RU2771413C1 - Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation - Google Patents
Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771413C1 RU2771413C1 RU2021123237A RU2021123237A RU2771413C1 RU 2771413 C1 RU2771413 C1 RU 2771413C1 RU 2021123237 A RU2021123237 A RU 2021123237A RU 2021123237 A RU2021123237 A RU 2021123237A RU 2771413 C1 RU2771413 C1 RU 2771413C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating mixture
- graphite
- intercalated graphite
- container
- components
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
- C01B32/21—After-treatment
- C01B32/22—Intercalation
- C01B32/225—Expansion; Exfoliation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области получения сорбентов, а именно к технологиям получения сорбента на основе терморасширенного графита ТРГ-С (терморасширенный графит - сорбент), полученного из таких соединений внедрения (межслоевых соединений), как интеркалированные соединения графита (ИСГ) или интеркалированный графит (ИГ, продукт сольволиза ИСГ), называемый еще окисленным графитом (ОГ).SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of obtaining sorbents, namely to technologies for obtaining a sorbent based on thermally expanded graphite TRG-S (thermal expanded graphite - sorbent) obtained from such intercalation compounds (interlayer compounds) as graphite intercalation compounds (ICG) or graphite intercalation (IG) , a product of ICG solvolysis), also called oxidized graphite (OG).
Изобретение может быть использовано:The invention can be used:
• для ликвидации аварийных разливов жидкостей (нефти сырой, нефтепродуктов, в т.ч. нефтяных топлив, масел минеральных и синтетических, неорганических жидкостей) с поверхности почв и водоемов (в т.ч. при внесении под зеркало вод), с твердых поверхностей (асфальт, бетон и др.) в условиях промышленных предприятий, АЗС и т.д.;• to eliminate emergency spills of liquids (crude oil, oil products, including petroleum fuels, mineral and synthetic oils, inorganic liquids) from the surface of soils and water bodies (including when introducing water under the mirror), from solid surfaces ( asphalt, concrete, etc.) in the conditions of industrial enterprises, gas stations, etc.;
• для избирательной сорбции эмульгированных органических веществ (нефтей, нефтепродуктов, масел и т.д.);• for selective sorption of emulsified organic substances (oils, oil products, oils, etc.);
• для извлечения растворенных и находящихся в виде взвеси в воде токсичных неорганических и органических веществ;• to extract dissolved and suspended in water toxic inorganic and organic substances;
• как основа (носитель бактерий) для создания биодеструктивного сорбента.• as a basis (carrier of bacteria) for the creation of a biodestructive sorbent.
Большая потребность народного хозяйства в нефтепродуктах вызывает необходимость транспортировки значительных объемов нефти и ее производных. Это увеличивает риск крупномасштабных загрязнений в результате разгерметизации трубопроводов, цистерн, перевозимых автомобильным, железнодорожным и водным транспортом, емкостей хранения и другого технологического оборудования, наносящих существенный ущерб окружающей среде. Для очистки водной поверхности от нефтепродуктов и других углеводородных продуктов в настоящее время широко используется сорбент на основе терморасширенного графита, прекрасно адсорбирующий нефть и нефтепродукты при контакте с ними. Высокая удельная поверхность материала обеспечивает высокую сорбционную ёмкость - 1 грамм сорбента способен поглотить до 50-100 граммов нефтепродукта, а низкая плотность гарантирует плавучесть сорбента, в том числе и после его контакта с загрязняющими продуктами, что позволяет эффективно удалять сорбент с поверхности воды вместе с адсорбированными загрязняющими продуктами.The great demand of the national economy for oil products makes it necessary to transport significant volumes of oil and its derivatives. This increases the risk of large-scale pollution as a result of depressurization of pipelines, tanks transported by road, rail and water transport, storage tanks and other technological equipment, causing significant environmental damage. To clean the water surface from oil products and other hydrocarbon products, a sorbent based on thermally expanded graphite is currently widely used, which perfectly adsorbs oil and oil products in contact with them. The high specific surface of the material provides a high sorption capacity - 1 gram of the sorbent is able to absorb up to 50-100 grams of oil, and the low density guarantees the buoyancy of the sorbent, including after its contact with polluting products, which makes it possible to effectively remove the sorbent from the water surface together with adsorbed polluting products.
Применение графитового сорбента ТРГ-С регламентировано отраслевым стандартом ОСТ-153-39.0-026-2002 «Инструкция по применению терморасщепленного графитового сорбента для ликвидации разливов нефти», утвержденным Министерством Энергетики Российской Федерации приказом N 279 от 30.06.2003.The use of graphite sorbent TRG-S is regulated by the industry standard OST-153-39.0-026-2002 "Instructions for the use of thermally split graphite sorbent for oil spill response", approved by the Ministry of Energy of the Russian Federation by order N 279 of 06/30/2003.
Однако малый удельный вес сорбента, составляющий 2-12 кг/м3, затрудняет перевозку сколько-нибудь значительного его количества, а для его производства на месте розлива нефти требуется применение специального и достаточно громоздкого оборудования. However, the low specific gravity of the sorbent, which is 2–12 kg/m 3 , makes it difficult to transport any significant amount of it, and its production at the oil spill site requires the use of special and rather bulky equipment.
Известные способы получения ТРГ основаны на воздействии термического удара при температуре 200°C - 1500°C (в зависимости от способа окисления (интеркалирования)), на порошок окисленного (интеркалированного) графита (ОГ-ИГ-ИСГ). При этом практически все способы терморасширения осуществляются в нагревательных установках, где, нагрев происходит с помощью внешнего источника энергии - электрических нагревателей, прямым пропусканием тока, газопламенным способом, индуктивным методом, плазмой, СВЧ или лазером.Known methods for producing TRG are based on the effect of thermal shock at a temperature of 200°C - 1500°C (depending on the method of oxidation (intercalation)), on powder of oxidized (intercalated) graphite (OG-IG-ISG). At the same time, almost all thermal expansion methods are carried out in heating installations, where heating occurs with the help of an external energy source - electric heaters, direct current transmission, gas-flame method, inductive method, plasma, microwave or laser.
В подавляющем большинстве нагревательные установки для получения ТРГ выполнены в стационарном исполнении. При этом некоторые варианты нагревательных установок могут быть выполнены в мобильном исполнении, например, на шасси автомобиля или борту плавсредства.In the vast majority of heating installations for the production of TRG are made in a stationary design. At the same time, some variants of heating installations can be made in a mobile version, for example, on the chassis of a car or on board a watercraft.
