PL228402B1 - Sposób wytwarzania wegla aktywnego z melasy - Google Patents

Sposób wytwarzania wegla aktywnego z melasy

Info

Publication number
PL228402B1
PL228402B1 PL404248A PL40424813A PL228402B1 PL 228402 B1 PL228402 B1 PL 228402B1 PL 404248 A PL404248 A PL 404248A PL 40424813 A PL40424813 A PL 40424813A PL 228402 B1 PL228402 B1 PL 228402B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
molasses
activated carbon
activator
dried
temperature
Prior art date
Application number
PL404248A
Other languages
English (en)
Other versions
PL404248A1 (pl
Inventor
Beata Michalkiewicz
Karolina Mencfeld
Weronika Kamińska
Weronika Kaminska
Original Assignee
Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
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 Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie filed Critical Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority to PL404248A priority Critical patent/PL228402B1/pl
Publication of PL404248A1 publication Critical patent/PL404248A1/pl
Publication of PL228402B1 publication Critical patent/PL228402B1/pl

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

(21) Numer zgłoszenia: 404248 (®1) Int.CI.
C01B 32/318 (2017.01)
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 07.06.2013 (54) Sposób wytwarzania węgla aktywnego z melasy
(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 08.12.2014 BUP 25/14 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL (72) Twórca(y) wynalazku: BEATA MICHALKIEWICZ, Szczecin, PL KAROLINA MENCFELD, Chociwel, PL WERONIKA KAMIŃSKA, Gościm, PL
30.03.2018 WUP 03/18 (74) Pełnomocnik: rzecz, pat. Renata Zawadzka
CM
OO
CM
CM
Ω.
PL 228 402 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania węgla aktywnego z melasy - produktu ubocznego powstającego podczas produkcji cukru z trzciny cukrowej lub buraka cukrowego.
Przemysłowy węgiel aktywny otrzymywany jest w procesie karbonizacji i aktywacji materiałów zawierających węgiel pierwiastkowy. Etap karbonizacji polega na wygrzewaniu w temperaturze 500-900°C bez dostępu powietrza stałego surowca organicznego. Uzyskany półprodukt jest następnie aktywowany czynnikami chemicznymi lub fizycznymi. Aktywacja chemiczna polega na traktowaniu karbonizatu roztworami ciekłych związków nieorganicznych. Mieszaninę suszy się i poddaje obróbce cieplnej w temperaturze 400-900OC. Najbardziej popularne aktywatory to: jak KOH, NaOH, H3PO4, ZnCl2. Produktem końcowym jest węgiel aktywny o dużej porowatości oraz silnie rozwiniętej powierzchni właściwej.
Produkcja węgli aktywnych jest oparta na naturalnych surowcach organicznych o budowie polimerycznej. Masowo wykorzystuje się do tego celu drewno (35% udziału w ogólnym zużyciu surowców), węgiel kamienny (28%), węgiel brunatny (14%), torf (10%) a lokalnie takie produkty odpadowe, skorupy orzechów czy pestki owoców (10%). Obecnie wiele badań poświęca się otrzymywaniu węgli aktywnych z materiałów odpadowych. Nadają się tu przede wszystkim produkty uboczne przemysłu spożywczego. Znane są z literatury M. Ahmedna, W.E. Marshall, R.M. Rao, Bioresource Technology 71 (2000) 113, oraz F. Rodriguez-Reinoso, Y. Nakagawa, J. Silvestre-Albero, J.M. Juarez-Galan, M. Molina-Sahio, Microporous and Mesoporous Materials 115 (2008) 603, N. Spahisa, A. Addounb, H. Mahmoudia, N. Ghaffourc, Desalination 222 (2008) 519 sposoby wytwarzania porowatych materiałów węglowych wykorzystując pestki oliwek. W literaturze N. Bagheri, J, Abdei, Chem Eng Res Des. (2011), DOI: 10.1016/j.cherd.2011.02.002, opisano zastosowanie kolby kukurydzy do produkcji materiałów węglowych. Z opisu polskiego zgłoszenia wynalazku P386878 znany jest sposób wytwarzania porowatego materiału węglowego z odpowiednio spreparowanych orzechów taqua z palmy Phytelephas macrocarpa. W publikacji Y. Chen, Y. Zhu, Z. Wang, Y. Li, L. Wang, L. Ding, X. Gao, Y. Ma, Y. Guo, Advances in Colloid and Interface Science 163 (2011) 39 wskazuje na możliwość wykorzystania łusek z ryżu jako substratu do otrzymania węgli aktywnych o dużej powierzchni właściwej. Ponadto do preparatyki materiałów węglowych wykorzystywano pestki moreli opisane przez C. Sentorun-Shalaby, M.G. Ucak-Astarlioglu, L. Artok, C. Sarici, Microporous and Mesoporous Materials 88 (2006), 126, pestki brzoskwini opisane w literaturze C. Gomez-de-Salazar, A. Sepulveda-Escribano, F. Rodriguez-Reinoso, Adsorption 11, (2005), 663, łupinki owocowe przedstawione w literaturze D. Prahas, Y, Karlika, N. Indraswati, S. Ismadji, Chemical Engineering Journal 140 (2008), 32, czy łupiny orzechów opisane przez E. David, A. Talaie, V. Stanciu, A. Nicolae, Journal of Materials Processing Technology 157, (2004), 290. Ponadto znane są z literatury G. Bello, A.R. Garc, R. Arriagada, A. Sepulveda-Escribano, F. Rodr Guez-Reinoso, Microporous and Mesoporous Materials 56, (2002), 139 oraz G. Onyestyak, A. Bota, Microporous and Mesoporous Materials 120, (2009), 84 sposoby otrzymywania węgli aktywnych z drewna eukaliptusa oraz drewna świerku, dąbu i buku. Znane są także sposoby otrzymywania węgli aktywnych z łupin palmy opisane przez M. Ahmad, W. WanDaud, M. Aroua, Journal of Porous Materials 14, (2007), 393 oraz z łupin orzecha kokosowego przedstawione przez D.C.S. Azevedo, J.C.S. Araujo, M. Bastos-Neto, A. Eurico, B. Torres, E.F. Jaguaribe, C.L. Cavalcante, Microporous and Mesoporous Materials 100, (2007), 361.
Otrzymywanie węgla aktywnego z melasy - produktu ubocznego powstającego przy produkcji cukru zostało opisane w publikacji przez jedną grupę badaczy: K. Legrouri, E. Khouya, M. Ezzine, H. Hannache, R. Denoyel, R. Pallier, R. Naslain, Journal of Hazardous Materials B 118, (205), 259. Ich sposób preparatyki polega na tym, że do melasy w stanie ciekłym dodawano 37 N roztworu kwasu siarkowego jako aktywatora, a następnie próbki karbonizowano w atmosferze azotu oraz pary wodnej. Takim sposobem otrzymano węgiel aktywny o powierzchni 1214 m2/g.
Z polskiego zgłoszenia patentowego P. 397285 znany jest sposób wytwarzania węgla aktywnego z melasy, polegający na tym, że melasę buraczaną i/lub z trzciny cukrowej suszy się w temperaturze od 70°C do 200°C, następnie rozdrabnia się i impregnuje się otrzymany proszek aktywatorem w stosunku wagowym 1 : 0,1-15. Mieszaninę suszy się w temperaturze od 80°C do 150°C, a otrzymany produkt rozdrabnia się i karbonizuje się w atmosferze gazu obojętnego chemicznie w temperaturze od 400°C do 1000°C. Następnie materiał węglowy traktuje się roztworem HCl, a potem przemywa się wodą destylowaną i suszy się w temperaturze od 50oC do 250oC otrzymując węgiel aktywny. Korzystnie jako aktywator stosuje się KOH klub NaOH i/lub ZnCl2 i/lub Na2CO3 i/lub K2CO3. Korzystnie gaz obojętny
