Результат интеллектуальной деятельности: УГЛЕРОДНЫЙ ВОЛОКНИСТЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ ПРИВИТЫХ СОПОЛИМЕРОВ

Изобретение относится к углеродным волокнистым материалам на основе гидратцеллюлозных волокон и может быть использовано в гидрометаллургии, гальванических производствах, при химической и электрохимической обработке металлов для электролитического извлечения благородных, редких и цветных металлов, в качестве теплоизоляционных материалов, в медицинской технике, в средствах охраны окружающей среды.

Известен активный волокнистый материал, состоящий из 90-95% углерода и 5-10% зольных элементов, при этом линейная плотность элементарной нити составляет 60-75 текс (см. пат. РФ 2019291 кл. В 01 D 29/48, 39/00, опубл. 15.09.94).

Недостатком известного материала является сложность технологического процесса получения материала и низкая эффективность извлечения металлов из растворов из-за высокого содержания зольных элементов в составе материала.

Наиболее близким к предложенному материалу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является тканый углеволокнистый материал, состоящий из 98±0,5% углерода и 2±0,5% зольных элементов, при этом линейная плотность нити составляет 25-75 текс и электросопротивление 3,4-25,3 Ом/м² (см. пат. РФ 2000360, кл. D 01 F 11/16, опубл. 07.09.93).

Этот материал принят за прототип предлагаемого изобретения. Недостатком прототипа также является низкая эффективность извлечения металлов из растворов из-за незначительного сопротивления материала.

Сущность изобретения заключается в том, что углеродный волокнистый материал на основе гидратцеллюлозы и ее привитых сополимеров, состоящий из углерода и зольных элементов, содержит углерода 99,2-99,8%, зольных элементов 0,2-0,8% и имеет линейную плотность углеродных волокон 0,33-0,55 текс и электросопротивление 30-50 Ом/см.

Технический результат - обеспечение максимальной полноты извлечения металлов из низкоконцентрированных растворов за счет создания объемнопористого катода из предлагаемого материала, обладающего высокой сорбционной поверхностью.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что предлагаемый материал содержит углерода 99,2-99,8%, зольных элементов 0,2-0,8% и имеет линейную плотность волокон в материале 0,33-0,55 текс и электросопротивление 30-50 Ом/см.

Использование совокупности указанных признаков позволяет получить углеродный волокнистый материал для катода, обеспечивающий максимальную полноту извлечения металлов из низкоконцентрированных растворов, в то время как материал, изготовленный в соответствии с прототипом, хотя и обладает высокой адсорбционной емкостью по метиленовому голубому, но имеет низкую величину электросопротивления и высокую линейную плотность, что не позволяет обеспечивать удовлетворительную полноту извлечения металлов из низкоконцентрированных растворов.

В результате многочисленных экспериментальных исследований, для которых брались образцы углеродного волокнистого материала на основе гидратцеллюлозы и ее привитых сополимеров, изготовленные из нетканых полотен с различным соотношением углерода и зольных элементов, разными электросопротивлением, линейными плотностями и оценивались по стандартной методике, было установлено, что оптимальным соотношением содержания углерода является 99,2-99,8% при содержании зольных элементов 0,8-0,2% соответственно.

При увеличении содержания зольных элементов в материале происходит снижение эффективности извлечения металла в процессе электрохимической технологии за счет увеличения электросопротивления.

С другой стороны, снижение зольных элементов до менее 0,2% и, соответственно, увеличение содержания углерода до более 99,8% приводит к падению механической прочности материала вследствие существенных изменений в протекании процесса деструкции гидратцеллюлозы и ее привитых сополимеров.

В таблице приведены результаты влияния линейных плотностей и электросопротивления углеродного волокнистого материала при оптимальном соотношении углерода и зольных элементов, обеспечивающем удовлетворительную емкость по золоту.

Из таблицы видно, что наиболее полное извлечение золота из раствора получается при линейной плотности волокна и электрическом сопротивлении материала, взятых в заявленных пределах.

Способ получения материала следующий.

Берут вискозный нетканый материал, имеющий толщину полотна 3-8 мм, который обрабатывается кислотами Льюиса путем пропитки в соотношении 1: (0,01÷0,05).

Затем материал высушивают при температуре 100-150^oC в течение 0,5-1,5 ч, после чего проводится его термообработка в электропечи с щелевидной формой реторты в инертной атмосфере CO₂N₂ или в среде собственных продуктов разложения. Термообработку осуществляют до температуры 750-800^oС в течение 0,8-1,5 ч. После этого материал охлаждают до температуры 15-20^oС и упаковывают в полиэтиленовые мешки.