Из уровня техники известно устройство для получения терморасширенного графита (патент РФ №2118290, МПК: C01B 31/04, опубликован 27.08.1998), которое содержит вертикальную цилиндрическую футерованную камеру с двумя газовыми горелками, патрубком для подачи графитового продукта, подом с возможностью вертикального перемещения. Горелки установлены под углом L от 15 до 100° друг к другу, патрубок - в створе горелок. Температура в зоне слияния факелов - не менее 1000°C. Зольность полученного терморасширенного графита менее 2 мас.%, насыпная плотность 2-4 кг/м3, рН водной вытяжки 6,7-6,9, расход топливного газа - не более 0,2 м3/кг графита. A device for producing thermally expanded graphite is known from the prior art (RF patent No. 2118290, IPC: C01B 31/04, published on August 27, 1998), which contains a vertical cylindrical lined chamber with two gas burners, a pipe for supplying a graphite product, a hearth with the possibility of vertical movement . The burners are installed at an angle L from 15 to 100° to each other, the branch pipe is in the range of the burners. The temperature in the zone of confluence of torches is not less than 1000°C. The ash content of the obtained thermally expanded graphite is less than 2 wt.%, the bulk density is 2-4 kg/m 3 , the pH of the water extract is 6.7-6.9, the fuel gas consumption is not more than 0.2 m 3 /kg of graphite.
Установка, описанная в патенте РФ № 2134657 (МПК: C01B 31/04, опубликовано: 20.08.1999), представляет собой вертикальный трубчатый нагреватель, куда поступает двухфазный поток, состоящий из окисленного графита и воздуха, который смешиваясь подаётся в зону термического удара. Температура в зоне термического удара 950-1400°C. Скорость подачи двухфазного потока в нагреватель обеспечивает кольцевой режим течения. Минимальное время пребывания частиц в нагревателе 0,1-0,4 с. Расширенный графит охлаждают во время выноса из нагревателя по наклонному или горизонтальному трубопроводу за счет разрушения кольцевого и формирования дисперсного режима течения потока, обеспечивающего перемешивание. Степень расширения графита 25-150, насыпная плотность 1,7-1,9 кг/м3.The installation described in the patent of the Russian Federation No. 2134657 (IPC: C01B 31/04, published: 08/20/1999) is a vertical tubular heater, which receives a two-phase flow consisting of oxidized graphite and air, which, when mixed, is supplied to the thermal shock zone. The temperature in the thermal shock zone is 950-1400°C. The feed rate of the two-phase flow to the heater provides an annular flow regime. The minimum residence time of particles in the heater is 0.1-0.4 s. The expanded graphite is cooled during removal from the heater through an inclined or horizontal pipeline due to the destruction of the annular and the formation of a dispersed flow regime, which ensures mixing. The degree of expansion of graphite 25-150, bulk density 1.7-1.9 kg/m 3 .
Известен способ получения терморасширенного графита (патент РФ №2648315, МПК: C01B 32/225, опубликован: 23.03.2018) в котором термообработку ОГ проводят с использованием оптоволоконного лазера постоянного действия с плотностью мощности 2⋅103-4⋅103 Вт/см2, при давлении 1-1,001 атмосферы, длиной волны 1-1,064 мкм в защитной среде, в качестве которой используют газообразный аргон.A known method for producing thermally expanded graphite (RF patent No. 2648315, IPC: C01B 32/225, published: 03/23/2018) in which the heat treatment of GO is carried out using a continuous-wave fiber laser with a power density of 2⋅10 3 -4⋅10 3 W/cm 2 , at a pressure of 1-1.001 atmospheres, a wavelength of 1-1.064 microns in a protective environment, which is used as gaseous argon.
Известен способ получения терморасширенного графита (Патент Республики Казахстан № KZ20316, МПК: С01В 31/04), где графит окисляют смесью кислоты и органического «восстановителя - теплоносителя». Термообработку и охлаждение осуществляют в газовых продуктах процесса окисления, с целью упрощения способа и увеличения степени расширения графита, процесс окисления, сушки и термообработки совмещен в одном закрытом реакторе. Получаемый термически расширенный графит имеет малый насыпной вес 1,8 кг/м3 и особую структуру, благодаря чему обладает высокой адсорбционной способностью. A known method for producing thermally expanded graphite (Patent of the Republic of Kazakhstan No. KZ20316, IPC: C01B 31/04), where graphite is oxidized with a mixture of acid and an organic "reducing agent - coolant". Heat treatment and cooling are carried out in the gas products of the oxidation process, in order to simplify the method and increase the degree of expansion of graphite, the process of oxidation, drying and heat treatment is combined in one closed reactor. The resulting thermally expanded graphite has a low bulk density of 1.8 kg/m 3 and a special structure, due to which it has a high adsorption capacity.
Известен способ получения расширенного графита с использованием метода микроволнового (СВЧ) вспучивания (патент КНР № CN101891186, МПК: C01B 31/04, опубликован 18.01.2012) при котором дихромат калия растворяют в растворе смеси для нитрования, где массовое отношение дихромата калия к концентрированной азотной кислоте и концентрированной серной кислоте составляет 1:23,3:46; в условиях непрерывного перемешивания в раствор добавляют чешуйчатый графит размером 95 меш, содержащий 99% углерода, где он обрабатывается в течение 31 минуты при комнатной температуре при равномерном перемешивании, при этом массовое отношение дихромата калия к чешуйчатому графиту составляет от 1 до 8,3; полученный продукт промывают дистиллированной водой до тех пор, пока pH продукта не станет равным 7, затем продукт перекачивают и фильтруют, после чего помещают в печь для сушки при 60°C, а затем нагревают интеркалированный графит в микроволновой печи и извлекают расширенный графит. Способ получения расширенного графита удобен, энергосберегающий и эффективный, имеет преимущества мягких условий реакции и легкого химического производства, а также позволяет легко регулировать и контролировать весь производственный процесс и результаты, регулируя и контролируя мощность микроволн и время нагрева.A known method for producing expanded graphite using the method of microwave (MW) swelling (China patent No. CN101891186, IPC: C01B 31/04, published 01/18/2012) in which potassium dichromate is dissolved in a mixture solution for nitration, where the mass ratio of potassium dichromate to concentrated nitric acid and concentrated sulfuric acid is 1:23.3:46; under continuous stirring conditions, 95 mesh flake graphite containing 99% carbon is added to the solution, where it is processed for 31 minutes at room temperature with uniform stirring, while the mass ratio of potassium dichromate to flake graphite is from 1 to 8.3; the resulting product is washed with distilled water until the pH of the product is 7, then the product is pumped and filtered, after which it is placed in a drying oven at 60°C, and then the intercalated graphite is heated in a microwave oven and the expanded graphite is recovered. The expanded graphite production method is convenient, energy-saving and efficient, has the advantages of mild reaction conditions and easy chemical production, and can easily adjust and control the entire production process and results by adjusting and controlling the microwave power and heating time.
Известен способ получения графитового сорбента (патент РФ №2134155, МПК: B01J 20/06, B01J 20/20, B01J 20/30, опубликован: 10.08.1999) на основе модифицированного ТРГ, с повышенной сорбционной емкостью, по сравнению с простым ТРГ, путем термического расширения порошка окисленного графита (ОГ), который предусматривает предварительное перемешивание ОГ с порошком соединений железа, кобальта или никеля в органической жидкости для придания сорбенту магнитоактивных свойств. После равномерного распределения соединения металла в объеме смеси органическую жидкость отделяют, твердую фазу сушат до сыпучего состояния и далее проводят ее термическое расширение при температуре 900-1300°С. Полученный таким образом сорбент приобретает ферромагнитные свойства, высокую сорбционную емкость, малую насыпную плотность.A known method for producing a graphite sorbent (RF patent No. 2134155, IPC: B01J 20/06, B01J 20/20, B01J 20/30, published: 08/10/1999) based on a modified TRG, with an increased sorption capacity, compared with a simple TRG, by thermal expansion of oxidized graphite (OG) powder, which involves preliminary mixing of GO with a powder of iron, cobalt, or nickel compounds in an organic liquid to impart magnetoactive properties to the sorbent. After uniform distribution of the metal compound in the volume of the mixture, the organic liquid is separated, the solid phase is dried to a free flowing state, and then its thermal expansion is carried out at a temperature of 900-1300°C. The sorbent thus obtained acquires ferromagnetic properties, high sorption capacity, and low bulk density.