PL 228 402 B1 chemicznie podaje się z prędkością 100-700 ml/min. Korzystnie jako gaz obojętny chemicznie stosuje się azot lub argon.
Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest otrzymanie węgla aktywnego bez konieczności suszenia melasy i przygotowywania roztworu aktywatora.
Sposób wytwarzania węgla aktywnego z melasy według wynalazku, polegający na dodaniu aktywatora do melasy, suszeniu otrzymanej mieszaniny, jej rozdrobnieniu i karbonizacji w atmosferze gazu obojętnego chemicznie w temperaturze od 400°C do 1000°C, potraktowaniu materiału węglowego roztworem HCl, przemywaniu wodą destylowaną i suszeniu w temperaturze od 50°C do 250°C, charakteryzuje się tym, że niesuszoną, ciekłą melasę miesza się z aktywatorem w postaci stałej w stosunku wagowym 1 : 0,1-20, po czym mieszaninę suszy się w temperaturze od 80°C do 200°C. Jako aktywatory stosuje się KOH i/lub NaOH i/lub ZnCl2 i/lub Na2CO3 i/lub K2CO3. Korzystnie stosuje się melasę trzcinową i/lub buraczaną. Korzystnie gaz obojętny chemicznie podaje się z prędkością 100-700 ml/min. Korzystnie jako gaz obojętny chemicznie stosuje się azot lub dowolny gaz szlachetny.
Sposób według wynalazku pozwala na uzyskanie węgla aktywnego o wysokiej powierzchni właściwej rzędu 200-2500 m2/g z produktu odpadowego z produkcji cukru jakim jest melasa. Proponowany sposób pozwala na uzyskanie węgla aktywnego z melasy ciekłej, a więc z pominięciem etapu suszenia przy zastosowaniu jako aktywatora KOH, NaOH, ZnCl2, Na2CO3, K2CO3. Zaletą sposobu jest to, że stosuje się ogólnie przyjęte metody wytwarzania węgli aktywnych z zastosowaniem nowego surowca. Oznacza to, że zaadoptowanie istniejących instalacji produkujących węgiel aktywny z tradycyjnych surowców do proponowanego sposobu byłoby proste i tanie. Pominięcie etapu suszenia melasy oraz stosowanie aktywatorów w postaci stałej, a nie jak zazwyczaj w postaci roztworu oszczędza czas oraz energię zużywaną podczas procesu.
Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w poniższych przykładach. Powierzchnię właściwą otrzymanych węgli aktywnych wyznaczono metodą adsorpcji ciekłego azotu wykorzystując metodę BET.
P r z y k ł a d 1 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem NaOH w stosunku wagowym 1:0,7 i pozostawiono na 3 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 200°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - azotu (100 ml/min) w temperaturze 650°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCl, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 150°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 2470 m2/g.
P r z y k ł a d 2 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem KOH w stosunku wagowym 1:10 i pozostawiono na 3 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 100°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - argonu (300 ml/min) w temperaturze 800°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 200°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 1070 m2/g.
P r z y k ł a d 3 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem Na2CO3 w stosunku wagowym 1:20 i pozostawiono na 2 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 100°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - argonu (300 ml/min)w temperaturze 400°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 100 °C. Powierzchnia właściwe otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 410 m2/g.
P r z y k ł a d 4 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem K 2CO3 w stosunku wagowym 1:4 i pozostawiono na 3 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 80°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - helu (300 ml/min)w temperaturze 800°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 180°C.
Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 780 m2/g.
P r z y k ł a d 5 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem ZnCl2 w stosunku wagowym 1:10 i pozostawiono na 1 godzinę. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 110°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - azotu (550 ml/min) w temperaturze 1000°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 160°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 980 m2/g.
PL 228 402 B1
P r z y k ł a d 6 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem NaOH i KOH w stosunku wagowym 1:1:1 i pozostawiono na 4 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 130°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - argonu (150 ml/min)w temperaturze 1000°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 200°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 1270 m 2/g.
P r z y k ł a d 7 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem KOH i Na2CO3 w stosunku wagowym 1:2:1 i pozostawiono na 3 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 140°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - azotu (850 ml/min)w temperaturze 500°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 200°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 1030 m2/g.
P r z y k ł a d 8 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem ZnCl2 w stosunku wagowym 1:0.1 i pozostawiono na 3 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 120°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - azotu (900 ml/min)w temperaturze 900°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 50°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 500 m2/g.
P r z y k ł a d 9 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem NaOH i ZnCl2 w stosunku wagowym 1:0,5:1 i pozostawiono na 4 godziny. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 160°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - azotu (400 ml/min)w temperaturze 900°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCI, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 200°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 950 m2/g.
P r z y k ł a d 10 g ciekłej melasy trzcinowej zmieszano z aktywatorem Na2CO2, K2CO3 w stosunku wagowym 1:5:5 i pozostawiono na 5 godzin. Następnie mieszaninę suszono w temperaturze 140°C. Sproszkowany materiał karbonizowano w atmosferze gazu obojętnego - azotu (600 ml/min)w temperaturze 750°C. Następnie materiał węglowy traktowano 5 N HCl, przemywano wodą destylowaną i suszono w temperaturze 250°C. Powierzchnia właściwa otrzymanego w ten sposób węgla aktywnego wynosiła 1320 m2/g.

