CN103084155B - 一种微波辅助再生活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用微波辅助再生活性炭的方法，属于环境工程领域。其特征是：一、以糖生产过程产生的废活性炭为原料，用150目方孔筛进行筛分后取筛上部分；二、将活性炭、水、浸出剂按照质量比为1.0∶4.0～6.0∶0.02～0.12的比例混合，搅拌浸出2～5h，然后进行过滤，取滤饼备用；三、将步骤二制得的滤饼与水混合，控制活性炭/水(质量比)为3.0～7.0，并加入活性炭质量的1.5％～9.0％的活性剂并搅拌均匀，用调整剂控制体系的pH值在8.5～10.5之间；四、将步骤三制得的活性炭混合液置于微波辐照器中辐射处理10min～30min；五、辐照后的活性炭经过脱水、干燥后即可得到再生活性炭。

Description

一种微波辅助再生活性炭的方法
所属技术领域
本发明涉及到一种微波辅助再生活性炭的方法，属于环境工程领域。
背景技术
活性炭是一种粉末状或颗粒状的黑色固体，具有非常发达的细孔结构和高的比表面积，耐酸碱侵蚀，对生物惰性，是一种优良的吸附材料。被广泛应用于化工、环保、食品与制药、湿法冶金、催化剂载体、电极材料和军事化学防护等领域。活性炭在吸附了有机物后其自身被污染，需要进行再生处理或者废弃。我国因制糖工业产生的废活性炭达到10000吨/年，由于废活性炭中含有大量养分，细菌繁殖严重，气味令人窒息。对其进行资源化利用具有重要的环境保护意义和节约资源的意义。
将吸附了有机物的废活性炭再生的办法之一是将有机物浸出或者原位碳化。目前，活性炭再生方法主要有热再生法、生物再生法、湿式氧化再生法、溶剂再生法、化学再生法、超声波再生法和光催化再生法等。在众多的活性炭再生方法中，热再生工艺最为成熟，但它再生过程用时长，能耗高，产品质量不稳定。使用微波作为加热方法会有效改善上述热再生中的缺陷，可降低用时、减小能耗。这是因为微波加热具有内部加热、可克服物料中的“冷中心”现象、快速加热、选择性加热、易自动控制、节能等特性。微波加热技术现已广泛应用于食品、轻纺、农、林等行业中。随着现代科学技术的不断发展，微波加热在其他领域中的应用空间正在不断拓宽，形成了许多新颖的交叉学科。本发明使用微波辐照加热溶剂来再生活性炭，使微波加热和溶剂再生有机结合，他们发挥各自的效能，且相辅相成，提高了废活性炭的还原率，从而达到比传统加热方法、微波法、溶剂法更好的再生效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波辅助再生活性炭的方法。它是以糖生产过程中产生的废活性炭为原料。在糖生产过程中，需要用活性炭进行脱色，硅藻土等助滤剂进行过滤，因此，废活性炭中含有少量砂子。本发明先经过150目筛分后去掉活性炭中掺杂的砂子、粘土等无机颗粒，然后利用酒石酸钠水溶液或者柠檬酸钠水溶液将活性炭颗粒表面和大孔中的焦糖等有机组分浸出，浸出液含有大量糖份，浸出剂也可作为动物食品原料，因此浸出液可作为动物饲料使用；浸出处理后的活性炭中大部分杂质已经被去掉，然后加水混合并添加活性剂无水乙醇、聚丙烯酸钠、柠檬酸钠或者它们的混合物，用氨水、氢氧化钠或者它们的混合物将体系pH值调整在8.5～10.5之间，置于微波辐照器中辐射处理10min～30min。辐照过程中活性炭微孔中含有的有机物被瞬间加热到碳化温度并被碳化，从而实现活性炭的再生。辐照后的活性炭经过脱水、干燥后即可得到再生活性炭。
本发明通过以下措施制得了微波辅助再生活性炭：
(1)以焦糖生产过程产生的废活性炭为原料，用150目方孔筛进行筛分后取筛上部分；
