CN104841409B - 一种处理衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种总成本较低、再生率高且经济效益较高的衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法，所述方法将未经干燥的废活性炭通过反应釜、分离器、蒸馏塔和再生釜后，经过严格的温度控制将色素和其它杂质热分解，实现废活性炭的再生。本发明选择乙醇溶液作为萃取剂，乙醇溶液对于衣康酸具有高选择性的同时几乎不会将色素洗出，萃取剂可通过重结晶的方式回收衣康酸，再生完全，没有二次污染。该方法在较低温度下即可将色素和其它杂质热分解，能耗低、炭损失小且再生率高。

Description

一种处理衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法

【技术领域】

本发明涉及一种废活性炭再生技术，具体涉及一种处理衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法。

【背景技术】

衣康酸及其酯类是生产腈纶等化纤、合成树脂、塑料、橡胶、药物、表面活性剂、无毒食品包装材料、除草剂、乳胶、除垢剂、粘合剂等的重要工业原料，广泛应用于化工、医药、造纸、纺织、印刷等领域。衣康酸的生产方法有发酵法和化学合成2大类。其中发酵法生产工艺已经成熟，成为国内外普遍采用的方法。发酵法主要采用廉价的糖类等农副产品为发酵原料，选用适当菌种在适宜温度下经生物发酵即可制得发酵液。发酵液经过滤、浓缩、脱色、结晶和干燥可得衣康酸。目前工业上常利用活性炭对衣康酸进行吸附脱色，然后通过重结晶的工艺得到衣康酸纯品。这就需要消耗大量活性炭，生产成本较高，并且该废活性炭中含有衣康酸、色素、少量无机盐和其它杂质，脱色后的废活性炭都采用丢弃或焚烧等手段处理，没有重复利用，由于产生的废活性炭不回收，既会对环境造成二次污染又会造成资源的浪费，也进一步使衣康酸生产成本升高，所以废活性炭合理的再生处理及资源化不仅可以减少废物排放，降低企业生产成本，而且可以减缓环境压力，符合清洁生产的要求，又有可观的经济价值。

活性炭的常用处理方法有热再生法、生物再生法、化学药品再生法和电化学再生法等。热再生过程中，废活性炭要在800℃左右的高温下处理，能耗高且炭损失较大，并且造成再生炭机械强度下降，炭表面化学结构发生改变，比表面积减小，从而降低吸附效率。采用化学药品再生法处理废活性炭，炭损耗小且能回收有用的吸附质，但再生不彻底，微孔易堵塞，多次再生后吸附性显著降低。生物再生法利用微生物分解废活性炭上的有机物，能够延长吸附剂的寿命，但微生物降解得到的代谢产物可能会转化为新的吸附质，影响再生效果。电化学再生法将废活性炭在电场作用下极化形成微电解槽从而使污染物分解，该法再生效率高，但在实际运行中存在金属电极腐蚀、易钝化、絮凝物堵塞等问题。因此单一的废活性炭再生工艺不能同时满足再生率高、炭损失少、运行费用低、经济价值高等要求。

由于活性炭的自身性质和用途的不同，以及在使用过程中的吸附形式、吸附物质和吸附量的差异，再生时采用的方法也各不相同。对于该工艺脱色废活性炭目前还没有较好的处理方法。

【发明内容】

本发明克服现有技术的不足，提出了一种处理衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法，所述方法提供了一种总成本较低、再生率高且经济效益较高的衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法，基于生产衣康酸的吸附剂废活性炭回收率可高达97.8％，较之前焚烧或丢弃的方式能大大减少固体废弃物的排放；并且回收废炭中的无机盐、发酵残糖、胶体、杂酸等，减少了焚烧过程中硫氧化物、氮氧化物等有毒有害物质的排放。

本发明的技术方案为：一种处理衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法，所述方法将未经干燥的废活性炭通过反应釜、分离器、蒸馏塔和再生釜后，经过严格的温度控制将色素和其它杂质热分解，实现废活性炭的再生，具体步骤为：

(1)将未经处理的废活性炭放入反应釜中，加入75％～95％乙醇溶液，辅以搅拌使其混合均匀；其中，废活性炭的含水率为10％～25％，无机盐、发酵残糖、胶体含量为2％～10％，衣康酸含量为20％～45％，废活性炭与乙醇溶液的重量比为1比2.5到1比5.5之间；

