способ очистки абгазов от мышьякорганических соединений

Формула изобретения

1. Способ очистки абгазов от мышьякорганических соединений путем контакта абгазов с твердым сорбентом, отличающийся тем, что поток абгазов пропускают со скоростью 0,1 - 0,5 м/с при 10 - 30^oC через слой активированного угля с pH 7,16 - 7,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют активированный уголь марки СКТ-3 и СКТ-6А.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, конкретно к технологии очистки газовых выбросов от мышьякорганических соединений твердыми сорбентами.

Соединения мышьяка, содержащиеся в отходящих газах ряда производств (производство полупроводников, медицинских препаратов, легированных сплавов, модифицированных стекол и т.д.), представляют собой большую экологическую опасность.

В научно-технической и патентной литературе описаны способы очистки газа от арсина (AsH₃) сорбцией твердыми сорбентами (журн. "Chemical Industry News", 1984 г. т. 28, N 10, стр. 790-791, авт. Sh. H. Iankhye "Очистка отходящих газов от арсина", авт. св-во СССР N 158151, МКИ B 01 D 53/02, опубл. 7.08.90 г. "Способ очистки газа от арсина", патент США N 4578236 МКИ C 07 C 7/12, НКИ 423/10, опубл. 25.04.80 г. "Способ удаления ядовитых газов", патент США N 4743435 МКИ B 01 D 53/34 НКИ 423/20, опубл. 10.05.88 г. "Способ очистки отходящего газа", патент США N 5087624, МКИ C 07 B 63/02 НКИ 423/10 "Состав, устройство и способ для сорбции газообразных соединений группы II-VII элементов").

Однако данные способы очистки не пригодны для удаления из отходящих газов мышьякорганических соединений.

Известны способы очистки отходящих газов от мышьякорганических соединений - триалкиларсинов. Термин "триалкиларсин" относится к соединениям, имеющим общую химическую формулу R₃As, где R - свободный радикал из алкильной группы, имеющий от одного до шести атомов углерода, преимущественно от одного до трех.

Известен способ для сорбции триалкиларсинов, заключающийся в контакте очищающего газа с твердым сорбентом, содержащим золото в качестве минимум одного из компонентов (преимущественно окись алюминия и/или окись кремния (патент США N 4971608, МКИ В 01 D 53/04, НКИ 55/72, опубл. 20.11.90 г. "Сорбция и определение триакиларсинов").

По-другому известному способу сорбция триакиларсинов из газа осуществляется при контакте с сорбентом, содержащим сульфид меди, преимущественно сульфид одновалентной меди и неорганический носитель, преимущественно окись цинка и/или алюминия (патент США N 5024683 МКИ B 01 D 53/04, НКИ 55/74 "Сорбция триакиларсинов").

Однако известные способы не обеспечивают очистку газов мышьякорганических соединений с полярными группами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, по которому триакиларсины удаляют из газа при его контакте с сорбентом, содержащим элементарную серу и неорганический носитель, преимущественно окись алюминия, и/или окись кремния, и/или окись титана, и/или активированный уголь. Содержание серы в сорбенте составляет 1 - 50 вес.%, преимущественно от 3 - 25 вес.% (патент США N 5085844, МКИ B 01 D 53/14, НКИ 423/210, опубл. 4.02.92 г. "Сорбция триакиларсинов").

Этот способ, однако, также не обеспечивает очистку абгазов от мышьякорганических соединений с полярными заместителями.

Целью изобретения является разработка способа, обеспечивающего очистку абгазов от широкого круга мышьякорганических соединений, включая мышьякорганические соединения, как с неполярными группами, так с полярными группами - хлор, - хлорвинил, а также этоксигруппой (RO)₃, где R - этил, бутил и изобутил. Указанная цель достигается предлагаемым способом, по которому очищаемую газовую смесь пропускают со скоростью 0,1-0,5 м/c при 10-30^oC через слой активированного угля со значением pH 7,16-7,5. В качестве сорбента используют активированный уголь марки СКТ-3 и СКТ6-А.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами. Все опыты проводили на динамическом адсорбционном приборе (заявка N 2000105654/12 от 10.03.2000 г.) в непрерывном режиме.

Изменение скорости паровоздушной смеси обеспечивалось изменением диаметра колонки с адсорбентом, вследствие чего на сорбент поступало постоянное количество примеси. Диаметр колонки варьировался от 5,5 до 22,0 мм.

