Спосіб одержання нанорозмірного одноріднопоруватого функціоналізованого вугілля з кислими поверхневими групами

Спосіб одержання нанорозмірного одноріднопоруватого функціоналізованого вугілля з кислими 3 57597 лоти мезопоруватого кремнеземного темплату, карбонізацію просоченого темплату з утворенням вуглецево-кремнеземного композиту, розчинення темплату плавиковою кислотою, промивку одержаного вугілля з подальшим його висушуванням і одержанням нанорозмірного вугілля [5]. В даному способі функціоналізацію вугілля ведуть одночасно з його карбонізацією. Недолік цього способу - низький вихід продукції, а також недостатня термостійкість і хімічна стабільність одержаного вуглецевого адсорбенту в процесах його використання. Задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є розробка ефективної і економічної технології синтезу нанорозмірного одноріднопоруватого вугілля з максимально можливою кількістю фосфоровмісних поверхневих груп кислого характеру. Розроблений для вирішення поставленої задачі спосіб одержання нанорозмірного одноріднопоруватого вугілля з кислими поверхневими групами дає можливість одержати технічний результат, що полягає у підвищенні однорідності поруватої структури, зростанні виходу готової продукції, а також у більш високій термостійкості і хімічній стабільності вуглецевого адсорбенту. Суть запропонованого способу полягає у тому, що у відомому способі одержання нанорозмірного одноріднопоруватого функціоналізованого вугілля, модифікованого фосфорною кислотою і/або її солями з утворенням поверхневих груп, що включає просочування при кімнатній температурі водним розчином сахарози мезопоруватого кремнеземного темплату, карбонізацію просоченого темплату з утворенням вуглецево-кремнеземного композиту, розчинення темплату плавиковою кислотою, промивку одержаного вугілля з подальшим його висушуванням і одержанням нанорозмірного вугілля, відповідно заявленій корисній моделі, функціоналізацію вугілля ведуть при 400-800 °С після його одержання. Аналіз відомих технічних рішень в даній області хімії, опублікованих в доступних джерелах інформації, дозволяє зробити висновок про відсутність в них сукупності ознак запропонованого способу і визнати заявлене рішення таким, що відповідає критерію «новизна». При цьому в рішеннях, які містять окремі відзначні ознаки, проявляються інші властивості, які не приводять до результатів, досягнутих в заявленому рішенні, а саме - підвищення продуктивності технологічного 4 процесу шляхом збільшення виходу вугілля з кращою комплексоутворюючою здатністю по відношенню до катіонів важких металів, тобто селективністю. Відомості, що підтверджують можливість здійснення корисної моделі, наведені в прикладах. Приклад 1. 50 см3 силікагелю просочують водним розчином сахарози до коефіцієнту просочення 1. Одержаний продукт завантажують у кварцовий реактор, піддають дії потоку аргону із швидкістю 1-3 мл/хв. та вкладають у нагріту до 800°С трубчасту піч на 30 хвилин. Після цього карбонізований продукт охолоджують в струмі аргону та вимивають темплат плавиковою кислотою. Готове вугілля відмивають водою від залишків кислоти у екстракторі Сокслета до нейтральної реакції. Постсинтезну функціоналізацію фосфорною кислотою проводять при 400°С. Вихід готового продукту складає 90 %, КОЄ - 1 мекв/г. Приклад 2. Процес проводять аналогічно прикладу 1, за винятком того, що температура проведення функціоналізації 600°С. Вихід готового продукту та величина КОЄ наведені у таблиці. Приклад 3. Процес проводять аналогічно до прикладу 1, за винятком того, що температура проведення функціоналізації 800°С. Вихід готового продукту та величина КОЄ наведені у таблиці. Приклад 4. Процес проводять аналогічно прикладу 1, за винятком того, що постсинтезну функціоналізацію не проводять. Вихід готового продукту та величина КОЄ наведені у таблиці. З наведених у таблиці даних випливає, що запропонований спосіб дає змогу одержати з високим виходом нанорозмірне одноріднопорувате функціоналізоване вугілля з кислими поверхневими групами, що має високу катіонообмінну ємність. Оскільки успішному розвитку сучасної сорбційної техніки в чималій мірі сприяє постійне підвищення якості вугілля, обумовлене удосконаленням способів його виробництва, можна вважати, що запропонована корисна модель може стати основою для створення промислової технології виробництва нанорозмірного одноріднопоруватого функціоналізованого вугілля з високою сорбційною ємністю і відтворюваними експлуатаційними характеристиками (див. табл.). Таблиця Параметри технології отримання вугілля Приклад Температура функціоналізації, °С 1 400 2 600 3 800 Функціоналізацію не про4 водили Вихід і характеристики одержаного вугілля Вихід, % КОЄ, мекв/г Вміст Р,% Частка об'єму пор з розміром 3-10 нм, % 90 90 95 1.0 1.2 1.41 5.0 5.5 8.13 80 80 84 100 0.5 0 85 5 57597 Джерела інформації 1. Пат. США №4263268, опубл. 1981. 2. Пат. США №6585948, опубл. 2003. 3.. Пат. України № 42910, опубл. у бюл. №10 за 2001 р. 4. Functionalization of ordered mesoporous carbons synthesized with SBA-15 silica as template. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 M.J. Lázaro, L. Calvillo, E.G. Bordejé, R. Moliner, R. Juan, C.R. Ruiz, Micropor. Mesopor. Mater. 103 (2007) 158-165. 5. Заявка на корисну модель України №u200913812 від 29.12.2009р., рішення про видачу патенту від 21 травня 2010 р. – прототип. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601