Исторические аспекты технологии углежжения и применения древесного угля

Прежде всего ионообменные смолы часто не обладают достаточной селективностью. Но даже и в тех случаях, когда примеси поглощаются с достаточной скоростью и удовлетворительной емкостью использование синтетических ионитов не всегда возможно, так как они могут выделять в растворы органические примеси (мономеры). Такие примеси могут содержаться в исходных смолах, а также образовываться в них при многократном использовании вследствие химического разрушения.

Высокая ионообменная селективность, способность к извлечению микроэлементов из сложных смесей, химическая устойчивость углей, а другие их свойства позволили широко использовать эти сорбенты для глубокой очистки различных препаратов.

Из растворов хлоридов, например, ОУ хорошо поглощают большинство  примесей многозарядных катионов, причем повышение рН благоприятствует очистке. В растворах бромидов и иодидов щелочных металлов поглощение примесей еще более увеличивается, по всей видимости, за счет специфического поглощения ионов Вr^– и I^– вместе с противоионами. Отрицательно заряженные фторидные, фосфатные и сульфатные комплексы некоторых металлов ОУ не поглощаются. Поэтому для эффективной сорбции примесей из растворов фторидов, фосфатов, сульфатов нужно либо увеличивать селективность ОУ (например, повышением рН), либо проводить комбинированную очистку с использованием активного угля — анионита или других анионообменников [95].

Как отмечалось, ОУ извлекает  примеси (образующие прочные комплексы с поверхностными функциональными группами ОУ) меди, железа и других металлов не только из растворов солей щелочных металлов, но из растворов других солей с менее поглощаемыми катионами. Даже на малых колонках с окисленным углем удается получать значительные количества особо чистых препаратов.

Окисленные угли весьма эффективны при извлечении микроколичеств многих примесей из растворов различных препаратов. Вследствие больших различий в прочности связи отдельных ионов с поверхностью ОУ такая очистка наблюдается уже при однократном фильтровании растворов очищаемых веществ через слой ОУ. Эффективность очистки может быть увеличена при использовании батареи последовательно соединенных колонок. После очистки сорбент регенерируется обычно 0.5…1.0 н. раствором HCl (или другой сильной кислоты) и может быть использован многократно.

Важным преимуществом  ОУ является то, что растворы, очищаемые на этом сорбенте, как правило, не содержат органических загрязнений. Для дополнительной гарантии чистоты по этим примесям на выходе из колонны рекомендуется иметь слой крупнопористого активного угля.

Окисленный уголь, особенно в сочетании с АУ, может эффективно применяться для очистки воды и органических растворителей.

В производстве едких  щелочей ОУ могут использоваться не только для очистки исходных веществ (рассолов), но и для удаления примесей из готового продукта. В настоящее время, как известно, фактически еще нет вполне удовлетворительного способа очистки едких щелочей, что связано с чрезвычайной агрессивностью этих реагентов. Описаны методы удаления примесей из щелочи, заключающиеся в добавлении к растворам не взаимодействующих со щелочами реагентов типа основных окислов, их гидратов или карбонатов. Общие недостатки этих методов – неполнота очистки, трудность отделения тонкой взвеси от щелочи и, наконец, необходимость пользоваться чистыми (реактивной квалификации) препаратами, так как применение технических продуктов может вместо очистки дополнительно загрязнить щелочь [102, 103].

Как показано в работах  А.Н. Томашевской и др., ОУ весьма эффективны при очистке растворов LiOH от примесей магния, кальция и алюминия, при этом в производственных условиях получаются препараты квалификации Ос.Ч (особо чистый). Такой же степени очистки удавалось добиться и при очистке карбонатов щелочных металлов [104].

При работе в качестве катионообменника ДОУ должен иметь  следующие свойства:

– высокая селективность  при работе с растворами высокой  концентрации;

– развитая пористая структура  для обеспечения доступности  функциональных групп;

– достаточно высокая  сорбционная обменная емкость (обычно в пределах 2…3 мг-экв/г);

– легкость регенерации;

– химическая устойчивость, исключающая выделение в технологический раствор посторонних веществ [5].

Список литературы

1. Козлов, В.Н. Технология пирогенетической переработки древесины [Текст]: учеб. пособие для вузов / В.Н. Козлов, А.А. Нимвицкий; М.-Л.: Гослесбумиздат. – 1954. – 619 с.
2. Чубарова, Т.В. К вопросу о стабильности сорбционных свойств активных углей в условиях цикловой работы [Текст] / Т.В. Чубарова // Журнал прикладной химии. – 1978. – Вып. 4. – С. 939-940.
3. А.с. 400165 СССР,  МКИ³ B01J19/04. Способ получения активного угля [Текст] / Ю.В. Андреев, Н.В. Белов, В.А. Галкин, В.Н. Голубев, В.И. Горбачев. – №заявки; заявл. 23.07.83; опубл. 30.05.85, Бюл. № 27– 2c.
4. Пат. 92009787 Российская Федерация, МПК⁶ С01J3/56. Устройство для получения активного угля [Текст / Двоскин Г.И., Старостин А.Д., Молчанова И.В., Демина Н.С.; заявитель и патентообладатель Воронеж. науч.-исслед. ин-т связи. – № 92009787; заявл. 05.11.93; опубл. 10.09.95, Бюл. № 12. – 12 с.
5. Юрьев, Ю.Л. Проблемы аппаратурного оформления процессов переработки измельченной древесины в активные угли [Текст] / Ю.Л. Юрьев, В.П. Орлов, С.А. Панюта, Т.В. Штеба. // Лесн. журн. - 2000. - № 5-6. - С.52-57. (Изв. высш. учеб. заведений).