CS258110B2 - Method of adsorbent production for principal air components separation - Google Patents

Method of adsorbent production for principal air components separation Download PDF

Info

Publication number
CS258110B2
CS258110B2 CS128182A CS128182A CS258110B2 CS 258110 B2 CS258110 B2 CS 258110B2 CS 128182 A CS128182 A CS 128182A CS 128182 A CS128182 A CS 128182A CS 258110 B2 CS258110 B2 CS 258110B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
adsorbent
rock
air
production
mordenite
Prior art date
Application number
CS128182A
Other languages
English (en)
Inventor
Denes Kallo
Janos Papp
Gyorgy Wilde
Jozsef Valyon
Original Assignee
Magyar Tudomanyos Akademia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magyar Tudomanyos Akademia filed Critical Magyar Tudomanyos Akademia
Publication of CS258110B2 publication Critical patent/CS258110B2/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16Alumino-silicates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu výroby adsorbentu pro oddělování hlavních složek vzduchu; adsorbent se vyrábí z rhiolitových turfů, obsahujících mordenit, přičemž zpracováním podle vynálezu se má u tohoto druhu horniny dosáhnout intenzivnější adsorpce dusíku než kyslíku. Upravená hornina je potom vhodná pro- náplň adsorpčních jednotek pro výrobu kyslíku a/nebo dusíku, popřípadě plynů, obohacených kyslíkem a/ /nebo dusíkem ze vzduchu.
Dosud se pro tyto účely používá především zeolitů, které jsou již delší dobu využívány pro selektivní oddělování molekul s rozdílnou velikostí, přičemž se využívá schopnosti zeolitů působit jako molekulové síto.
>Pro oddělování plynných složek s malým rozdílem velikostí molekul, například pro oddělování kyslíku a dusíku, je třeba použít adsorbent, který adsorbuje více jednu z těchto složek a ostatní složky jsou zadržovány méně. Pro tento účel je možno upravit některé syntetické zeolity nebo horniny, obsahující přírodní zeolity, které jsou potom vhodné pro selektivní adsorpci dusíku ze vzduchu a mohou být základem pro vypracování účinné adsorpční technologie pro oddělování složek vzduchu.
Známé způsoby oddělování složek plynných směsí pomocí adsorpce plynu jsou zpravidla založeny na změně adsorpční schopnosti adsorbentu v závislosti na změnách teploty nebo tlaku. Při oddělování složek vzduchu je dosahován požadovaný účinek převážně změnou tlaku vzduchu a krátkou dobou adsorpce a desorpce. Patentové spisy, popisující tuto metodu s působením kolísajícího tlaku a zařízení к provádění těchto postupů, uvádějí rovněž některé adsorbenty, použitelné pro dělení vzduchu.
Například DE-PS č. 1 265 724 uvádí jako vhodný adsorbent pro selektivní oddělování dusíku ze vzduchu A-zeolit, působící jako syntetické molekulové síto. Také řešení podle DE-PS č. 2 312 71'0 používá jako adsorbentu zeolitů s určitou krystalickou strukturou, například Ca-Ajzeolitu.
Tato řešení uvádějí jako použitelné adsorbenty běžně vyráběné syntetické zeolity a nezabývají se zvyšováním selektivity adsorbentů, aby se celý proces stal efektivnějším a účinnějším. Jiná řešení se zaměřují na náhradu poměrně drahých syntetických zeolitů levnějšími adsorbenty,, například některými druhy rozmělněných a tepelně upravených hornin.