(2)然后，向反应釜内通入热源，辅以搅拌；其中，溶液温度控制在50～70℃之间；

(3)搅拌混合15～45min后，停止搅拌和加热，快速抽滤将废活性炭和溶液进行分离；其中，抽滤温度控制在45℃～65℃之间；

(4)将抽滤后未经干燥的废活性炭放入反应釜中，重复步骤(1)至步骤(3)；

(5)将乙醇滤液经蒸馏塔，提纯乙醇得到80％～95％的乙醇水溶液，转步骤(1)洗涤废炭；

(6)向步骤4完成后的废活性炭中按质量比1∶3加入水溶液，于45～65℃条件下混合搅拌20～45min，快速抽滤将废活性炭和溶液进行分离；

(7)水洗滤液经蒸馏后收集乙醇，返回步骤1洗涤废炭，蒸出水分可用于步骤6废活性炭的洗涤；

(8)将步骤7完成后的活性炭转入再生釜，通入热源并辅以搅拌，将温度控制在102℃～110℃之间，收集汽化后的水蒸气和乙醇蒸汽；

(9)当活性炭中含有的水和乙醇完全蒸发后，将热再生釜内温度升至250℃～350℃之间，再生处理1.0～2.0小时后得到再生活性炭。

本发明具有如下有益效果

(1)本发明提供一种总成本较低、再生率高且经济效益较高的衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法；

(2)本发明基于生产衣康酸的吸附剂废活性炭回收率可高达97.8％，较之前焚烧或丢弃的方式能大大减少固体废弃物的排放；并且回收废炭中的无机盐、胶体等，减少了焚烧过程中硫氧化物、氮氧化物等有毒有害物质的排放；

(3)本发明选择乙醇溶液作为萃取剂，乙醇溶液对于衣康酸具有高选择性的同时几乎不会将色素洗出，萃取剂可通过重结晶的方式回收衣康酸，再生完全，没有二次污染；

(4)本发明采用先溶剂洗涤后热再生的工艺方案，能够在较低温度下即可将色素和其它杂质热分解，能耗低、炭损失小且再生率高。

具体实施方式

实施例1

将500kg废活性炭与1250kg质量分数为80％的乙醇溶液混合均匀，在50℃下进行溶剂再生，再生30min后趁热过滤并收集滤液。重复上述步骤对滤饼进行二次溶剂再生。乙醇滤液蒸馏后得80％的乙醇馏出液，然后用1500kg水对废活性炭在50℃条件下进行30min的无机溶剂再生。并采用滴定法确定滤液中衣康酸的含量。热再生阶段采用分段加热的方式，先加热至102℃收集废活性炭中残留的少量水和乙醇，再加热至320℃并维持1h得到再生炭。

上述废活性炭含水量为10％，衣康酸含量为30％，无机盐、发酵残糖、胶体含量为5％。经分析测定，衣康酸回收率为95％，废活性炭再生率为93％。

实施例2

将600kg废活性炭与1500kg质量分数为75％的乙醇溶液混合均匀，在60℃下进行溶剂再生，再生20min后趁热过滤并收集滤液。重复上述步骤对滤饼进行二次溶剂再生。乙醇滤液蒸馏后得90％的乙醇馏出液，然后用1800kg水对废活性炭在45℃条件下进行45min的无机溶剂再生。并采用滴定法确定滤液中衣康酸的含量。热再生阶段采用分段加热的方式，先加热至105℃收集废活性炭中残留的少量水和乙醇，再加热至300℃并维持1h得到再生炭。

上述废活性炭含水量为15％，衣康酸含量为25％，无机盐、发酵残糖、胶体含量为8％。经分析测定，衣康酸回收率为93％，废活性炭再生率为96％。

实施例3

将500kg废活性炭与1500kg质量分数为90％的乙醇溶液混合均匀，在65℃下进行溶剂再生，再生35min后趁热过滤并收集滤液。重复上述步骤对滤饼进行二次溶剂再生。乙醇滤液蒸馏后得95％的乙醇馏出液，然后用1500kg水对废活性炭在50℃条件下进行35min的无机溶剂再生。并采用滴定法确定滤液中衣康酸的含量。热再生阶段采用分段加热的方式，先加热至110℃收集废活性炭中残留的少量水和乙醇，再加热至310℃并维持2h得到再生炭。