Все вышеперечисленные способы подразумевают производство расширенного графита в стационарных условиях и для доставки сверхлегкого сорбента к месту розлива нефтепродуктов и других токсичных веществ, требуют вместительного транспорта, зачастую повышенной проходимости. Таким образом, доставка сорбента может многократно превышать стоимость его производства.All of the above methods involve the production of expanded graphite in stationary conditions and for the delivery of an ultralight sorbent to the place of bottling of oil products and other toxic substances, they require capacious transport, often with increased cross-country ability. Thus, the delivery of a sorbent can many times exceed the cost of its production.
Некоторые из известных установок для непрерывного производства ТРГ в комплекте с требуемым запасом топлива теоретически могут быть установлены на шасси автотранспортного средства, либо на борту плавсредства и использоваться для производства сорбента на месте техногенной катастрофы. Такой способ решения проблемы доставки сорбента к месту розлива более перспективен, однако, учитываю географию и климатические условия России также не всегда осуществим.Some of the known plants for the continuous production of TRG, complete with the required fuel supply, can theoretically be installed on the chassis of a vehicle or on board a watercraft and used for the production of a sorbent at the site of a man-made disaster. This method of solving the problem of sorbent delivery to the bottling site is more promising, however, taking into account the geography and climatic conditions of Russia, it is also not always feasible.
Известен способ получения сорбента, реализуя который получают углеродную смесь высокой реакционной способности (УСВР) (патент РФ №2163883, МПК: C01B 31/04, B01J 20/20, опубликован: 10.03.2001), взятый за прототип., включающий химическую обработку исходного графитосодержащего сырья по меньшей мере, одним галогенкислородным соединением, имеющим формулу MXOn, где: М - одно из химических веществ ряда: Н, NH4, Na, К; X - одно из химических веществ ряда: Cl, Br, J; а n=1-4; с последующим экзотермическим взрывным разложением соединений, инициированным путем или фотохимического, или электрохимического, или механического, или термохимического, или сонохимического, или прямого химического воздействия, с последующим инициированием автокаталитического процесса распада соединения. Взрывчатые вещества, названные инициирующими комплексами, вводятся в межслоевые пространства графита, инициируется их взрывообразное разложение и под воздействием микровзрывов происходит разрыв не только Ван-дер-Ваальсовых, но и ковалентных связей с образованием так называемой углеродной смеси высокой реакционной способности (УСВР), по сути являющейся терморасширенным графитом. There is a known method for producing a sorbent, realizing which a carbon mixture of high reactivity (HRCM) is obtained (RF patent No. 2163883, IPC: C01B 31/04, B01J 20/20, published: 10.03. graphite-containing raw materials with at least one halogen-oxygen compound having the formula MXO n , where: M is one of the chemicals of the series: H, NH 4 , Na, K; X - one of the chemical substances of the series: Cl, Br, J; and n=1-4; followed by exothermic explosive decomposition of compounds initiated by either photochemical, or electrochemical, or mechanical, or thermochemical, or sonochemical, or direct chemical action, followed by initiation of the autocatalytic process of decomposition of the compound. Explosive substances, called initiating complexes, are introduced into the interlayer spaces of graphite, their explosive decomposition is initiated, and under the influence of microexplosions, not only van der Waals, but also covalent bonds are broken with the formation of the so-called high-reactivity carbon mixture (HRCM), in fact which is thermally expanded graphite.
Данным патентом защищено устройство для осуществления процесса преобразования химически обработанного графита, которое содержит герметичный разъемный корпус, загрузочную емкость, приемный бункер, блок инициирования взрывного разложения и выходной патрубок. Загрузочная емкость и приемный бункер размещены внутри корпуса. В качестве блока инициирования могут быть использованы источник света, электроды, боек с приводом, нагреватель, источник ультразвуковых колебаний, сосуд, содержащий химическое инициирующее вещество.This patent protects a device for carrying out the process of converting chemically treated graphite, which contains a sealed detachable housing, a loading tank, a receiving hopper, an explosive decomposition initiation unit and an outlet pipe. The loading capacity and the receiving bunker are located inside the body. As an initiation unit, a light source, electrodes, a driven striker, a heater, a source of ultrasonic vibrations, a vessel containing a chemical initiating substance can be used.
При этом в патенте отмечено, что «процесс преобразования может осуществляться в любой емкости (сосуде и т.п.)…», что подтверждается видео процесса получения УСВР, которое можно посмотреть по ссылке https://youtu.be/Xk5BKaN4vK4.At the same time, the patent notes that “the conversion process can be carried out in any container (vessel, etc.)…”, which is confirmed by the video of the process of obtaining HRMS, which can be viewed at the link https://youtu.be/Xk5BKaN4vK4.
Таким образом, согласно известному способу, процесс получения УСВР может быть проведен без применения специальных нагревательных установок, других устройств и дополнительных источников энергии, что делает возможным проведение процесса в полевых условиях. Thus, according to the known method, the process of obtaining HRCM can be carried out without the use of special heating installations, other devices and additional energy sources, which makes it possible to carry out the process in the field.
