Вуглецевополімерний композиційний сорбційний матеріал та спосіб його отримання

1 Вуглецевополімерний композиційний сорбційний матеріал, що включає неткану волокнисту полімерну основу і частинки активного вугілля, який відрізняється тим, що як полімерну основу він містить фільтруючий поліпропіленовий матеріал НФП, оброблений полімерними дис Винахід відноситься до хімічної технологи, а саме - до вуглецевополімерних сорбентів та способів їх отримання у вигляді еластичного матеріалу, що містить активне вугілля на полімерному нетканому волокнистому матеріалі і може знайти застосування для очищення газових середовищ від забруднень Відомий еластичний сорбуючий матеріал, що отримують нанесенням на ткану та неткану волокнисту основу з в'яжучим активованих волокон віскози довжиною 0 3-2мм в електричному полі напруженістю 3-5кВ/см з наступною термообробкою в два етапи при 100-110°С на протязі 3-4 хв і при 150-170°С протягом 2-Зхв [1] Недоліком такого матеріалу являється його висока вартість, що зумовлена складністю апаратурного оформлення процесу, для якого необхідне створення електричного поля, а також проведення двостадійної тер персіями, а як вугілля - КАУ при такому співвідношенні компонентів, мас % Вугілля КАУ 16-80 Матеріал НФП 80-16 Полімерна дисперсія 4-5 2 Матеріал по п1, який відрізняється тим, що розмір частинок вугілля становить 0,1-1 мм 3 Спосіб отримання вуглецевополімерного композиційного сорбційного матеріалу шляхом нанесення на нетканий полімерний волокнистий матеріал в'яжучого у вигляді полімерної дисперсії і сорбенту у вигляді частинок активного вугілля, і продувки матеріалу повітрям, який відрізняється тим, що нанесення вугілля здійснюють на попередньо оброблений в'яжучим полімерний матеріал, як вугілля використовують КАУ, волокнистий матеріал поліпропіленовий фільтруючий матеріал НФП, в'яжуче - дисперсії ПВА, ПУ у співвідношенні, мас % (16-80) (80-16) (4-5) ВІДПОВІДНО, причому продувку матеріалу проводять одночасно з нанесенням сорбенту мообробки Найбільш близьким по технічній суті до способу отримання композиційного сорбційного матеріалу, що заявляється, є спосіб отримання еластичного адсорбуючого матеріалу що містить неткану волокнисту основу, адсорбент і полімерне в'яжуче [2] Матеріал, після нанесення дисперсії адсорбенту з в'яжучим на основу, оброблюють в полі НВЧ при одночасній продувці повітрям при швидкості 3бл/хв протягом 0 5-4 5 хв Недоліком цього способу являється складність технологічного процесу, який потребує застосування установок НВЧ, а також пристроїв для забезпечення швидкості потоку повітря в заданих інтервалах Відомий адсорбуючий матеріал, який являється найбільш близьким по складу і характеристиках до матеріалу, що заявляється [3] Цей матеріал включає неткану волокнисту полімерну основу О ю о ю 54405 (лавсан, віскоза), частинки твердого адсорбенту (активне вугілля типу АУ-СКТ-4, АУ-СКТ-5, або АУSic) і як в'яжуче - поліакриламід і порофор Недоліком даного адсорбційного матеріалу є його складність по вмісту компонентів, невисока сорбційна ємкість, високий аеродинамічний опір Задачею, на вирішення якої направлений винахід, являється створення композиційного сорбційного матеріалу (КСМ) для ефективного очищення газових середовищ з направленими сорбційними та експлуатаційними характеристиками Створений розробленим способом КСМ дає можливість отримати технічний результат, що полягає в підвищенні сорбційної ємкості, зниженні запилення, покращенні експлуатаційних характеристик Крім того, запропонований спосіб дасть можливість отримати вироби з мінімальними трудомісткістю та енергозатратами Для досягнення вказаного технічного результату в вуглецевополімерному композиційному сорбційному матеріалі, який містить полімерну неткану волокнисту основу, оброблену полімерними дисперсіями та частинки активного вугілля, ВІДПОВІДНО винаходу, як полімерну основу використовують фільтруючий поліпропіленовий матеріал НФП - неткане полотно з термоскріплених волокон, отримане аеродинамічним способом формування з розплаву поліпропілену [4], як полімерні дисперсії використовують ПВА або ПУ, а як активне вугілля - вугілля марки КАУ при такому співвідношенні компонентів, мас % By гілля КАУ 16-80 Матеріал НФП 80-16 Полімерна дисперсія 4-5 При цьому розмір частинок вугілля становить 0,1-1мм Вказаний технічний результат досягається також заявленим способом отримання вуглецевополімерного КСМ Суть його полягає в тому, що він передбачає нанесення на нетканий волокнистий полімерний матеріал в'яжучого у вигляді полімерної дісперсм і сорбенту у вигляді частинок активного вугілля і продувку матеріалу повітрям, причому, згідно з винаходом, нанесення вугілля здійснюють