Úkolem vynálezu je vyřešit způsob výroby takového adsorbentu, jehož selektivní adsorpční schopnost by byla vůči dusíku podstatně zlepšena ve srovnání se známými adsorbenty, používanými к rozkladu vzduchu a který by mohl být vyráběn jednoduchým a hospodárným postupem z minerálních surovin.
Tento úkol je vyřešen způsobem výroby adsorbentu pro dělení hlavních složek vzduchu z horniny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na horninu, obsahující v hmotnostním množství4 25 až 100 procent mordenitu a popřípadě dalších zeolitů a/nebo krystalických, případně amorfních minerálních složek, mající průměr pórů od 7,5 nm až 7 50Ό nm a objem pórů 0,38 cm/g, působí roztokem nebo taveninou, obsahující kovové ionty, zejména ionty sodíku, při teplotě 290 až 400 К a takto získaná látka s vyměněnými ionty se aktivuje při 600 až 900 К vakuováním nebo přiváděním aktivačního plynu.
V konkrétním výhodném provedení způsobu podle vynálezu se hornina, obsahující alespoň částečně mordenit, se před nebo po výměně iontů rozmělní na částice a takto získaná látka se potom granuluje za případného přidání pojivá.
Adsorbent získaný způsobem podle vynálezu má ve srovnání s dosud známými adsorbenty výhodu především v tom, že adsorpce probíhá v důsledku specifické struktury adsorbentu podle vynálezu mnohem rychleji stejně jako následná desorpce. Příprava adsorbentu způsobem podle vynálezu je velmi jednoduchá a adsorbent se vyrábí z levných základních surovin. Adsorbent takto vyrobený je zvláště vhodný pro oddělování základních složek vzduchu od sebe.
Způsobem podle vynálezu je možno například zpracovávat horniny z Tokajského pohoří, ze kterých měl například vybraný vzorek následující chemické složení:
Tabulka I
Chemické složení vzorku horniny
Složka Hmotnostní množství v %
S1O2 69,10
A12O3 14,75
Fe2O3 1,20
Na2O 1,50
K2O 1,65
MgO 0,52
CaO 2,02
MnO 0,32
T1O2 0,08
ztráta žíháním 8,80
Hodnoty difrakce rentgenového záření při průchodu horninou jsou uvedeny v tabulce II. Z refraktogramu rentgenového záření je možno zjistit, že hornina obsahuje mordenit, který je podmínkou pro výrobu adsorbentu způsobem podle vynálezu a který má být v hornině obsažen nejméně v hmotnostním množství 25 °/o.
Tabulka II
Základní difrakční čáry rentgenového záření vzorku horniny d/А/ I/Io +
13,5520
9,0560
6.5750
6,0510
5,7920
4,5140
4,25—
3,9860
3,77—
3.6410
3,47100
3,3960
3,35—
3,2280
3,192,8930 + relativní intenzity čár, charakteristické pro mordenit
Chemické složení horniny a rentgenové difraktogramy hornin použitelných к provádění způsobu podle vynálezu se mohou více či méně odchylovat od hodnot, uvedeiných v tabulkách I а II.
Horniny, které jsou vhodné pro výrobu adsorbentu způsobem podle vynálezu, mohou obsahovat v množství 0,5 až 2,4 miliekvivalentu na gram takové kationty, které mohou být nahrazeny jinými kationty působením roztoku nebo taveniny, obsahující kovové ionty nebo ionty NHd, na horninu.
Při zpracovávání horniny ve formě drtě s vybranou zrnitostí roztokem, obsahujícím sodíkové ionty, popřípadě taveniinou se stejným obsahem iontů, může být za určitých podmínek dosaženo zvýšení obsahu sodíkových iontů oproti obsahu jiných alkalických iontů a iontů alkalických zemin. Při výměně iointů je možno kromě sodíku používat také draslíku, vápníku, hořčíku, železa, barya, stroncia nebo jiného kovového prvku. Takto předem zpracovaný prvek musí být před použitím ve formě adsorbentu aktivován.