上述废活性炭含水量为20％，衣康酸含量为35％，无机盐、发酵残糖、胶体含量为5％。经分析测定，衣康酸回收率为95％，废活性炭再生率为97.5％。

实施例4

将700kg废活性炭与2450kg质量分数为95％的乙醇溶液混合均匀，在70℃下进行溶剂再生，再生40min后趁热过滤并收集滤液。重复上述步骤对滤饼进行二次溶剂再生。乙醇滤液蒸馏后得95％的乙醇馏出液，然后用2100kg水对废活性炭在55℃条件下进行45min的无机溶剂再生。并采用滴定法确定滤液中衣康酸的含量。热再生阶段采用分段加热的方式，先加热至105℃收集废活性炭中残留的少量水和乙醇，再加热至340℃并维持1h得到再生炭。

上述废活性炭含水量为25％，衣康酸含量为45％，无机盐、发酵残糖、胶体含量为2％。经分析测定，衣康酸回收率为91.5％，废活性炭再生率为96.5％。

实施例5

将800kg废活性炭与2000kg质量分数为80％的乙醇溶液混合均匀，在65℃下进行溶剂再生，再生30min后趁热过滤并收集滤液。重复上述步骤对滤饼进行二次溶剂再生。乙醇滤液蒸馏后得90％的乙醇馏出液，然后用2400kg水对废活性炭在45℃条件下进行30min的无机溶剂再生。并采用滴定法确定滤液中衣康酸的含量。热再生阶段采用分段加热的方式，先加热至102℃收集废活性炭中残留的少量水和乙醇，再加热至280℃并维持2h得到再生炭。

上述废活性炭含水量为10％，衣康酸含量为30％，无机盐、发酵残糖、胶体含量为3％。经分析测定，衣康酸回收率为93.5％，废活性炭再生率为97.5％。

Claims (2)

1.一种处理衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法，其特征在于：所述方法将未经处理的衣康酸脱色工序废活性炭通过反应釜、分离器、蒸馏塔和再生釜后，经过严格的温度控制将色素和其它杂质热分解，实现废活性炭的再生，具体步骤为：

(1)将未经处理的衣康酸脱色工序废活性炭放入反应釜中，加入质量分数为75％～95％的乙醇溶液，辅以搅拌使其混合均匀；

(2)然后，向反应釜内通入热源，辅以搅拌；其中，溶液温度控制在50～70℃之间；

(3)搅拌混合15～45min后，停止搅拌和加热，快速抽滤将废活性炭和溶液进行分离；其中，抽滤温度控制在45℃～65℃之间；

(4)将抽滤后未经干燥的废活性炭放入反应釜中，重复步骤(1)至步骤(3)；

(5)将乙醇滤液经蒸馏塔，提纯乙醇得到80％～95％的乙醇水溶液，转步骤(1)洗涤废活性炭；

(6)向步骤(4)完成后的废活性炭中按废活性炭与水的质量比1∶3加入水，于45～65℃条件下混合搅拌20～45min，快速抽滤将废活性炭和溶液进行分离；

(7)水洗滤液经蒸馏后收集乙醇，返回步骤(1)洗涤废活性炭，蒸出水分用于步骤(6)；

(8)将步骤(6)抽滤完成后的废活性炭转入再生釜，通入热源并辅以搅拌，收集汽化后的水蒸气和乙醇蒸汽；

(9)当废活性炭中含有的水和乙醇完全蒸发后，将再生釜内温度升至250℃～350℃之间，再生处理1.0～2.0小时后得到再生活性炭；

其中在步骤(1)中，废活性炭的含水率为10％～25％，无机盐、发酵残糖、胶体含量为2％～10％，衣康酸含量为20％～45％，废活性炭与乙醇溶液的重量比为1比2.5到1比5.5之间。

2.根据权利要求1所述的处理衣康酸脱色工序废活性炭的再生方法，其特征在于：所述步骤(8)的温度控制在102℃～110℃之间。