Хемосорбент діоксиду сірки

Хемосорбент діоксиду сірки, що містить носій - цеоліт, на поверхню якого нанесена активна речовина хемосорбенту, який відрізняється тим, що як носій-цеоліт хемосорбент містить природний базальтовий туф, а як активну речовину - водний розчин гексаметилентетраміну (ГМТА) при співвідношенні інгредієнтів, % мас.: ГМТА 10,0-20,0 вода 7,5-10,0 носій (базальтовий туф) решта. (19) (21) u200806913 (22) 19.05.2008 (24) 10.11.2008 (46) 10.11.2008, Бюл.№ 21, 2008 р. (72) РАКИТСЬКА ТЕТЯН А ЛЕОНІДІВН А, U A, ГАВРИЛЕНКО МИХАЙЛО ІВАНОВИЧ, UA, КІОСЕ ТЕТЯНА ОЛЕКС АНДРІВН А, U A (73) ОДЕСЬКИЙ НАЦІОН АЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І.І. МЕЧНИКОВА, U A 3 36858 Залишковий вміст сірки після хемосорбенту складає менш 100мг/м 3. Високі температури використання хемосорбенту: 340-450°С не дозволяють застосувати його в респіраторах, тому що при низьких температурах він не застосовується. Відомий хемосорбент, що складається із суміші оксидів мангану й алюмінію, спосіб приготування якого включає змішування оксидів мангану і гідроксиду і/чи оксиду алюмінію, пластифікацію суміші шля хом пептизації розчином азотної кислоти, формування методом екструзії і термообробку, причому вихідна суміш оксидів мангану містить 7095% діоксиду мангану (МnО2) у вигляді порошку з розміром частинок менш 100мкм [Патент РФ 2079357, кл. У 01 D 20/06, 1997]. З метою підвищення хемосорбційної сіркоємності і збільшення ступеня видалення тіофенових сполук відомий хемосорбент на основі оксиду мангану, містить крім оксиду мангану й оксиду алюмінію такі промотори: оксид заліза, і/чи оксид міді, і/чи оксид хрому, і/чи оксид вольфраму при наступному вмісті зазначених компонентів, мас. %: оксид мангану - 45÷77 (у розрахунку на Мn), оксид заліза - 0,1÷30 (у розрахунку на Fе 2О3), оксид міді 0,01÷2,5 (у розрахунку на Сu), оксид хрому 0,1÷2,0 (у розрахунку на Сr2 О3), оксид вольфраму 0,01÷0,8 (у розрахунку на WO3), оксид алюмінію (Аl2О 3) - інше. Для приготування хемосорбенту вихідний оксид мангану беруть у вигляді суміші будь-яких відомих модифікацій оксиду мангану (манган - у будь-якій валентності). Високі температури використання хемосорбенту (340-450°С) не дозволяють застосувати його в респіраторах, тому що при кімнатній температурі його ефективність мала. Відомий хемосорбент діоксиду сірки по патенту RU 2088313, МПК 7 B01J 23/72, дата введення 1997-08-27, який містить шар контактної маси у вигляді сульфату заліза (FeSO4) чи напівсірчистої міді (Cu2S) на носії. Хемосорбент ефективно працює тільки при температурах 180÷420°С, тому непридатне для використання в респіраторах і протигазах. Відомий хемосорбент для очищення повітря від діоксиду сірки по європейському патенту ЕР 1570903 (А1), опубл. 2004-08-03 по кл. FO1N3/10, BO1D53/94, BO1J23/72. Хемосорбент містить носій - цеоліт, на який нанесений каталітичний шар із сполук металів: платини, палладія, родію та активованого алюмінію. Недоліком відомого адсорбенту є висока вартість, обумовлена наявністю дорогоцінних металів. Відомий хемосорбент (прототип) на основі цеоліту по патенту LT 99149, опубл. 2001-06-25 по Кл. B01D53/02 (патент LT 4858 В), European application number LT 19990000149 10001220. У якості носія використовується природний цеоліт з діаметром зерен 6мм, який модифіковано 4% розчином Na2CO3. Недоліком відомого хемосорбенту є низький ступінь очищення повітря від діоксиду сірки (42-67%) при вихідних концентраціях SO2=715мг/м 3. На практиці на промислових підприємствах, наприклад при виробництві кольорових металів, сірчаної кислоти та інш., вміст SO2 у повітрі 4 виробничої зони досягає 100мг/м 3 (10ГДК). У цьому випадку навіть товщина шару сорбенту прототипу 9см не забезпечить вміст діоксиду сірки у повітрі після очищення нижче ГДК. Суттєвим недоліком прототипу є також можливість гідролізу Nа2СО3 при наявності у повітрі парів води, що завжди має місце. Луг NaOH, що при цьому утворюється, унеможливлює застосування цього хемосорбенту в засобах індивідуального захисту органів подиху, наприклад у респіраторах унаслідок можливості влучення часток лугу в ди хальні шляхи людини. Запропонований хемосорбент позбавлений цього недоліку. В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу: зниження вартості хемосорбенту за рахунок виключення дорогоцінних металів, а також зробити хемосорбент безпечним для використання в