CN105293489A - 一种超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，属于资源综合利用技术领域。将废弃味精用活性炭在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中，当温度升至700℃～800℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为1～3ml/min，通入5～20min后关闭微波炉，通入氮气直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。本发明以废弃味精用活性炭为原料，采用在微波时通入超声波产生的水雾极大地提高了活性炭的再生效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，属于资源综合利用技术领域。
背景技术
活性炭因其巨大的比表面积、发达的孔隙结构和极强的吸附能力，已广泛应用于化工、制药、环保等多个领域。随着人类社会的发展，活性炭的耗用量越来越大，而找到合适的工艺条件实现活性炭的循环利用提高其资源利用效率具有重要意义。味精专用活性炭的主要工艺为酸预处理、干燥成型、炭化、活化、回收活化剂、漂洗、干燥、粉磨得到活性炭。味精专用活性炭外观为暗黑色，具有良好的吸附性能，化学稳定性好，可耐强酸强碱，能经受水浸、高温。比表面积高达1000~1500平方米/克，属于多孔性的疏水性吸附剂。味精专用活性炭主要供味精工业装填吸附塔进行味精母液的连续脱色，提高味精的质量，吸附速度极快，具有絮凝效应和助滤效应。还可装填各种塔柱在医药工业上供液相连续脱色，也可用于食品工业如糖类、酒类、油脂、清凉饮料、有机溶剂等工业的脱色、除臭和精制。味精专用活性炭对水中溶解的有机物如：三卤甲烷等物质有较强的吸附能力；对色度、异臭、异味、亚甲基蓝表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化学物等也用较好的去除效果。其工业用量非常大，而使用后如果不进行有效地处理，极易对周边环境造成严重污染。再生后的废弃味精用活性炭不仅可以在原工艺过程中循环使用，而且还可以用于工业废水的净化处理以便其达到排放标准。因此再生废弃味精用活性炭可提高它的利用效率，一定程度上实现了资源的循环利用，也能减轻环境污染，具有良好的环境、能源和社会效益。
本发明以废弃味精用活性炭为原料，采用微波加热和超声波喷雾对物料进行处理，物料在微波炉加热时通入超声波装置产生的水雾的方式极大地提高了活性炭的再生效果，降低活性炭的再生成本，减轻环境污染，做到了变废为宝，实现了自然资源的综合利用，且在再生过程中采用的是微波加热方式。与传统的采用高温水蒸气活化的方法相比，极大地降低了能源消耗，极大地节约了生产成本，具有良好的环境、能源和社会效益。再生出来的活性炭的比表面积高且富含微孔、吸附能力强、灰分较低。这就为加强对废弃物的综合利用、避免其污染环境提供了一个切实可行的方法。
申请人在申请号为的201210114857.7的专利里，公开了一种“一种难降解有机物吸附饱和活性炭的再生方法”，这种方法是采用Fenton试剂氧化再生吸附了分散染料废水的活性炭。具体步骤：利用超声波的协同清洗作用和催化作用，二价铁离子和双氧水在酸性条件下反应生成.OH，由于.OH具有很高的氧化电位，它可以选择性的将吸附于活性炭表面的有机物氧化成小分子有机物或矿化生成二氧化碳和水，使饱和活性炭再生。上述发明与本发明相比，一是如果再生过程的环境是酸性的，在酸性环境下清洗活性炭最后必然会形成酸液，这些酸液对环境造成势必造成一定的危害而本发明几乎不产生对环境造成危害的污染物；二是上述发明将吸附于活性炭表面的有机物氧化成小分子的有机物以及用清洗液中的二价铁离子势必会堵塞一部分活性炭表面孔径，造成再生活性炭的比表面积减小，吸附能力降低和活性炭再生过程的二次污染，而本发明通过超声波喷雾活化再生的方式极大的增加废活性炭的比表面积。
申请人在专利号为201210098197.8的专利里，公开了一种“一种微波加热再生废弃煤质活性炭制备中孔炭的方法”，这种方法是废弃煤质活性炭为原料，这种方法采用，将回收的废弃煤质活性炭用去离子水清洗至检测不到氯离子，然后干燥再粉碎后，经连续升温至800～1000℃、达到预定的温度后通入水蒸气或二氧化碳，在此气氛下活化50～80min，得到活性炭初产品。上述发明与本发明相比：一本发明参用超声波超声的水雾对废活性炭进行活化再生，而上述已授权发明采用通入水蒸气或二氧化碳的方式对废弃活性炭进行活化处理，与其相比本发明不采取通入二氧化碳和水蒸气而是超声波产生的常温水雾，降低了生产成本；二本发明中微波活化保温时间只要10～20min,而上述已授权发明微波辐射处理50min～80min，与其相比降低了能耗；三本发明微波的加热温度为700～800℃，而上述已授权发明微波加热温度为800～1000℃，与之相比较本发明较低了能耗。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法。本发明以废弃味精用活性炭为原料，采用在微波时通入超声波产生的水雾极大地提高了活性炭的再生效果。该方法做到了变废为宝，实现了废弃物的循环利用，有利于缓解资源与环境的压力，具有优越的经济和生态效益，本发明通过以下技术方案实现。
一种超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其具体步骤如下：将废弃味精用活性炭在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中，当温度升至700℃～800℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为1～3ml/min，通入5～20min后关闭微波炉，通入氮气直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
所述废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为30～45mg/g。
本发明的有益效果是：
（1）本方法既能得到高性能的味精用活性炭，同时实现了该废弃物的资源综合利用，减少了废弃物的排放，从而减少了环境污染，有效地实现了企业的可持续发展。
（2）本方法生产工艺非常简单，操作相当简单，能耗较低，成本低廉，而且无污染。
（3）本方法采取微波的加热方式，利用了微波从里到外加热的特点，使得物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀极大的减少了保温时间。
（4）本方法采取通入超声波产生的水雾在活化过程中能产生可燃气体CO和H2，可以进行收集利用。
（5）本方法采用电动搅拌器搅拌物料以及顶端的导管缓缓吹入超声波装置产生的水雾，使得再生气体被带到物料外面，进而进一步改善了其动力学条件而且有利于水雾对物料进行活化使得活性炭表面生成发达的孔隙结构。
附图说明
图1是本发明实施例1中废弃味精用活性炭和再生活性炭在77K的吸附等温线；
图2是本发明实施例1废弃味精用活性炭原料扫描电镜图；
