Композиція для очистки повітря від діоксиду сірки

Реферат: UA 98970 U UA 98970 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до галузі фізико-хімічних процесів, зокрема адсорбції, каталізу, і може використовуватися в засобах для очистки повітря від діоксиду сірки. Діоксид сірки утворюється на заводах, що виробляють сірчану кислоту, при випалі сірчистого колчедану (піриту), на теплостанціях при спалюванні вугілля, що містить сірку. Діоксид сірки застосовується у кольоровій та чорній металургії, виробництві синтетичного каучуку, сульфату целюлози, сірчаного ангідриду, сульфітів, тіосульфатів, для відбілювання вовни, шовку, соломи, консервування фруктів, ягід, дезінфекції теплиць, складів, підвальних приміщень та ін. Галузі, де діоксид сірки може знаходитися в повітрі робочої зони, численні, унаслідок чого виникає потреба розробки дешевих ефективних адсорбентів та каталізаторів для очистки повітря від діоксиду сірки. Досягнутий рівень техніки в галузі композицій для очистки повітря від діоксиду сірки характеризується наступними прикладами. Відома композиція для знешкодження діоксиду сірки (патент РФ 2079357, 1997 p.), що складається із суміші оксидів мангану та алюмінію, спосіб виготовлення якого передбачає змішування оксидів мангану і гідроксиду і/або оксиду алюмінію, пластифікацію суміші шляхом пептизації розчином азотної кислоти, формування методом екструзії і термообробку. Для підвищення сорбційної ємності відома композиція додатково містить промотори, такі як оксид заліза і/або оксид міді, і/або оксид хрому, і/або оксид вольфраму. Недоліком відомої композиції є те, що високі температури використання (340-450 °C) не дозволяють застосовувати її в респіраторах і протигазах, тому що при кімнатній температурі її ефективність низька. Відомий каталізатор знешкодження діоксиду сірки (патенту RU 2088313, 1997 p.), який містить шар контактної маси у вигляді сульфату заліза або напівсірчистої міді на носії. Недоліком відомого каталізатора є те, що він ефективно діє тільки при температурах 180420 °C, тому непридатний для використання у засобах захисту органів дихання людини. Відомий хемосорбент для очистки повітря від діоксиду сірки (патент ЕР 1570903, 2004 p.). Хемосорбент містить носій - цеоліт, на який нанесений шар зі сполук платини, паладію, родію та активованого алюмінію. Недоліком відомого хемосорбенту є висока вартість, обумовлена наявністю дорогоцінних металів. Відома складна композиція (сорбент-каталізатор) для очистки повітря від діоксиду сірки (патент України № 39382, 2009 p.), що містить як носій природний клиноптилоліт, як активну речовину - гексаметилентетрамін (ГМТА), а як каталізатор - хлорид міді(ІІ), хлорид калію та йодид калію при наступному співвідношенні інгредієнтів, % мас.: ГМТА 0,25-0,30 хлорид міді 1,55-1,60 хлорид калію 1,25-1,30 йодид калію 0,15-0,20 вода 2,5-3,0 носій (клиноптилоліт) решта. Недоліком відомого сорбенту-каталізатора є недостатній для роботи в промислових умовах 3 час захисної дії (130 хв.) за умови низької початкової концентрації діоксиду сірки (100 мг/м ) та велика кількість складових, що ускладнює і здорожує процес виготовлення каталізатора. Відома складна композиція (хемосорбент-каталізатор) для очистки повітря від діоксиду сірки (патент України № 89791, 2014 р.) (найближчий аналог), що містить як носій дешевий природний діатоміт трепел (П-Тр(К)), що видобувається в Україні (Кіровоградська обл.), а як активні речовини - гексаметилентетрамін та гідроксид натрію при співвідношенні інгредієнтів, % мас.: ГМТА 2,5-2,8 NaOH 0,5-0,9 носій (трепел) решта. Недоліком відомого хемосорбенту-каталізатора є те, що за умови концентрації діоксиду 3 сірки в повітрі 150 мг/м =15 ГДК - максимальної концентрації, при якої дозволено використовувати засоби індивідуального захисту органів дихання людини (ЗІЗОД), до яких належать респіратори, протигази-саморятівники та ін., час захисної дії, який забезпечує цей хемосорбент-каталізатор (345 хв.), недостатній для експлуатації споряджених ним ЗІЗОД в промислових умовах. 