178318. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy fajlagosfelületű aktívszén előállítására nyövényi eredetű alapanyagokból
3 178318 4 don végzett vízgőzös vagy inert gázos kezelés útján aktiválunk, akkor magas hozammal nagy fajlagos felületű aktívszenet kapunk. A folyékony közeg alkalmazása következtében a találmány értelmében végzett karbonizálás az eddig ismert módszerekénél alacsonyabb hőmérsékleten hajtható végre, ami nemcsak energiamegtakarítást jelent, hanem az illékonyabb komponensek megtartásával és azok szénné alakításával az eljárás hozama is nő. Sőt, a folyékony közeg alkalmazása lehetővé teszi a kiindulási anyag és a karbonizálószer közötti tökéletes érintkezést. Ugyanakkor a forráspontján alkalmazott folyékony közeg a növényi eredetű kiindulási anyagra extraháló hatású, és ezzel az extrakcióval párhuzamosan lezajló elszenesedés eredményeképpen a növényi struktúrából adódóan olyan karbonizált szerkezet alakul ki, amely rendkívül kedvező feltételeket teremt az ezután végrehajtott vízgőzös vagy inert gázos aktiválásnak. A folyékony közeg legnagyobb része desztillálás útján visszanyerhető, az elszenesített anyagot pedig ismert módon aktiváljuk, amikor is olyan aktívszenet kapunk, amelynél a nagy fajlagos felület mellett az aktív pórusokhoz képest az inaktívak mennyisége nem jelentős, ami szintén az alapanyag jellegének és a találmány értelmében végzett karbonizálásnak köszönhető. Az aktív és az inaktív pórusok kedvező aránya lehetővé teszi a találmány szerinti aktívszén jó hatásfoka regenerálását, vagyis azt, hogy adszorpciós képessége regenerálás után sem csökken jelentősen. A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás legalább 1150 m2/g fajlagos felületű- aktívszén előállítására előzetesen hidrolizált növényi eredetű alapanyagokból, célszerűen furfurolgyártási hulladékanyagokból karbonizálás, majd az azt követő vízgőzös vagy inert gázos aktiválás útján. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a karbonizálást önmagában ismert kémiai karbonizálószer jelenlétében szuszpenzióban, folyékony közegként vizet és/vagy 50—250 °C forráspontú halogénezett szénhidrogént vagy alkoholt használva a folyékony közeg forráspontján végezzük, és ha folyékony karbonizálószert használunk, akkor víz és szerves oldószer távollétében is dolgozhatunk. A találmány szerinti eljárásban folyékony közegként előnyösen vizet, továbbá a szerves oldószerek közül a klórozott szénhidrogéneket és az alkanolokat használjuk. A találmány szerinti eljárásban kiindulási anyagként kiválóan hasznosíthatók olyan, adott esetben őrölt, de mindig hidrolizált mezőgazdasági hulladékok, amelyek hidrolizálás után szárazanyag-tartalmukra vonatkoztatva 35—45 súly% cellulózt, 30—40 súly% lignint, továbbá vízoldható szacharidokat és/vagy karbonsavakat tartalmaznak. Ilyen típusú mezőgazdasági hulladékanyagokat ismertetnek a 170 517 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban. A találmány szerinti eljárásban használt önmagában ismert karbonizálószerek közül előnyösnek tartjuk a szulfonáló jellegű anyagokat, így az óleumot, a kénsavat vagy a kenőolajgyártás során képződő savgyantát, illetve ezek elegyeit. Karbonizálószerként használhatunk egyéb, e célra ismert vegyszereket, például cink-kloridot. E vegyszerek alkalmazása esetén folyékony közegként, illetve szuszpendálószerként célszerűen nagy fajsúlyú klórozott szénhidrogéneket használunk. A találmány szerinti eljárásban felhasználható karbonizálószerekre, valamint a találmány értelmében végrehajtott karbonizálást követő, önmagában ismert vízgőzös vagy inert-gázos aktiválásra jó összefoglaló irodalmi publikációként nevezzük meg Smisek, M. és Cerny, S. „Active Carbon” című könyvét (a könyv 1970-ben az Elsevier Pub. Co., Amsterdam—London— New York Kiadó gondozásában jelent meg), valamint Baillent, Bratzler, Herbert és Vollmer „Aktive Kohle” című könyvét (a könyv 1953-ban a Fenke Verlag stuttgarti kiadó gondozásában jelent meg). Miként említettük, a találmány szerinti eljárásban dolgozhatunk víz és szerves oldószer nélkül abban az esetben, ha karbonizálószerként híg, óleumtartalmú savgyantát — amely folyékony konzisztenciájú — használunk. Ezért a savgyantát különösen előnyös karbonizálószernek tartjuk. A találmány szerinti eljárást szokványos vegyipari berendezésekben, így keverővei ellátott zománcozott autoklávokban végrehajthatjuk, vagyis az eljárás foganatosítása nem igényel különleges technológiai felkészültséget. A találmány szerinti eljárással granulálódott terméket kapunk, amely könnyen porlódik. Sajtolással hengeres, darabos aktívszén is előállítható, vagyis a találmány szerinti eljárás mind poralakú, mind darabos aktívszén előállítására alkalmas. A találmányt az alábbi kiviteli példákkal kívánjuk közelebbről megvilágítani. A termékként képződő aktívszén jellemzésére a példákban értékelési számot (rövidítve: É, amely egyenlő a hozam és a fajlagos felület szorzatával) használjuk, amely kifejezi 100 g alapanyagból előállítható fajlagos felület nagyságát. 1. példa 50 g 105 °C-on súlyállandóságig szárított furfurolkorpát [amelyet kukoricacsutka, például a 164 886 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban ismertetett módszerrel vagy Korolkov I. I. „Perkoljacionnüj gidroliz rasztyityelnava szúrja” c. könyvében (megjelent a Lesznaja Promüslennoszty szovjet kiadó gondozásában 1968-ban) ismertetett eljárások valamelyikével végzett hidrolizálása útján kaptunk] 500 g széntetrakloridban szuszpendálunk. A szuszpenziót ezután a széntetraklorid forráspontjára melegítjük és hozzáadagolunk 150 g óleumot. A reakcióelegyet 3 órán át visszafolyató hűtő alkalmazásával forraljuk, majd az oldószert ledesztilláljuk, a visszamaradó szilárd anyagot vízzel semlegesre mossuk, szárítjuk, majd 900 °C-on vízgőzzel és széndioxiddal aktiváljuk. 20,3 s.%-os hozammal 1320 m2/g fajlagos felületű aktívszenet kapunk, azaz É=26,8- 103. 2. példa 50 g 105 °C-on súlyállandóságig szárított fűrészpormaradékhoz (amelyet az 1. példában említett valamelyik módszer szerint hidrolizáltunk) 150 g hígfolyós kőolajipari savgyantát (sűrűsége 1,3—1,5 g/cm3, szabad savtartalma 30—70%, ásványolaj-tartalma 2—6%) adunk, majd a kapott keveréket 150 °C-on 2 órán át forgó autoklávban tartjuk. A kapott karbonizálódott masszát vízzel semlegesre mossuk, majd szárítjuk és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