Claims (4)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzaniu węgla aktywnego z melasy polegający na dodaniu aktywatora do melasy, suszeniu otrzymanej mieszaniny, jej rozdrobnieniu i karbonizacji w atmosferze gazu obojętnego chemicznie w temperaturze od 400°C do 1000 m2/g, potraktowaniu materiału węglowego roztworem HCl, przemywaniu wodą destylowaną i suszeniu w temperaturze od 50°C do 250°C, znamienny tym, że niesuszoną, ciekłą melasę miesza się z aktywatorem w postaci stałej w stosunku wagowym 1 : 0,1-20, po czym mieszaninę suszy się w temperaturze od 80°C do 200°C, przy czym jako aktywator stosuje się KOH i lub NaOH i/lub ZnCl2 i lub Na2CO3 i lub K2CO3.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się melasę trzcinową i/lub buraczaną.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz obojętny chemicznie podaje się z prędkością 100-900 ml min.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz, obojętny chemicznie stosuje się azot lub dowolny gaz szlachetny.
PL404248A 2013-06-07 2013-06-07 Sposób wytwarzania wegla aktywnego z melasy PL228402B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404248A PL228402B1 (pl) 2013-06-07 2013-06-07 Sposób wytwarzania wegla aktywnego z melasy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404248A PL228402B1 (pl) 2013-06-07 2013-06-07 Sposób wytwarzania wegla aktywnego z melasy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL404248A1 PL404248A1 (pl) 2014-12-08
PL228402B1 true PL228402B1 (pl) 2018-03-30