图3是本发明实施例1得到的再生废弃味精用活性炭扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其具体步骤如下：将10g废弃味精用活性炭在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中（控制搅拌速度为160rpm），当温度升至700℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为1ml/min，通入10min后关闭微波炉，通入氮气（氮气的流速为200ml/min）直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
经上述步骤得到的再生废弃味精用活性炭的亚甲基蓝值为169.5mg/g，再生得率为65.36%。
该废弃味精用活性炭和再生废弃味精用活性炭在77K的吸附等温线如图1所示，废弃味精用活性炭原料扫描电镜图如图2所示，再生废弃味精用活性炭扫描电镜图如图3所示。从图1中的数据可以算废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为38mg/g，炭化料总孔体积为0.517ml/g，其平均孔径为9.32nm；再生得到的再生废弃味精用活性炭的BET比表面积达到1153m2/g，其总孔体积为1.21ml/g，其平均孔径为9.32nm。
实施例2
该超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其具体步骤如下：将10g废弃味精用活性炭（废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为30mg/g）在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中（控制搅拌速度为180rpm），当温度升至750℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为1.5ml/min，通入15min后关闭微波炉，通入氮气（氮气的流速为350ml/min）直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
经上述步骤得到的再生废弃味精用活性炭的亚甲基蓝值为174mg/g，再生得率为60.82%。
实施例3
该超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其具体步骤如下：将10g废弃味精用活性炭（废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为45mg/g）在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中（控制搅拌速度为210rpm），当温度升至800℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为2ml/min，通入10min后关闭微波炉，通入氮气（氮气的流速为400ml/min）直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
经上述步骤得到的再生废弃味精用活性炭的亚甲基蓝值为184.5mg/g，再生得率为55.93%。
实施例4
该超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其具体步骤如下：将10g废弃味精用活性炭（废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为41mg/g）在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中（控制搅拌速度为170rpm），当温度升至800℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为3ml/min，通入15min后关闭微波炉，通入氮气（氮气的流速为300ml/min）直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
经上述步骤得到的再生废弃味精用活性炭的亚甲基蓝值为178.5mg/g，再生得率为51.74%。
实施例5
该超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其具体步骤如下：将10g废弃味精用活性炭（废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为38mg/g）在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中（控制搅拌速度为190rpm），当温度升至720℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为2ml/min，通入5min后关闭微波炉，通入氮气（氮气的流速为250ml/min）直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
经上述步骤得到的再生废弃味精用活性炭的亚甲基蓝值为160.5mg/g，再生得率为69.51%。
实施例6
该超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其具体步骤如下：将10g废弃味精用活性炭（废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为40mg/g）在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中（控制搅拌速度为220rpm），当温度升至760℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为2ml/min，通入20min后关闭微波炉，通入氮气（氮气的流速为350ml/min）直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
经上述步骤得到的再生废弃味精用活性炭的亚甲基蓝值为171mg/g，再生得率为53.67%。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其特征在于具体步骤如下：将废弃味精用活性炭在温度为105±0.5℃下干燥1.5h，冷却至室温后置于带有搅拌器的微波炉中，当温度升至700℃～800℃时打开超声波喷雾装置并调节常温水雾流速为1～3ml/min，通入5～20min后关闭微波炉，通入氮气直至冷却到室温，得到再生废弃味精用活性炭。
2.根据权利要求1所述的超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法，其特征在于：所述废弃味精用活性炭的比表面积为318.2m2/g，亚甲基蓝值为30～45mg/g。
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