(2)将活性炭、水、浸出剂按照一定的质量比例混合，搅拌浸出2～5h，然后进行过滤，取滤饼备用；
(3)将步骤二制得的滤饼与水混合，并加入活性炭质量的1.5％～9.0％的活性剂并搅拌均匀，用调整剂控制体系的pH值在8.5～10.5之间；
(4)将步骤三制得的活性炭混合液置于微波辐照器中辐射处理一定的时间；
(5)辐照后的活性炭经过脱水、干燥后即可得到再生活性炭。
本发明制备的微波辅助再生活性炭由于使用微波辅助，将活性炭微孔中牢固吸附的糖份杂质碳化成多孔材料，实现了活性炭杂质的去除和新活性炭的生成。过程中浸出液中含有大量的糖份和少量酒石酸钠、柠檬酸钠，可以作为动物饲料的拌合水使用，对动物的生长有利。生产过程中无有毒有害物质排放，是一个资源节约型、环境友好型的成套技术。
本发明的微波辅助活性炭再生的具体方法是：
原材料选用：
1.废活性炭，细度5目～200目，可以是干燥后的废活性炭，也可是糖生产线新排出的废活性炭；
2.酒石酸钠、柠檬酸钠，食品级；酒石酸钠和柠檬酸钠的混合物，两者食品级原料按照任意比例混合皆可；
3.无水乙醇、聚丙烯酸钠、氨水、氢氧化钠，工业级；
原则生产工艺过程的具体步骤是：
A.以焦糖生产过程产生的废活性炭为原料，用150目方孔筛进行筛分后取筛上部分；
B.将活性炭、水、浸出剂按照质量比为1.0∶4.0～6.0∶0.02～0.12的比例混合，搅拌浸出2～5h，然后进行过滤，取滤饼备用；
C.将步骤二制得的滤饼与水混合，控制活性炭/水(质量比)为3.0～7.0，并加入活性炭质量的1.5％～9.0％的活性剂并搅拌均匀，用调整剂控制体系的pH值在8.5～10.5之间；
D.将步骤三制得的活性炭混合液置于微波辐照器中辐射处理10min～30min；
E.辐照后的活性炭经过脱水、干燥后即可得到再生活性炭。
具体实施方式
实施例1：
1)称取干燥的糖生产过程产生的废活性炭120g，用150目方孔筛进行筛分后取筛上部分，得到104.8g去除砂子的废活性炭；
2)将步骤1得到的废活性炭置于1L的烧杯中，加水500ml，酒石酸钠6.50g，搅拌浸出4h，然后在真空抽滤，取滤饼备用；
3)将步骤二制得的滤饼置于微波容积为2L专用塑料杯中，加水200ml，加入无水乙醇2.4g，并加入质量浓度为40％的氨水调整浆料pH值为9.3；
4)将步骤三制得的活性炭混合液置于微波辐照器中辐射处理25min；
E.辐照后的活性炭经过脱水、干燥后即可得到再生活性炭。
实施例1获得的活性炭比表面积为1217.5m2/g，碘吸附值为878.1mg/g，亚甲基蓝吸附值为217.5mg/g，再生率为93％。

Claims (1)

1.一种微波辅助再生活性炭的方法，其特征是：一、以糖生产过程产生的废活性炭为原料，用150目方孔筛进行筛分后取筛上部分；二、将活性炭、水、浸出剂按照质量比为1.0∶4.0～6.0∶0.02～0.12的比例混合，搅拌浸出2～5h，然后进行过滤，取滤饼备用；三、将步骤二制得的滤饼与水混合，控制活性炭/水的质量比为3.0～7.0，并加入活性炭质量的1.5％～9.0％的活性剂并搅拌均匀，用调整剂控制体系的pH值在8.5～10.5之间；四、将步骤三制得的活性炭混合液置于微波辐照器中辐射处理10min～30min；五、辐照后的活性炭经过脱水、干燥后即可得到再生活性炭；
步骤二中所用浸出剂为柠檬酸钠、酒石酸钠或者它们的混合物；
步骤三中所用活性剂为无水乙醇、聚丙烯酸钠、柠檬酸钠或者它们的混合物；
步骤三中所用调整剂为氨水、氢氧化钠或者它们的混合物。
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