1 UA 98970 U 5 10 15 20 25 Задачею, на вирішення якої спрямована запропонована корисна модель, є створення композицій з набагато більшим часом захисної дії для очистки повітря від діоксиду сірки при 3 його початкової концентрації 150 мг/м . Поставлена задача вирішується створенням нової композиції для очистки повітря від діоксиду сірки на основі носія природного трепелу, в якій, згідно з корисною моделлю, як активна речовина використовується нітрат кобальту(ІІ), а кількісне співвідношення в отриманому каталізаторі дорівнює, мас. %: нітрат кобальту(ІІ) 1,00-2,00 носій (трепел) решта. Запропоновану композицію отримують наступним чином. Природний трепел (Кіровоградська обл., Коноплянське родовище), який відповідає вимогам технічних умов ТУ У 14.2-00374485004:2005 та має наступний хімічний склад, мас. %: SiO2-80,0; Аl2О3-4,0; Fe2O3-3,0; СаО - 5,0; MgO-2,0; наявність домішок піску - не більш 10, глинистих частинок - не більш 8, попередньо висушують до сталої маси при t=110 °C, за допомогою сит відокремлюють фракцію 0,75 мм, а потім зразки носія цієї фракції масою 10 г кожний просочують (імпрегнують) 5 мл водного розчину із концентрацією нітрату кобальту(ІІ) 1,00-2,00 мас. %. Отримані вологі зразки сушать в повітряному середовищі при температурі 110 °C до сталої маси, а потім витримують в ексикаторі над розчином сірчаної кислоти (30-35 %) протягом однієї години так, щоб зразки адсорбували по 0,05 г Н2О на 1 г носія. Зразки запропонованої композиції для очистки повітря від діоксиду сірки багаторазово випробовували в лабораторії кафедри неорганічної хімії та хімічної екології Одеського національного університету імені І.І. Мечникова з доброю відтворюваністю результатів. Помилка не перевищувала 5 % при проведенні понад 100 експериментів. Умови випробувань були такими. Через реактор із зразком композиції пропускали 3 газоповітряну суміш (ГПС) з вмістом діоксиду сірки 150 мг/м з об'ємною витратою 1 л/хв., лінійна швидкість ГПС - 4,2 см/с, висота шару композиції в реакторі 4 см, що відповідає умовам використання каталізатора в ЗІЗОД (респіраторах). ГПС отримували шляхом змішування потоків очищеного повітря і SO2 в змішувачі. Початкову ( Cn ) та кінцеву ( Ck ) концентрації SO SO 2 30 ( ГДК 35 2 діоксиду сірки вимірювали за допомогою приладу "Газоаналізатор 667ЭХ08" ("Аналітприлад", 3 Україна), чутливістю 2 мг/м . Критерієм відбору найефективнішого складу композиції був час її захисної дії (τ ПДК.), тобто час, впродовж якого кінцева концентрація діоксиду сірки не перевищувала ГДК для робочої зони 3 SO2  10 мг/м ). Випробування підтвердили, що поставлена технічна задача успішно вирішується за рахунок оптимальної концентрації нітрату кобальту(ІІ) на поверхні природного трепелу. Порівняння часу захисної дії від SO2 зразків запропонованої композиції та найближчого аналогу наведені в таблиці. Таблиця 3 Cn ,мг/м SO τПДК. хв. 150 150 Зразок 345 630 2 ГМТА-NaOH/П-Tp(K) (найближчий аналог) Co(NO3)2/П-Tp(K) (запропонована композиція) 40 Як видно з наведених даних, запропонована композиція має час захисної дії від діоксиду сірки удвічі більший, ніж у найближчому аналогу, і достатній для роботи впродовж 10 годин, тобто композиція може використовуватись для очистки повітря від діоксиду сірки в засобах індивідуального захисту органів дихання протягом робочої зміни. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Композиція для очистки повітря від діоксиду сірки, що містить пористий носій - природний трепел з нанесеною на його поверхню активною речовиною, яка відрізняється тим, що як активна речовина використовується нітрат кобальту(ІІ), а кількісне співвідношення в отриманій композиції дорівнює, мас. %: нітрат кобальту(П) 1,00-2,00 носій (трепел) решта. 2 UA 98970 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3