респіраторах. Пропонується хемосорбент діоксиду сірки без дорогоцінних металів та без речовин небезпечних для здоров'я людини для застосування в респіраторах і протигазах. Це досягається завдяки складу хемосорбенту, що містить носій - цеоліт, на поверхню якого нанесена активна речовина хемосорбенту, який відрізняється тим, що в якості носія-цеоліту хемосорбент містить природний базальтовий туф, а в якості активної речовини - водний розчин гексаметілентетраміну (ГМТА) при співвідношенні інгредієнтів, % мас: ГМТА 10,0÷20,0 Вода 7,5÷10,0 Носій (базальтовий туф) решта ГМТА нешкідливий для здоров'я людини. Працює запропонований адсорбент діоксиду сірки таким чином. Під час руху повітря, що містить діоксид сірки, крізь шар хемосорбенту, відбувається контактування діоксиду сірки з поверхнею хемосорбенту, яка покрита плівкою розчину ГМТА. При стандартних умовах у молекулі ГМТА активні тільки два атоми азоту, тому склад сполук, що реалізуються, - 2SO2·ГМТА. В сполуках типу 3SO2 ·2ГМТА кожна молекула ГМТА приєднує по одній молекулі SO2, а третя молекула SO2 є мостковою. Крім того, відомо, що при низьких температурах у ГМТА стають активними всі чотири атоми азоту, що виявляється в системі при 0°С, так як реалізується сполука 4SO2·ГМТА. Приєднання SO2 до ГМТА відбувається по донорно-акцепторному механізмі за рахунок електронної пари азоту і вільної орбіталі атома сірки в SO2. У сполуках складу 2SO2·Г МТА два атоми азоту однієї молекули ГМТА приєднують по одній молекулі SO2. Таким чином, в наслідок взаємодії SO2 з ГМТА відбувається очищення повітря. Розчини ГМТА є абсолютно не токсичними і не приносять шкоди людині, навіть при безпосередньому контакті з його шкірними покривами. Запропонований хемосорбент багаторазово випробовувався в лабораторії кафедри неорганічної хімії та хімічної екології Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова з доброю відтворюваністю результатів. Помилка не перевищувала 5% при проведенні понад 100 експериментів. Умови експериментів були такими. 5 36858 Хемосорбент пропонованого складу мав масу 10г, висота шару хемосорбенту в реакторі була 10мм. Через реактор пропускалося повітря з вмістом діоксиду сірки 100мг/м 3 з об'ємною швидкістю 1 л/хв. при температурі повітря 20°С. Умови експерименту відповідали умовам використання хемосорбенту в респіраторах для захисту органів дихання людини. Експериментальні дослідження запропонованого хемосорбенту на предмет тривалого захисту органів дихання людини в атмосфері, забрудненій діоксидом сірки з концентрацією у 10 разів більшу за ГДК підтвердили, що поставлена технічна задача успішно вирішується за рахунок складу хемосорбенту: оптимальних концентрацій ГМТА та води на поверхні природного базальтового туфа. Результати експериментальних досліджень наведені в таблиці. 6 Максимальні значення часу захисної дії хемосорбенту досягаються при влаговмісті 7,5-10,0% мас, ГМТА 10-20% мас, базальтовий туф - решта. У такий спосіб експериментально встановлено, що запропонований хемосорбент задовольняє вимогам санітарної гігієни щодо захисту органів дихання від високих концентрацій діоксиду сірки у повітрі, має значно меншу вартість і може бути успішно використаний як хемосорбційний матеріал для респіраторів, протигазів і інших пристроїв для очищення повітря від діоксиду сірки. Запропонований хемосорбент передається для використання підприємству, яке виготовляє пристрої для захисту органів дихання людини, що допоможе успішно вирішувати санітарно-гігієнічні задачі по поліпшенню умов праці та зменшенню профзахворювань. Таблиця. Залежність часу захисної дії запропонованого хемосорбенту при проходженні через нього повітря з концентрацією діоксиду сірки на вході 100мг/м 3 і на виході 1мг/м 3 при швидкості руху повітря 1л/хв, від концентрації розчину ГМТА, який був використаний для імпрегнування природного базальтового туфу (фракція 0,5÷1мм), та варіації влаговмісту хемосорбенту, при висоті шару хемосорбента 10мм та температурі повітря 20°С. Концентрація розчину ГМТА, % мас. 1 5 10 1 5 10 15 20 1 5 10 15 20 1 5 10 15 20 Влаговміст адсорбента, % мас. 5 5 5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 10 10 10 10 10 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а Підписне Час захисної дії адсорбенту, хв. 40 50 70 15 30 60 80 80 15 35 60 70 70 15 30 45 45 45 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601