Существенными недостатками описанных способа и устройства являются нестабильность предлагаемых для их реализации составов, выраженная в многовариантности инициации процесса разложения - расширения, а также взрыво- и пожароопасность, токсичность, коррозионная активность как исходных составов, так и получаемых продуктов разложения. Это приводит к существенному усложнению устройства, делает его более громоздким в связи с необходимостью нейтрализации приведенных выше вредных факторов. При этом возникают ограничения использования его в стационарных и полевых условиях.Significant disadvantages of the described method and device are the instability of the compositions proposed for their implementation, expressed in the multivariate initiation of the decomposition-expansion process, as well as explosion and fire hazard, toxicity, corrosiveness of both the initial compositions and the resulting decomposition products. This leads to a significant complication of the device, makes it more cumbersome due to the need to neutralize the above harmful factors. At the same time, there are restrictions on its use in stationary and field conditions.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения углеродной смеси высокой реакционной способности (патент РФ №2412899, МПК: C01B 31/04, B01J 20/20, опубликован 27.02.2011), принятый за прототип, заключающийся в получении химическим способом сорбентов для сбора аварийно разливающихся жидких углеводородов, в том числе с поверхности воды. Твердые взрывчатые вещества, состоящие из окислителя и восстановителя, расплавляют, смешивают расплав с окисленным графитом, формируют из полученной смеси в процессе ее остывания твердые гранулы или брикеты. Твердые гранулы или брикеты с запалами после их изготовления герметизируют. Перед инициированием экзотермической химической реакции снимают герметизирующую оболочку-упаковку, проводят инициирование начала экзотермической химической реакции путем поджига запалов, размещенных в отверстиях-каналах гранул или брикетов. Изобретение не предусматривает использование специальных генерирующих установок-реакторов непосредственно на месте применения сорбентов. Способу присущи следующие недостатки:Closest to the claimed method is a method for obtaining a carbon mixture of high reactivity (RF patent No. 2412899, IPC: C01B 31/04, B01J 20/20, published on February 27, 2011), adopted as a prototype, which consists in obtaining chemically sorbents for collecting emergency spilled liquid hydrocarbons, including from the water surface. Solid explosives, consisting of an oxidizing agent and a reducing agent, are melted, the melt is mixed with oxidized graphite, and solid granules or briquettes are formed from the resulting mixture during its cooling. Solid granules or briquettes with fuses are sealed after their manufacture. Before initiating an exothermic chemical reaction, the sealing shell-packaging is removed, the start of the exothermic chemical reaction is initiated by igniting the fuses placed in the holes-channels of the granules or briquettes. The invention does not provide for the use of special generating installations-reactors directly at the place of application of sorbents. The method has the following disadvantages:
- брикетированные или гранулированные композиции состоят из окислителя (предпочтительно, селитры), восстановителя и ТРГ поэтому они являются взрывоопасными в обычных условиях при механическом (удар, трение) и электрическом воздействии (электростатический разряд);- briquetted or granulated compositions consist of an oxidizing agent (preferably saltpeter), a reducing agent and TRG, therefore they are explosive under normal conditions under mechanical (impact, friction) and electrical effects (electrostatic discharge);
- при расплавлении за счет приложения высоких температур взрывное разложение становится еще более вероятным;- when melted due to the application of high temperatures, explosive decomposition becomes even more likely;
- ТРГ, полученный из ИГ, интеркалированного серной кислотой, будет взаимодействовать с селитрой, разрушая исходный состав композиции и меняя ее свойства. То есть предлагаемое устройство ограничивает применение в нем наиболее известных видов интеркалированного графита;- TRG obtained from IG intercalated with sulfuric acid will interact with nitrate, destroying the original composition of the composition and changing its properties. That is, the proposed device limits the use of the most known types of intercalated graphite;
- селитры хорошо поглощают влагу, вероятность попадания которой при расплавлении и остужении брикетов и гранул весьма вероятна. Влага приведет к гидролизу селитры, а полученные в результате примеси могут спровоцировать неконтролируемое разложение при хранении. Однако изоляция окислителя от ТРГ и восстановителя не предусмотрена.- nitrates absorb moisture well, the probability of getting it during melting and cooling of briquettes and granules is very likely. Moisture will hydrolyze the saltpeter, and the resulting impurities can cause uncontrolled decomposition during storage. However, the isolation of the oxidizer from the TRG and the reducing agent is not provided.
Задача, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений состоит в:The task to be solved by the claimed group of inventions is:
1. создании безопасного и эффективного способа производства ТРГ сорбента в полевых условиях, непосредственно в месте ликвидации аварийного разлива химических загрязнителей, таких как нефти, нефтепродукты, синтетические и неорганические жидкости, без использования нагревательных установок и дополнительных источников энергии; 1. creation of a safe and efficient method for the production of TRG sorbent in the field, directly at the site of the elimination of an accidental spill of chemical pollutants, such as oil, oil products, synthetic and inorganic liquids, without the use of heating installations and additional energy sources;
2. разработке устройства для реализации данного способа, имеющего небольшие размер и вес, легко переносимого человеком и способного произвести большой объём ТРГ-сорбента без применения нагревательных установок и сколь-нибудь значительных источников энергии, с обеспечением долговременного хранения, безопасного транспортирования и применения на местах розлива нефти, нефтепродуктов и других токсичных веществ.2. development of a device for implementing this method, having a small size and weight, easily carried by a person and capable of producing a large volume of TRG-sorbent without the use of heating installations and any significant energy sources, with long-term storage, safe transportation and use at bottling sites oil, oil products and other toxic substances.
Технический результат, достигаемый заявляемой группой изобретений заключается в получении порошкообразного сорбента на основе терморасширенного графита (ТРГ-С), обладающего низкой насыпной плотностью и высокой сорбционной ёмкостью.The technical result achieved by the claimed group of inventions is to obtain a powdered sorbent based on thermally expanded graphite (TRG-C), which has a low bulk density and high sorption capacity.
Дополнительный технический результат достигаемый группой изобретений состоит в исключении токсичности и коррозии, обеспечении легкости и безопасности погрузки, выгрузки, хранения и доставки. Это в целом обеспечивает экономию пространства транспортного средства в связи с компактностью и простотой устройства, а также снимает все ограничения для использования его в полевых условиях.An additional technical result achieved by the group of inventions is the elimination of toxicity and corrosion, ensuring the ease and safety of loading, unloading, storage and delivery. This generally saves vehicle space due to the compactness and simplicity of the device, and also removes all restrictions for its use in the field.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения сорбента на основе терморасширенного графита (ТРГ-С) в полевых условиях, в качестве устройства для преобразования графита используют сорбентную шашку, состоящую из двух сообщающихся ёмкостей, герметичных по отношению к окружающей среде, одна из ёмкостей заполнена графитом и нагревательной смесью. Эта ёмкость снабжена легко сбрасываемой в процессе образования ТРГ крышкой за счет воздействия на крышку давления газов, образующихся в процессе образования ТРГ. В другой ёмкости расположен по меньшей мере один элемент, инициирующий взаимодействие графита и нагревательной смеси, представляющий собой электрический или термический запал, соединённый с автономным источником тока (например, пальчиковые батарейки, компактный электрический аккумулятор и т.п.), расположенным в шашке, или мобильным источником тока (например, автомобильный аккумулятор и т.п.), соединяемым с шашкой. Источники тока необходимы для срабатывания запала. Ёмкости выполнены из материала, инертного по отношению к заполняющим их веществам. Нагревательная смесь (НС) содержит компоненты, высокоэкзотермическая реакция между которыми обеспечивает быстрое выделение тепла, необходимого для расширения ИГ с целью получения ТРГ. Инициирование реакции между компонентами НС производится электрическим или термическим запалом. Графит и нагревательная смесь размещены внутри герметичной ёмкости послойно, а инициирующий элемент установлен с возможностью контакта с нагревательной смесью. В качестве графита использован интеркалированный графит, а в качестве нагревательной смеси - состав, обеспечивающий протекание высокоэкзотермической реакции между её компонентами, при этом соотношение интеркалированного графита и нагревательной смеси составляет от 9,5:0,5 до 1:2. Заполнение устройства реакционными компонентами осуществляют в месте производства и/или базового хранения реакционных компонентов: интеркалированного графита и нагревательной смеси. После этого подготовленные устройства транспортируют к месту применения.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of obtaining a sorbent based on thermally expanded graphite (TRG-S) in the field, a sorbent block is used as a device for converting graphite, consisting of two communicating containers that are airtight with respect to the environment, one of the containers filled with graphite and heating mixture. This container is equipped with a lid that can be easily thrown off during the formation of the TRG due to the effect on the cover of the pressure of the gases formed during the formation of the TRG. In another container there is at least one element that initiates the interaction of graphite and the heating mixture, which is an electric or thermal fuse connected to an autonomous current source (for example, finger batteries, a compact electric battery, etc.) located in a checker, or a mobile current source (for example, a car battery, etc.) connected to a checker. Current sources are needed to trigger the fuse. The containers are made of a material that is inert with respect to the substances filling them. The heating mixture (HC) contains components, the highly exothermic reaction between which ensures the rapid release of heat necessary for the expansion of the IG in order to obtain a TRG. The initiation of the reaction between the components of the NS is carried out by an electric or thermal fuse. Graphite and the heating mixture are placed inside the sealed container in layers, and the initiating element is installed with the possibility of contact with the heating mixture. Intercalated graphite was used as graphite, and a composition providing a highly exothermic reaction between its components was used as a heating mixture, while the ratio of intercalated graphite and heating mixture is from 9.5:0.5 to 1:2. Filling the device with reactive components is carried out at the place of production and/or basic storage of reactive components: intercalated graphite and heating mixture. After that, the prepared devices are transported to the place of use.
