорбента содержит сульфат меди в количестве 12,0-15,0 мас.%;

- адсорбент для средств защиты содержит ингредиенты на активном угле из скорлупы ореха и/или плодовой косточки.

Первая составляющая часть предлагаемого адсорбента обеспечивает поглощение органических паров, неорганических и кислых газов и паров.

Вторая составляющая часть предлагаемого адсорбента обеспечивает поглощение органических паров, гидрида серы и аммиака.

Выбор в качестве предлагаемого адсорбента механической смеси из двух составляющих частей обуславливается увеличением длины рабочего слоя каждой из составляющих частей.

Узкий интервал соотношения двух составляющих частей предлагаемого адсорбента, 45-55 об.% и 55-45 об.% соответственно, обеспечивает необходимое оптимальное смешение двух составляющих частей, особенно для малых по длине слоев адсорбента.

Активный уголь в предлагаемом адсорбенте необходим для поглощения органических паров.

Выбор в качестве основы активного угля скорлупы ореха (грецкий, кокос и т.п.) и/или плодовой косточки (персик, абрикос, слива и т.п.) обусловлен тем, что получаемый из нее активный уголь отличается высокой прочностью и развитой пористой структурой, позволяющей как вводить в уголь необходимое количество ингредиентов, так и сорбировать при этом органические пары с высокой динамической активностью.

Оксиды меди в предлагаемом адсорбенте необходимы для поглощения неорганических газов и паров и, в меньшей степени, кислых газов и паров.

Карбонат натрия и/или калия в предлагаемом адсорбенте необходим для поглощения кислых газов и паров и некоторых неорганических газов и паров.

Сульфат меди в предлагаемом адсорбенте необходим для поглощения гидрида серы и аммиака.

Выбор сульфата меди в качестве ингредиента к предлагаемому адсорбенту обусловлен еще и тем, что вторая составляющая часть с сульфатом меди, в отличие от других импрегнированных активных углей для поглощения аммиака, например активного угля с хлоридом никеля, имеет различие по цвету с первой составляющей частью: зерна первой части по цвету черные или темно-серые, а зерна второй части - серые или серо-голубые. Это свойство позволяет оценить однородность адсорбента.

Предлагаемый адсорбент получают следующим образом.

Активный уголь одной партии поступает одной частью на пропитку растворами углекислого аммиаката меди и карбоната натрия и/или калия, другой частью - на пропитку раствором сульфата меди.

Готовят углекислый аммиакат меди и карбонат натрия и/или калия в одном растворе, либо растворы углекислого аммиаката меди и карбоната натрия и/или калия отдельно, либо раздельно, а затем смешивают. Активный уголь пропитывают либо смесью растворов, либо последовательно в начале каким-нибудь одним из растворов, затем другим с промежуточной термообработкой после вылеживания. Соотношение активного угля по массе в кг и пропиточного раствора по объему в дм³ берут 1:(0,4-0,8) соответственно. После окончания пропитки и вылеживания активный уголь подвергают термообработке при температуре выше 100С до требуемого влагосодержания.

Сульфат меди наносится на активный уголь в одну или две стадии путем пропитки угля раствором сульфата меди с последующей термообработкой при температуре выше 100С до требуемого влагосодержания. Соотношение угля и пропиточного раствора берут исходя из величины суммарного объема пор и коэффициента пропитки 0,7-1,0.

Смешение двух составляющих частей адсорбента производят механически в перемешивающем устройстве сыпучих продуктов.

Поглотительная способность предлагаемого адсорбента, а также его прототипа и аналогов приведены в табл.1.

Данные табл.1 показывают, что предлагаемый адсорбент по сравнению с прототипом обладает более высокой динамической активностью по бензолу и гидриду серы, по сравнению с первым аналогом обеспечивает защиту от диоксида серы и обладает более высокой динамической активностью по бензолу, а по сравнению со вторым аналогом обеспечивает защиту от аммиака и обладает более высокой динамической активностью по бензолу.

Уменьшение содержания в первой составляющей части адсорбента меди менее 0,5 мас.% и карбоната натрия и/или калия менее 3,0 мас.% приводит к падению динамической активности по гидриду серы до уровня прототипа.

Увеличение содержания в первой составляющей части адсорбента меди выше 10,0 мас.% технологически невозможно из-за неполного растворения расчетного количества углекислой меди в аммиачном растворе и непопадания нужного количества меди в поры активного угля, особенно при формировании смеси растворов углекислого аммиаката меди и карбоната натрия и/или калия.

Увеличение содержания карбоната натрия и/или калия в первой составляющей части адсорбента выше 17,0 мас.% нецелесообразно, так как не приводит к увеличению динамической активности вследствие уменьшения пористости угольной основы и блокированию активных центров добавок, комкованию и слипанию зерен адсорбента, высаливанию добавок на частицах адсорбента.

Выбор соотношения составляющих частей предлагаемого адсорбента приведен в табл.2.

Данные табл.2 показывают, что оптимальное соотношение составляющих частей в предлагаемом адсорбенте 45-55 об.% и 55-45 об.%.

Уменьшение какой-либо из составляющих частей менее 45 об.% или увеличение ее более 55 об.% приводит к неравномерности распределения частей в слое и значительному снижению динамической активности по одному из веществ.

Предлагаемый адсорбент обладает достаточно высоким временем защитного действия по органическим парам, неорганическим и кислым газам и парам и аммиаку.

Предлагаемый адсорбент не обладает коррозионной активностью по отношению к металлическим деталям противогазовых фильтров.

Предлагаемый адсорбент был изготовлен в опытных партиях и испытан в условиях лаборатории. Результаты испытаний подтвердили достигнутые ранее результаты испытаний лабораторных образцов адсорбента.

Планируется серийный выпуск предлагаемого адсорбента для промышленных средств защиты марки АВЕК.