V průběhu aktivace ztrácí hornina a tím také mordenit vodu, takže póry jsou lépe připraveny pro adsonpci. Dehydratace horniny je možno dosáhnout jejím zahřátím na teplotu nejméně 600 K, přičemž účinek se zvýší současným snížením okolního tlaku nebo ofukováním proudem inertního plynu. Aktivace se nemá provádět za teplot vyšších, než 900 K, protože při vyšších teplotách může dojít к narušení struktury morde.nitu a tím к podstatnému snížení jeho adsorpční schopnosti.
Příklad 1 g zrnité frakce rhiolitového turfu o velikosti zrn 1,0 až 1,6 mm, obsahujícího v hmotnostním množství 50 % mordenitu a pocházejícího z Tokajského pohoří, bylo zahříváno v 60 ml IN rozteku NaCl pod zpětným chladičem po dobu 4 hodin, načež byl roztok nahrazen čerstvým solným roztokem, který byl zahříván další 4 hodiny. Roztok byl dekantován a vzorek byl promýván destilovanou vodou.
Takto zpracovaná horninová drť byla potom vystavena při teplotě 600 К podtlaku 101 Pa po dobu 8 hodin. Adsorpční kapacita takto připraveného adsorbentu dosahovala při 293 К a tlaku 105 Pa u kyslíku 0,16 mmolů/g a u dusíku 0,76 mmolů/g.
Příklad 2
К 10 g zrnité frakce rhiolitového turfu s velikostí zrn 250 až 400 μΐη, obsahujícího v hmotnostním množství 50 % mordenitu, bylo přidáno 60 ml koncentrovaného roztoku NaCl a roztok se vařil pod zpětným chladičem po dobu 4 hodin. Roztok se potom dekantoval, к hornině se přidalo stejné množství čerstvého roztoku a směs se potom zahřívala po dobu 4 hodin. Vzorek se dekantoval, vysušil a použil jako· náplň plynové chromatografické kolony, kde se postupně zahřál na 600 К a ina této teplotě se udržoval po dobu 4 hodin, přičemž kolonou se po tuto dobu nechal procházet dusík.
Kolona s takto aktivovaným adsorbentem byla vložena do plynového chromatografu, ve kterém proběhlo při teplotě 293 К tepelné ustálení a do chromatografu byl potom přiveden vzorek vzduchu v množství 1 ml, přicházející v héliu jako nosném plynu, přiváděném rychlostí 20 ml/min. U vzorku vzduchu se dosáhlo dělicí hodnoty 35 s za minutu, což je podstatně více než při výměně iontů u dosud používaných adsorbentů.
Příklad 3
Pomocí zrnité frakce rhiolitového turfu, u kterého proběhla výměny iontů a který byl aktivován při teplotě 650 К a tlaku 100 kPa v suchém vzduchu, byla připravená při pokojové teplotě směs plynů, obsahující 95 procent kyslíku. Tato plynná směs byla připravována pomocí zařízení, obsahujícího válcovou kolonu s výškou 2 m a vnitřním průměrem sloupce 3 cm, ve které byla uložena náplň 3 kg adsorbentu. Zařízení pracuje plynulým provozním režimem, při kterém se nejprve sníží tlak uvnitř kolony na 1 kPa, načež se kolona naplní předsušeným vzduchem na tlak 400 kPa a potom se ode258110 bírá plyn, obohacený kyslíkem, až tlak poklesne na 350 kPa.
Způsobem podle vynálezu je možno připravovat adsonbent, který je potom využitelný pro výrobu kyslíku nebo pro obohacování vzduchu kyslíkem a který tak pomáhá řešit různé průmyslové, zemědělské i ekologické úkoly.