Получение ТРГ-сорбента осуществляют непосредственно на месте применения, в полевых условиях для чего инициируют высокоэкзотермическую реакцию между компонентами нагревательной смеси при помощи электрического и/или термического запала. Протекающая в устройстве реакция приводит к получению порошкообразного сорбента на основе терморасширенного графита (ТРГ-С), обладающего низкой насыпной плотностью и высокой сорбционной ёмкостью.The preparation of TRG-sorbent is carried out directly at the place of application, in the field, for which a highly exothermic reaction is initiated between the components of the heating mixture using an electric and/or thermal fuse. The reaction proceeding in the device leads to the production of a powdered sorbent based on thermally expanded graphite (TRG-S), which has a low bulk density and a high sorption capacity.
Для предотвращения раздувания ветром получаемого сорбента ТРГ-С процесс инициирования экзотермической реакции в устройстве может проводиться под водой, на воздухе в любой емкости - бочке, в палатке, в подвешенном мешке из термостойкой ткани и т.д.To prevent the resulting TRG-S sorbent from being blown up by the wind, the process of initiating an exothermic reaction in the device can be carried out under water, in air in any container - a barrel, in a tent, in a suspended bag made of heat-resistant fabric, etc.
Для предотвращения возгорания нефтепродуктов и их испарений процесс инициирования экзотермической реакции в устройстве может проводиться как под водой, так и на воздухе в закрытой ёмкости с предварительным её заполнением огнетушащим аэрозолем или газом. To prevent the ignition of oil products and their evaporation, the process of initiating an exothermic reaction in the device can be carried out both under water and in air in a closed container with its preliminary filling with a fire extinguishing aerosol or gas.
Данный способ генерирования сорбента ТРГ-С обеспечивает процесс быстрого термического расширения интеракалированного графита за счет протекания высокоэкзотермической реакции между компонентами нагревательной смеси, входящими в состав устройства. В результате термического расширения формируется состав с высокоразвитой поверхностью, обеспечивающей его повышенную сорбционную способность.This method of generating the TRG-S sorbent provides the process of rapid thermal expansion of intercalated graphite due to the occurrence of a highly exothermic reaction between the components of the heating mixture that are part of the device. As a result of thermal expansion, a composition with a highly developed surface is formed, which ensures its increased sorption capacity.
Устройство для получения сорбента в полевых условиях выполнено в виде сорбентной шашки, состоящей из двух сообщающихся ёмкостей, герметичных по отношению к окружающей среде, одна из ёмкостей заполнена интеркалированным графитом (ОГ, ИГ, ИСГ) и нагревательной смесью (НС). В ёмкость вмонтирован или прикреплён к стенке ёмкости с внутренней стороны инициирующий элемент, в качестве которого может выступать электрический или термический запал, соединённый с автономным или мобильным источником электрического тока.The device for obtaining a sorbent in the field is made in the form of a sorbent block, consisting of two interconnected containers, airtight with respect to the environment, one of the containers is filled with intercalated graphite (OG, IG, ISG) and a heating mixture (HC). An initiating element is mounted in the container or attached to the wall of the container from the inside, which can be an electric or thermal igniter connected to an autonomous or mobile source of electric current.
Инициирующий элемент должен быть закреплён на герметичной ёмкости, заполненной реакционными компонентами, таким образом, чтобы обеспечивался контакт запала и нагревательной смеси, в целях инициирования, высокоэкзотермической реакции в ёмкости, заполненной реакционными компонентами. The initiating element must be mounted on a sealed container filled with reaction components in such a way that contact between the ignition and the heating mixture is ensured in order to initiate a highly exothermic reaction in the container filled with reaction components.
Для получения сорбента в соответствии с заявляемой группой изобретений может использоваться интеркалированный графит, полученный известным способом по механизму внедрения ионов и молекул в кристаллическую решетку графита, в том числе модифицирования его различными соединениями, такими как соединения железа, кобальта, никеля и др., заполняя при этом межслоевое пространство графита. В результате термообработки интеркалированного графита за счет образования газообразных продуктов между графитовыми слоями возникает внутрислоевое давление и газопаровая фаза выходит из графитовой матрицы, как вдоль графитового слоя, так и перпендикулярно к нему. В результате происходит разрыв и подвижка графитовых слоев, расстояние между монослоями увеличивается в несколько раз, по сравнению с исходной матрицей и образуется новая структура - терморасширенный графит. To obtain a sorbent in accordance with the claimed group of inventions, intercalated graphite can be used, obtained by a known method by the mechanism of introducing ions and molecules into the crystal lattice of graphite, including modifying it with various compounds, such as compounds of iron, cobalt, nickel, etc., filling with this interlayer space of graphite. As a result of the heat treatment of intercalated graphite due to the formation of gaseous products between the graphite layers, intralayer pressure arises and the gas-vapor phase leaves the graphite matrix both along the graphite layer and perpendicular to it. As a result, the graphite layers break and move, the distance between the monolayers increases several times compared to the original matrix, and a new structure is formed - thermally expanded graphite.