Во всех примерах для одного и того же сорбируемого вещества проскоковая концентрация также была постоянной и определялась чувствительностью используемого газоанализатора. Количество очищаемой паровоздушной смеси (ПВС) в минуту составляло во всех опытах 1,5 л.

Пример 1. Поток ПВС, содержащий 2-хлор-винилдихлорарсин со скоростью 0,3 м/с при 20^oC, подавался в стеклянную колонку диаметром 10 мм, заполненную активированным углем марки СКТ-3. Высота слоя сорбента составляет 4,5 см. Содержание 2-хлорвинилхлорарсина в ПВС после прохождения адсорбента непрерывно фиксировалось с помощью ионизационного газоанализатора. Время работы сорбента составляло 180 мин.

Результаты представлены в табл. 1.

Пример 2. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси бутоксидихлорарсин. Скорость потока ПВС составляет 0,5 м/с при 10^oC. Высота слоя сорбента составляла 6 см. Время очистки - 60 мин.

Результаты представлены в табл. 1.

Пример 3. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси триэтоксиарсин. Скорость потока ПВС составляет 0,1 м/с при 15^oC. Высота слоя сорбента составляла 2 см. Время работы сорбента - 15 мин. Результаты опыта представлены в табл. 1.

Пример 5. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси трибутоксиарсин. Скорость потока ПВС содержала 0,5 м/с при 30^oC. Высота слоя сорбента составляла 105 мин. Результаты опыта представлены в табл. 1.

Пример 6. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую изотрибутоксиарсин. Скорость потока ПВС составляет 0,4 м/с при 30^oC. Высота слоя сорбента составляла 0,7 см. Время работы сорбента - 14 мин. Результаты очистки представлены в табл. 1.

Пример 8. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси трибутиларсин. Скорость потока ПВС составляла 0,4 м/с при 20^oC. Высота слоя сорбента составляла 2,5 см. Время работы сорбента - 99 мин. Результаты опыта представлены в табл. 1.

Пример 9. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси 2-хлордивинилхлорарсин. Скорость потока ПВС составляла 0,05 м/с. При этом использовали адсорбционную колонку диаметром 22 мм. Время работы сорбента составляло 1080 мин при высоте слоя сорбента 4,5 см. Результаты представлены в табл. 1.

Пример 10. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси 2-хлорвинилдихлорарсин. Отличалась только скорость, которая составляла 0,8 м/с. При этом использовали адсорбционную колонку диаметром 5,5 мм. Время работы сорбента составило 102 мин при высоте слоя сорбента 4,5 см.

Пример 11. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси 2-хлорвинилдихлорарсин. Отличалась только температура процесса, которая составила 5^oC. Время работы сорбента составило 220 мин при высоте слоя сорбента 4,5 см. Результаты опыта представлены в табл. 1.

Пример 12. Аналогично примеру 1 осуществляли очистку ПВС, содержащую в качестве примеси 2-хлорвинилдихлорарсин. Отличалась только температура процесса, которая составила 35^oC. Время работы сорбента составило 170 мин при высоте слоя 4,5 см. Результаты опыта представлены в табл. 1.

Адсорбционную очистку ПВС от всех вышеперечисленных примесей проводили также на активированном угле марки СКТ6А (pH 7.5). При этом значения концентраций каждой примеси до сорбента и после сорбента соответствовали значениям этих же примесей, указанным в примерах NN 1-12.

Данные следующих примеров представлены в табл. 2.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ адсорбционной очистки обеспечивает эффективную очистку абгазов от широкого круга мышьякорганических соединений.

Снижение скорости потока ПВС низке рекомендуемой уменьшает производительность процесса при увеличении габаритов адсорбционной колонки (см. пример N 9).

Скорость потока > 0,5 м/с приводит к снижению емкости сорбента и времени его работы (см. пример 10).

Понижение температуры процесса ниже 10^oC (пример 11) и повышение температуры выше 30^oC (пример 12) не приводит к существенным улучшениям характеристик адсорбционной очистки, но требует дополнительных энергетических затрат на нагрев или охлаждение смеси.

Предлагаемый способ очистки абгазов от мышьякорганических примесей не нуждается в специальном оборудовании и материалах, позволяет извлекать токсичные примеси из больших объемов газов и может найти применение на предприятиях химической, металлургической и других отраслей, а также на объектах уничтожения мышьяксодержащих отравляющих веществ.