на попередньо оброблений в'яжучим полімерний матеріал, як вугілля використовують КАУ, як нетканий полімерний волокнистий матеріал - поліпропіленовий фільтруючий матеріал НФП, як в'яжуче - дисперсії ПВА або ПУ При здійсненні цього способу вугілля, НФП і полімерну дисперсію беруть у співвідношенні, мас % (16-80) (80-16) (4-5) ВІДПОВІДНО, а продувку матеріалу повітрям проводять одночасно з нанесенням в'яжучого і сорбенту Використання згаданого складу КСМ являється ВІДМІННОЮ від прототипу ознакою при всіх модифікаціях матеріалу Що стосується запропонованого способу, то крім нових компонентів вихідної сировини, ВІДМІННИМИ від прототипу ознаками у всіх випадках виконання способу являються заявлені співвідношення вугілля, основи і полімерної дисперсії та процес формування матеріалу В окремих випадках виконання матеріал може відрізнятися розмірами частинок вугілля Таким чином, заявлені технічні рішення відповідають критерію винаходу "новизна" Аналіз відомих складів сорбентів показав, що введені в сорбційний матеріал речовини окремо ВІДОМІ, наприклад активне вугілля Однак їх використання в сполученні з іншими компонентами не надає цим сорбентам таких властивостей, які вони виявляють в заявленому рішенні, а саме, підвищення сорбційної ємкості, збільшення питомої поверхні, зменшення запилення, покращення експлуатаційних характеристик Крім того, запропонований спосіб дає можливість отримувати матеріал з мінімальними трудомісткістю та енергозатратами по екологічно чистій технології без використання високотоксичних речовин Залежність відрізняючих ознак і одержаного результату з літератури не відома Це дає можливість зробити висновок про творчий характер рішення, тобто про ВІДПОВІДНІСТЬ заявленого рішення критерію "винахідницький рівень" Надання КСМ високих сорбційних характеристик пояснюється характером взаємодії на межі розділу вуплля-полімер, що дає можливість створювати КСМ і суттєво не змінювати пористу структуру та ХІМІЮ поверхні вугілля як сорбційно активної компоненти Суть винаходу пояснюється наступними прикладами Приклад 1 Матеріал НФП попередньо оброблюють полімерною дисперсією ПВА (полівшілацетат), після чого наносять рівномірно активне вугілля з одночасною продувкою матеріалу повітрям Складові КСМ беруть у співвідношенні, мас % вугілля -16, НФП - 80, полімер - 4 Властивості матеріалу W s (С6Нб) = 0 62см3/г, Бпит =1100м2/г, запиленість відсутня Приклад 2 Процес проводять аналогічно пр 1, за виключенням того, що складові КСМ беруть у співвідношенні, мас % вугілля - 26, НФП - 70, полімер - 4 Властивості матеріалу W s (СбНє) = 0 64см3/г, Snm - 1150м2/г, запиленість відсутня Приклад 3 Процес проводять аналогічно пр 1, за виключенням того, що складові КСМ беруть у співвідношенні, мас % вугілля - 40, НФП - 55, полімер - 5 Властивості матеріалу W s (СбНє) = 0 68см3/г, Snm - 1150м2/г, запиленість відсутня Приклад 4 Процес проводять аналогічно пр 1, за виключенням того, що складові КСМ беруть у співвідношенні, мас % вугілля - 60, НФП - 35, полімер - 5 Властивості матеріалу W s (СбНє) = 0 68см3/г, Snm " 1200м2/г, запиленість відсутня Приклад 5 Процес проводять аналогічно пр 1, за виключенням того, що складові КСМ беруть у співвідношенні, мас % вугілля - 80, НФП - 16, полімер - 4 Властивості матеріалу W s (СбНє) = 0 68см3/г, Snm - 1200м2/г, запиленість відсутня Отримані КСМ випробували на величину об'єму сорбційних пор по бензолу Ws, см3/г, значення питомої поверхні методом теплової десорбції аргону Sm-r, м2/г Рівень запиленості розчину після контакту з КСМ визначали в% по різниці мас фільтрів Результати прикладів 1-5, які стосуються складу та властивостей КСМ, наведені в таблиці 54405 Таблиця Склад та властивості КСМ Приклади Прототип 1 2 3 4 5 Склад КСМ, мас % Вугілля/матеріал НФП/в'яжуче -16/80/4 26/70/4 40/55/5 60/35/5 80/16/4 Перевагою КСМ, отриманих заявленим способом, по відношенню до прототипу, являються їх високі експлуатаційні характеристики, що робить можливим використання їх для ефективного очищення газових середовищ, в тому числі й агресивних Застосування заявленого сорбційного матеріалу відкриває широкі перспективи для вирішення актуальних екологічних проблем, використання Ws, см3/г Эпит, М /Г Запиленість, % 0 48-0 64 0 62 0 64 0 68 0 68 0 68 не визначали 1100 1150 1200 1200 1200 03 відсутня відсутня відсутня відсутня відсутня при ліквідації наслідків екологічних катастроф Джерела використаної інформації 1 А с СРСР №1669536, кл B01J 20/00, B01D 39/16, 1989 р 2 А с СРСР №1678438, кл B01J 20/00, 20/30, 1989 р (прототип) 3 А с СРСР №1583141, кл B01D 39/16, B01J 20/00, 1988 р (прототип) 4 ТУ У 13486464 003-96 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24