В качестве нагревательной смеси используют вещества или составы, обеспечивающие протекание высокоэкзотермической реакции. Подобная комбинация составляющих обеспечивает сверхбыстрое нагревание интеркалированного графита с образованием ТРГ за счет резкого выделения тепла при взаимодействии компонентов нагревательной смеси, инициированного электрическим и/или термическим запалом. Соотношение интеркалированного графита и нагревательной смеси в устройстве (сорбентной шашке) может находиться в пропорции от 9,5:0,5 до 1:2. Конкретный выбор соотношения зависит от вида ИГ, способов заполнения сорбентной шашки, величины подаваемого инициирующим элементом напряжения, поскольку для одних видов ИГ требуются более высокие затраты энергии на процесс терморасширения, а для других видов ИГ - затрат энергии требуется меньше. Применение ИГ более 9,5 частей на 0,5 частей НС приводит к снижению температуры реакции и получению ТРГ-С с высокой насыпной плотностью. Применение ИГ менее 1 части на 2 части НС приводит к излишней интенсификации процесса, единовременному выделению большого объёма парогазовой фазы и как следствие - выносу непрореагировавших, нерасширенных частиц ИГ из зоны реакции, что приводит к снижению качества сорбента. As a heating mixture, substances or compositions are used that ensure the occurrence of a highly exothermic reaction. Such a combination of components provides ultrafast heating of intercalated graphite with the formation of TRG due to a sharp release of heat during the interaction of the components of the heating mixture, initiated by electric and/or thermal fuse. The ratio of intercalated graphite and the heating mixture in the device (sorbent block) can be in the proportion from 9.5:0.5 to 1:2. The specific choice of the ratio depends on the type of IG, methods of filling the sorbent cartridge, the magnitude of the voltage supplied by the initiating element, since some types of IG require higher energy costs for the thermal expansion process, while other types of IG require less energy. The use of IG more than 9.5 parts per 0.5 parts of HC leads to a decrease in the reaction temperature and the production of TRG-C with a high bulk density. The use of IG less than 1 part to 2 parts of NS leads to excessive intensification of the process, the simultaneous release of a large volume of the vapor-gas phase and, as a result, the removal of unreacted, unexpanded IG particles from the reaction zone, which leads to a decrease in the quality of the sorbent.
Для обеспечения длительного хранения устройства получения сорбента в различных климатических условиях частицы графита и/или нагревательной смеси могут быть «капсулированы», т.е. покрыты химически стойким инертным материалом, например, парафином, стеариновой кислотой и т.д., либо изолированы друг от друга, например, послойно, материалом, инертным по отношению к каждому из компонентов шашки. В качестве инертного материала могут быть использованы полиэтилен, полипропилен, картон и т.п. Применяемые для разделения компонентов материалы должны разлагаться в условиях получения ТРГ (в процессе осуществления экзотермической реакции). Применение инертных разделительных или изолирующих материалов с низкой температурой плавления сохраняет характеристики насыпной плотности и сорбционной емкости получаемого сорбента в тех же пределах, что и в случае с некапсулированными или неизолированнными частицами графита и/или нагревательной смеси, но при этом в несколько раз увеличивается время хранения сорбентной шашки. To ensure long-term storage of the device for obtaining a sorbent in various climatic conditions, particles of graphite and / or heating mixture can be "encapsulated", i.e. coated with a chemically resistant inert material, for example, paraffin, stearic acid, etc., or isolated from each other, for example, in layers, with a material inert with respect to each of the components of the checker. Polyethylene, polypropylene, cardboard, and the like can be used as the inert material. The materials used to separate the components must decompose under the conditions for obtaining TRG (during the implementation of an exothermic reaction). The use of inert separating or insulating materials with a low melting point retains the characteristics of bulk density and sorption capacity of the resulting sorbent within the same limits as in the case of non-encapsulated or non-isolated particles of graphite and/or heating mixture, but at the same time, the storage time of the sorbent increases several times. checkers.
Сорбентная шашка может быть сформирована из горизонтальных слоев графита и нагревательной смеси, а также в виде конструкции «труба в трубе» (вертикальное расположение слоёв ИГ и НС), при этом трубы выполнены из инертного по отношению к компонентам шашки материала.The sorbent cartridge can be formed from horizontal layers of graphite and a heating mixture, as well as in the form of a “pipe in a pipe” structure (vertical arrangement of IG and NS layers), while the pipes are made of a material inert with respect to the cartridge components.
Слои графита и нагревательной смеси могут размещаться в емкости устройства в любой последовательности при соблюдении указанной пропорции их соотношения от 9,5:0,5 до 1:2.Layers of graphite and heating mixture can be placed in the container of the device in any sequence, while maintaining the specified proportion of their ratio from 9.5:0.5 to 1:2.
Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
На фиг. 1 схематически изображён вариант выполнения устройства, при котором НС и ИГ расположены слоями (один слой каждого реакционного компонента). In FIG. 1 schematically shows an embodiment of the device, in which NS and IG are arranged in layers (one layer of each reaction component).
На фиг. 2 изображен частный случай выполнения устройства по варианту фиг. 1 с расположением НС и ИГ в несколько чередующихся слоёв. Допускается различное чередование слоев. Например, НС-ИГ-НС-ИГ и т.д.; ИГ-НС-ИГ-НС и т.д.In FIG. 2 shows a particular case of the device according to the variant of FIG. 1 with the location of the NS and IG in several alternating layers. Different alternation of layers is allowed. For example, NS-IG-NS-IG, etc.; IG-NS-IG-NS, etc.
На фиг. 3 изображён вариант выполнения устройства, при котором НС и ИГ расположены по типу конструкции «труба в трубе». Допускается помещение ИГ в трубку большего диаметра, а НС - меньшего диаметра.In FIG. Figure 3 shows an embodiment of the device, in which the NS and IG are arranged according to the “pipe in pipe” design type. It is allowed to place the IG in a tube of a larger diameter, and the NS - of a smaller diameter.