Family

ID=52003409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL404248A PL228402B1 (pl) 2013-06-07 2013-06-07 Sposób wytwarzania wegla aktywnego z melasy

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL228402B1 (pl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL225615B1 (pl) 2014-01-27 2017-04-28 Zachodniopomorski Univ Tech W Szczecinie Sposób wytwarzania kompozytów węgiel aktywny-TiO2

Also Published As

Publication number Publication date
PL404248A1 (pl) 2014-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Omri et al. Characterization of activated carbon prepared from a new raw lignocellulosic material: Ziziphus spina-christi seeds
Efeovbokhan et al. Preparation and characterization of activated carbon from plantain peel and coconut shell using biological activators
PL233629B1 (pl) Sposob wytwarzania wegli aktywnych z grzybow
JP2013539411A (ja) マルチアパーチャ炭素粒子空気浄化剤及びその製造方法
CN101648707A (zh) 一种高孔容活性炭的制备方法
CN102786050A (zh) 热解活化制备微孔椰壳活性炭的方法
KR20130071451A (ko) 왕겨로부터 고순도의 실리카를 제조하는 방법
Nedjai et al. Production and characterization of activated carbon from baobab fruit shells by chemical activation using ZnCl2, H3PO4 and KOH
Vicinisvarri et al. Preparation and characterization of phosphoric acid activated carbon from Canarium Odontophyllum (Dabai) nutshell for methylene blue adsorption
Teimouri et al. Clean and new strategy for catalytic conversion of agriculture waste shells to activated carbon via microwave-assisted impregnation: Applied and eco-friendly aspect for decoloration of industrial corn syrup and process identifications
CN102838112B (zh) 一种活性炭的制备方法
CN103420367A (zh) 活性炭及其制造方法
RU2567311C1 (ru) Способ получения углерод-минерального сорбента из тростника южного для очистки водных сред от органических и неорганических соединений
JP5863532B2 (ja) 活性炭及びその製造方法
RU2372287C1 (ru) Способ получения углеродного адсорбента
PL223461B1 (pl) Sposób wytwarzania węgla aktywnego z melasy
Bhadusha et al. Kinetic, thermodynamic and equilibrium studies on uptake of rhodamine B onto ZnCl2 activated low cost carbon
RU2393990C1 (ru) Способ получения активного угля
RU2607810C2 (ru) Способ получения дробленого активного угля
JP5935039B2 (ja) 活性炭製造方法
WO2018063125A2 (en) Method for producing activated carbon and silica powder
CN107128916A (zh) 一种制糖工业用活性炭
El-Raie et al. Production of activated carbon from agricultural residues
RU2359903C1 (ru) Способ получения углеродного адсорбента низкой зольности
EA039799B1 (ru) Способ получения активированного мезопористого угля из лигнинсодержащего сырья