Claims (2)

PŘEDMĚT
1. Způsob výroby adsorbentu pro oddělování hlavních složek vzduchu, získávaného úpravou výchozí horniny, vyznačující se tím, že se na výchozí horninu, obsahující nejméně 25 % mordenitu, klinoptilolit, zeolity a/nebo krystalické, popřípadě amorfní minerální složky a mající průměr pórů od 7,5 nm do 7 500 nm a objem pórů 0,38 cm3 na gram, působí roztokem, zejména vodním, nebo taveninou, obsahujícím kovové, zejména sodíkové, draslíkové, vápníkové, hořčíVYNÁLEZU kové, železové, baryové nebo stronciové ionty, při teplotě 290 až 400 K, načež se látka s vyměněnými ionty aktivuje při 600 až 900 К vakuováním nebo opláchnutím plynem. .
;2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že výchozí hornina se zejména před výměnou iontů rozmělní na částice s různou velikostí zrn a drť se potom granuluje zejména s přísadou pojivá.
CS128182A 1981-02-24 1982-02-24 Method of adsorbent production for principal air components separation CS258110B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU44181A HU184947B (en) 1981-02-24 1981-02-24 Process for preparing adsorbents for the separation of gaseous mixtures containing oxygen and nitrogen from rhyolite tuffs containing mordenite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS258110B2 true CS258110B2 (en) 1988-07-15

Family

ID=10949615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS128182A CS258110B2 (en) 1981-02-24 1982-02-24 Method of adsorbent production for principal air components separation

Country Status (7)

Country Link
AT (1) AT381040B (cs)
CS (1) CS258110B2 (cs)
DD (1) DD204625A1 (cs)
DE (1) DE3206340A1 (cs)
HU (1) HU184947B (cs)
PL (1) PL235189A1 (cs)
YU (1) YU41582A (cs)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1321188C (en) * 1987-07-03 1993-08-10 Kazuo Tokubo Packing material for liquid chromatography
US5145578A (en) * 1987-07-03 1992-09-08 Shiseido Company Ltd. Packing material for liquid chromatography
US5258060A (en) * 1992-09-23 1993-11-02 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive separation using diluted adsorptive phase

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL274214A (cs) * 1961-02-01

Also Published As

Publication number Publication date
YU41582A (en) 1984-12-31
DD204625A1 (de) 1983-12-07
DE3206340A1 (de) 1982-09-09
PL235189A1 (cs) 1982-10-25
HU184947B (en) 1984-11-28
ATA54782A (de) 1986-01-15
AT381040B (de) 1986-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0140513B1 (ko) 압력 순환 흡착용 흡착베드
JP2891493B2 (ja) 活性ゼオライトaとの接触による流体からの水銀の除去
US4708853A (en) Mercury adsorbent carbon molecular sieves and process for removing mercury vapor from gas streams
US4058586A (en) Forming and crystallization process for molecular sieve manufacture
US9050581B2 (en) Aggregate zeolitic absorbents, their method of preparation and their uses
KR100480219B1 (ko) 아르곤/산소 선택적 x-제올라이트
US7309676B2 (en) Remover for heavy metals contained in water
US6096194A (en) Sulfur adsorbent for use with oil hydrogenation catalysts
KR930005300B1 (ko) 기체 정제용 흡착제 및 정제방법
US4206183A (en) Method of removing mercury-containing contaminations in gases
JPH05336B2 (cs)
EP0128998B1 (en) Treatment process for commercial pellets to improve gas separation kinetics
RU2145258C1 (ru) Адсорбенты для выделения азота из исходного газа
EP0124737B1 (de) Magnesiumsilikatgebundene Zeolithgranulate vom Typ Zeolith A, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
CS258110B2 (en) Method of adsorbent production for principal air components separation
JP3451664B2 (ja) 二酸化炭素の吸着剤およびその製造方法
GB2205511A (en) Process for the purification of gases
RU2097124C1 (ru) Способ получения сорбента и сорбент
Mihara et al. Functionalization of shirasu-balloons surface for removal of cadmium ions from contaminated soil
JPWO2005009610A1 (ja) 重金属イオン吸着剤
JPH0685870B2 (ja) 吸着分離剤
US3772852A (en) Process for the separation or concentration of gaseous mixture
JPS58124539A (ja) 気体分離用吸着剤
JPS6240283B2 (cs)
KR870002011B1 (ko) 소결체로 된 탈취제의 제법