Устройство содержит герметичную ёмкость 1 заполненную реакционными компонентами: нагревательная смесь 3 и порошок 4 интеркалированного графита, соединенную с малой герметичной ёмкостью 2, содержащей по меньшей мере один инициирующий элемент, состоящий из электрического или термического запала 5 и источника подвода энергии (на чертеже отсутствует), при этом ёмкости 1 и 2 сообщаются посредством запала 5.The device contains a sealed
Устройство, приведённое на фиг. 1 состоит из двух сообщающихся ёмкостей 1 и 2, герметичных по отношению к окружающей среде. Ёмкость 1 содержит слой нагревательной смеси (НС) 3 и интеркалированного графита (ИГ) 4. Ёмкость 2 содержит инициирующий элемент, состоящий из электрического или термического запала 5, соединенного с автономным или мобильным источником энергии. The device shown in Fig. 1 consists of two communicating
Нагревательная смесь (НС) - это порошок, который после инициирующего воздействия позволяет разогреть ИГ до требуемой температуры в течение секунд. Запал (запалы) 5 находится в контакте с нагревательной смесью, находящийся в ёмкости 1. Эта система позволяет инициировать высокоэкзотермическую реакцию между компонентами НС. В результате реакции выделяется тепло, необходимое для быстрого разогрева ИГ до температуры, обеспечивающей быстрое образование ТРГ из ИГ.The heating mixture (HC) is a powder that, after an initiating action, allows the IG to be heated to the required temperature within seconds. The fuse(s) 5 is in contact with the heating mixture, which is in the
Устройство, изображённое на фиг. 2, состоит из двух сообщающихся ёмкостей 1 и 2, герметичных по отношению к окружающей среде. Ёмкость 1 содержит чередующиеся слои НС 3 и ИГ 4. Ёмкость 2 содержит несколько инициирующих элементов, представляющих собой электрический или термический запал 5, соединённый с автономным источником энергии (на чертеже отсутствует), при этом каждый запал 5 находится в контакте с соответствующим слоем НС 3. Возможно различное варьирование слоев ИГ и НС.The device shown in Fig. 2, consists of two communicating
Устройство, изображённое на фиг. 3, типа труба в трубе, состоит из двух сообщающихся ёмкостей 1 и 2, герметичных по отношению к окружающей среде. Ёмкость 1 выполнена по типу «труба в трубе». В межтрубное пространство (пространство между трубой большего диаметра и трубой меньшего диаметра) помещена НС 3, а в трубу меньшего диаметра помещён ИГ 4. Но возможен и обратный вариант расположения реакционных компонентов, при соответствующем закреплении инициирующего элемента, обеспечивающем контакт НС 3 и запала 5. Инициирующий элемент, представляющий собой запал 5, соединенный с автономным или мобильным источником тока (на чертеже отсутствует), расположен в ёмкости 2. Трубы выполнены из инертного материала по отношению к компонентам, размещенным в них.The device shown in Fig. 3, of the pipe-in-pipe type, consists of two communicating
Устройство для реализации способа получения сорбента в полевых условиях работает следующим образом. Автономный или мобильный источник электроэнергии (на чертежах не указан) приводят в контакт с запалом 5, который, воспламеняясь инициирует высокоэкзотермическую реакцию между компонентами нагревательной смеси 3. Выделяющееся при этом тепло передается с большой скоростью интеркалированному графиту 4, который в результате термического удара быстро расширяется с образованием терморасширенного графита, представляющего собой порошкообразный сорбент, обладающего низкой насыпной плотностью и высокой сорбционной ёмкостью. A device for implementing a method for obtaining a sorbent in the field works as follows. An autonomous or mobile power source (not shown in the drawings) is brought into contact with the
Элементы устройства: ёмкости 1 и 2 при осуществлении экзотермической реакции разлагаются (сгорают). При этом степень расширения ИГ при образовании ТРГ составляет не менее 200 раз.Elements of the device:
Сущность заявляемой группы изобретений иллюстрируется следующими примерами. The essence of the claimed group of inventions is illustrated by the following examples.
Пример 1. Готовили нагревательную смесь (НС) из порошков нитрата калия и металлического магния в соотношении 60/40 (по весу). Ее засыпали в трубку из картона диаметром 20 мм и высотой 70 мм и слегка вручную уплотняли пестиком. Затем в трубку засыпали интеркалированный графит (ИГ), полученный по серной технологии и так же вручную уплотняли. Весовое соотношение в трубке ИГ/НС = (1,5:1). Инициирование экзотермической реакции между нитратом калия и магнием осуществляли путем разогрева нихромовой проволоки из сплава Х20Н80 (диаметр 1 мм), имеющей длину 65 мм, и подсоединенной к автономному источнику тока с напряжением 5 В. Выделяющееся в процессе реакции между компонентами НС тепло обеспечивало быстрый разогрев ИГ до температуры выше 900°С и образование порошка ТРГ-С с низкой насыпной плотностью 3,8 г/литр и высокой сорбционной емкостью по нефти 98 г/г (определена по ГОСТ 33627 2015) за время 12 секунд. В диапазоне соотношений ИГ/НС от 9,5:0,5 до 1:2 результаты испытаний были аналогичны.Example 1 A heating mixture (HC) was prepared from powders of potassium nitrate and metallic magnesium in a ratio of 60/40 (by weight). It was poured into a cardboard tube 20 mm in diameter and 70 mm high and lightly compacted by hand with a pestle. Then, intercalated graphite (IG), obtained by sulfur technology, was poured into the tube and compacted manually in the same way. Weight ratio in the IG/NS tube = (1.5:1). The initiation of an exothermic reaction between potassium nitrate and magnesium was carried out by heating a nichrome wire made of Kh20N80 alloy (
Пример 2. Приготовление устройства для получения сорбента проводили по условиям примера 1. Отличие примеров друг от друга состояло только в том, что соотношение ИГ/НС составляло 1:2,5, то есть выходило за рамки заявляемого диапазона. Для обеспечения выбранного соотношения ИГ и НС подбирались необходимые диаметры трубок. Время завершения образования ТРГ-С составляло 3 секунды. Образовавшийся порошок ТРГ-С имел достаточно высокую насыпную плотность 21,2 г/л, причем в ТРГ-С наблюдались включения ИГ, не подвергшегося терморасширению, а сорбционная емкость по нефти составляла лишь 48,2 г/г.Example 2. The preparation of a device for obtaining a sorbent was carried out according to the conditions of example 1. The difference between the examples from each other was only that the ratio of IG/NS was 1:2.5, that is, it was outside the claimed range. To ensure the selected ratio of IG and NS, the necessary diameters of the tubes were selected. The time to complete the formation of TRG-S was 3 seconds. The resulting TRG-S powder had a fairly high bulk density of 21.2 g/l, and TRG-S included IG inclusions that had not undergone thermal expansion, and the oil sorption capacity was only 48.2 g/g.
Пример 3. Приготовление устройства проводили по условиям примера 1. Отличие примеров друг от друга состояло только в том, что соотношение ИГ/НС составляло 9,75:0,25, что говорит о повышенном содержании ИГ по сравнению с заявленным соотношением. Время завершения образования ТРГ-С составляло 8 минут. Образовавшийся порошок ТРГ-С имел насыпную плотность 61,6 г/л (в ТРГ-С наблюдалось весьма существенное наличие ИГ, не подвергшегося терморасширению), сорбционную емкость по нефти 15,4 г/г.Example 3. The preparation of the device was carried out according to the conditions of example 1. The only difference between the examples from each other was that the ratio of IG/NS was 9.75:0.25, which indicates an increased content of IG compared to the stated ratio. The time to complete the formation of TRG-S was 8 minutes. The resulting TRG-S powder had a bulk density of 61.6 g/l (in TRG-S, a very significant presence of IG, which was not subjected to thermal expansion, was observed), and a sorption capacity for oil of 15.4 g/g.
Пример 4. Готовили НС из дымного пороха, состоящего из 75% калиевой селитры, 15% угля; 10% серы. Засыпали НС (порох) во внешнюю картонную трубку высотой 70 мм конструкции «труба в трубе»; а во внутреннюю картонную трубку ИГ в расчетном количестве, обеспечивающим соотношение ИГ/НС, равным 2,3:1, слегка вручную уплотняя. Диаметры внешней и внутренней трубок подбираются при сохранении их высоты, чтобы обеспечить необходимое весовое соотношение НС и ИГ. Инициирование реакции осуществляли также как в примере 1. Время образования ТРГ-С составило 14 секунд. В данном случае насыпная плотность получилась 4,5 г/литр и сорбционная емкость по нефти 96 г/г.Example 4. NS was prepared from black powder, consisting of 75% potassium nitrate, 15% coal; 10% sulfur. NS (gunpowder) was poured into an outer cardboard tube with a height of 70 mm of the “pipe in pipe” design; and into the inner cardboard tube of the IG in the calculated amount, providing the ratio of IG / HC equal to 2.3: 1, slightly compacting by hand. The diameters of the outer and inner tubes are selected while maintaining their height in order to provide the required weight ratio of NS and IG. The initiation of the reaction was carried out as in example 1. The time of formation of TRG-C was 14 seconds. In this case, the bulk density was 4.5 g/liter and the sorption capacity for oil was 96 g/g.
Пример 5. Данный пример иллюстрирует получение модифицированного ТРГ. Готовили НС из дымного пороха, состоящего из 75% калиевой селитры, 15% угля; 10% серы. Засыпали порох (НС) во внешнюю картонную трубку высотой 70 мм конструкции «труба в трубе»; а во внутреннюю картонную трубку ИГ в расчетном количестве, обеспечивающем соотношение ИГ/НС, равным 8:1, слегка вручную уплотняя. Диаметры внешней и внутренней трубок подбираются при сохранении их высоты, чтобы обеспечить необходимое весовое соотношение НС и ИГ. В эксперименте использовали ИГ, предварительно смешанный с порошком оксида никеля в органической жидкости. Инициирование реакции осуществляли так же, как в примере 1. Время образования ТРГ составило 11 секунд. В данном случае насыпная плотность получилась 2,5 г/литр и сорбционная емкость по нефти 100 г/г. Example 5 This example illustrates the production of a modified TRH. NS was prepared from black powder, consisting of 75% potassium nitrate, 15% coal; 10% sulfur. Gunpowder (NS) was poured into an outer cardboard tube with a height of 70 mm of the “pipe in pipe” design; and into the inner cardboard tube of the IG in the calculated amount, providing the ratio of IG / HC equal to 8: 1, slightly compacting by hand. The diameters of the outer and inner tubes are selected while maintaining their height in order to provide the required weight ratio of NS and IG. In the experiment, IG preliminarily mixed with nickel oxide powder in an organic liquid was used. The initiation of the reaction was carried out in the same way as in example 1. The time of formation of TRG was 11 seconds. In this case, the bulk density was 2.5 g/liter and the sorption capacity for oil was 100 g/g.
Таким образом, заявляемые способ и устройство позволяют быстро и безопасно в полевых условиях получить большой объем сорбента на основе ТРГ с высокой сорбционной емкостью и оптимальной насыпной плотностью без применения нагревательных установок и дополнительных источников энергии.Thus, the claimed method and device make it possible to quickly and safely obtain in the field a large amount of sorbent based on TRG with a high sorption capacity and optimal bulk density without the use of heating installations and additional energy sources.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123237A RU2771413C1 (en) | 2021-08-04 | 2021-08-04 | Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123237A RU2771413C1 (en) | 2021-08-04 | 2021-08-04 | Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771413C1 true RU2771413C1 (en) | 2022-05-04 |
Family
ID=81458946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021123237A RU2771413C1 (en) | 2021-08-04 | 2021-08-04 | Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771413C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118290C1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-08-27 | Олег Юрьевич Исаев | Device for producing heat-expansion graphite |
RU2134155C1 (en) * | 1998-11-03 | 1999-08-10 | Коваленко Борис Михайлович | Method of preparing graphite sorbent |
RU2134657C1 (en) * | 1998-10-01 | 1999-08-20 | Коваленко Борис Михайлович | Method of producing thermally expanded graphite |
RU2163883C1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-03-10 | Петрик Виктор Иванович | Method of industrial production of carbon mixture possessing high reactivity by cold destruction and device for realization of this method |
CN101891186A (en) * | 2010-06-11 | 2010-11-24 | 北京工业大学 | Method for preparing expanded graphite by adopting microwave puffing method |
RU2412899C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Софт Шелл" (ООО "Софт Шелл") | Method of producing carbon mix with high reaction ability |
RU166734U1 (en) * | 2016-02-01 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE |
RU2648315C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-03-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of producing thermally expanded graphite |
-
2021
- 2021-08-04 RU RU2021123237A patent/RU2771413C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118290C1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-08-27 | Олег Юрьевич Исаев | Device for producing heat-expansion graphite |
RU2134657C1 (en) * | 1998-10-01 | 1999-08-20 | Коваленко Борис Михайлович | Method of producing thermally expanded graphite |
RU2134155C1 (en) * | 1998-11-03 | 1999-08-10 | Коваленко Борис Михайлович | Method of preparing graphite sorbent |
RU2163883C1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-03-10 | Петрик Виктор Иванович | Method of industrial production of carbon mixture possessing high reactivity by cold destruction and device for realization of this method |
RU2412899C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Софт Шелл" (ООО "Софт Шелл") | Method of producing carbon mix with high reaction ability |
CN101891186A (en) * | 2010-06-11 | 2010-11-24 | 北京工业大学 | Method for preparing expanded graphite by adopting microwave puffing method |
RU166734U1 (en) * | 2016-02-01 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | DEVICE FOR PRODUCING THERMALLY SPLITTED GRAPHITE |
RU2648315C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-03-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of producing thermally expanded graphite |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СОРОКИНА Н.Е. и др. Композиционные наноматериалы на основе интеркалированного графита, Москва, МГУ, 2010, сс. 22-25. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Urben | Bretherick's handbook of reactive chemical hazards | |
US5491279A (en) | Method for top-charging solid waste into a molten metal bath | |
AU2010213320B2 (en) | Process for the conversion of organic material to methane rich fuel gas | |
KR19980702835A (en) | Feed treatment using dispersed melt droplets | |
EP2504624B1 (en) | Method and device for the thermal destruction of organic compounds by means of an induction plasma | |
JP2755946B2 (en) | Organic waste decomposition method and apparatus | |
FR2570805A1 (en) | PROCESS FOR DESTROYING HAZARDOUS WASTE | |
US3778320A (en) | Non-polluting disposal of explosives and propellants | |
Natan et al. | Hypergolic ignition by fuel gellation and suspension of reactive or catalyst particles | |
RU2771413C1 (en) | Method for obtaining a sorbent in the field and a device for its implementation | |
CN101560033A (en) | Reactor for treating supercritical water of waste organism | |
JP2014211298A (en) | Incineration fusion incorporated thermit type fusion furnace with power generation function storing incineration function and fusion function in the same type furnace | |
JPH02500006A (en) | Method for dehalogenating halogenated hydrocarbons | |
EP0867367A2 (en) | Fuel tank inerting system | |
US3252455A (en) | Hydrogen fuel cell and generator | |
CA3145329A1 (en) | Process for reducing an organic material to produce methane and/or hydrogen | |
CN202829973U (en) | Moving plasma hazardous waste treatment device | |
US20230138747A1 (en) | Material and Generator for Generating Hydrogen Gas | |
Babrauskas | Phosphorus explosions | |
JPH06271307A (en) | Equipment for producing activated carbon from waste polymer | |
RU2370293C1 (en) | Method of disperse gas fire extinction and device for method implementation | |
US5067978A (en) | Method for the removal of lead from waste products | |
CN220845984U (en) | Mineral oil-containing waste treatment system and treatment device thereof | |
RU2144911C1 (en) | Hole charge and method of its formation | |
US2530492A (en) | Method of making incendiary compositions |