CN108654584B

CN108654584B - 一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法

Info

Publication number: CN108654584B
Application number: CN201810565623.1A
Authority: CN
Inventors: 严留新; 汤浩; 张海娟; 陈年海
Original assignee: Sino High China Co ltd
Current assignee: Sino High China Co ltd
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2038-06-04
Also published as: CN108654584A

Abstract

本发明涉及一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法，属于精细化工领域。本发明提供的羟基酮脱色用活性炭的再生方法，它包括以下步骤：将吸附有羟基酮的废活性炭加入溶液中，在溶液温度20～120℃，超声功率为60～260W时进行超声处理；超声处理后得到的混合物过滤分离，滤饼经过渡金属配合物水溶液浸渍后，采用200～350℃的热氮气干燥后得到再生的活性炭。本发明再生的活性炭回收率较高，均在80％以上，再生时间短，超声功率低，且能够回收部分羟基酮产品，回收率高达50％，回收后的活性炭可再次作为脱色活性炭使用。

Description

一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种活性炭再生的方法，尤其涉及一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法。

背景技术

活性炭具有极为发达的内部孔隙结构和较大的比表面积，吸附能力强，能有效吸附气体、胶态固体及有机色素等物质，其来源相对易得，成本相对低廉，是一种最常用的吸附剂之一，广泛应用于食品、化学、环境保护等众多领域。

随着活性炭的应用范围日趋广泛，消耗量也迅速增加，应用过程中产生的废活性炭量多，占地面积大。如不回收活化再利用的话，不仅会对资源造成一种浪费，同时还会对环境造成二次污染。因此，无论从经济还是环保的角度考虑，推广活性炭再生都很有必要。

所谓活性炭再生，是指用物理、化学或生物化学等方法在不破坏活性炭原有结构的前提下，将吸附于活性炭孔隙的吸附质予以去除，恢复其吸附性能，达到重复使用的目的。

活性炭的再生可通过吸附质的脱附和分解两种方式进行。目前，活性炭的再生技术通常有：热再生法、溶剂再生法、生物再生法、催化湿式氧化法、电化学再生法、超声波再生法等。采用何种再生方法，主要取决于活性炭的类型和被吸附物质的性质。

超声波是指振动频率较高的物体在介质中所产生的弹性波，其频率范围为20kHz～500MHz，在溶液中以一种球面波的形式传递。超声波作用可以使吸附剂和吸附质之间的物理结合减弱。在水溶液中，由于超声波的作用产生了高能的“空化泡”，“空化泡”在溶液中不断长大，爆裂成小气泡，并在这些小气泡内部和界面产生局部高温、高压，导致了H₂O分裂成·OH自由基，同时产生的高压冲击波作用在吸附剂表面，使有机污染物质通过热解和氧化作用得到有效的分离。

过渡金属配合物作为一种有效的催化剂，在光或热的作用下，可以有效分解有机物成小分子物质。

羟基酮类一般为白色结晶粉末状化学物质，反应釜生产出的砖红色羟基酮需要使用活性炭吸附有机杂质和副产物进行进一步脱色和提纯，若能够将吸附饱和后的活性炭再生且能够回收部分羟基酮，则可以大大降低生产成本，同时减少资源浪费。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法。

本发明的技术方案如下：

一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法，它包括以下步骤：

(1)将吸附有羟基酮的废活性炭加入溶剂中，在温度20～120℃、功率为60～260W时进行超声处理；

(2)超声处理后得到的混合物过滤分离，滤饼经过渡金属配合物水溶液浸渍后，采用200～350℃的热氮气干燥后得到再生的活性炭。

本发明提供的吸附有羟基酮的废活性炭包括以下重量份的组分：挥发性成分30～50％，炭粉30～50％，羟基酮10～30％。

在一种优选方案中，本发明提供的吸附有羟基酮的废活性炭为在羟基酮生产过程中脱色后的废活性炭，其中挥发性成分为40％，炭粉为40％，羟基酮为20％。

在一种更优选方案中，羟基酮为4-羟基二苯甲酮、2,4'-二羟基二苯甲酮、3,4'-二羟基二苯甲酮或4,4'-二羟基二苯甲酮。

本发明所使用的溶剂为蒸馏水、无水乙醇或乙醇水溶液。

进一步的，乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为10～75％，优选为10～50％，更优选为10～35％。具体的，乙醇水溶液中乙醇与水的体积比可以为15％、20％、25％、30％、32％、35％、40％、50％、60％或75％。

本发明超声处理的温度为20～120℃，优选为30～90℃，具体而言，超声处理的温度可以为30℃、35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃或90℃。

本发明超声处理的功率为60～260W，优选为80～220W，更优选为160～200W，具体的，超声处理的功率为120W、150W、160W、170W、180W、190W或200W。

本发明超声处理的时间为20～200s，优选为90～120s。具体而言，超声处理的时间为80s、90s、100s、110s、120s、140s、160s、180s或200s。

超声结束后的活性炭滤饼在过渡金属配合物水溶液中浸渍后，过渡金属配合物被活性炭吸附，在下一步干燥过程中将被吸附的杂质催化分解成小分子化合物。

在一种优选方案中，在步骤(2)中采用的过渡金属配合物为Ti配位化合物、Zr配位化合物或Ni配位化合物。

进一步的，在发明采用的Ti配位化合物可以但不局限于为(NH₄)₂TiCl₂、二氯二茂钛或[Ti(O₂)(OH₂)₄]²⁺中一种或几种，其他任何不影响本发明效果的Ti配位化合物都可以采用。

进一步的，在发明采用的Zr配位化合物可以但不局限于为苯甲酸单茂锆、邻氯苯甲酸单茂锆或两者的组合物，其他任何不影响本发明效果的Zr配位化合物都可以采用。

更进一步的，在发明采用的Ni配位化合物可以但不局限于为[Ni(NH₃)]²⁺Cl₂、NH₄[NiCl₄]^-或氯化-(1,4,8,11-四氮杂环十四-1,3,8,10-四烯)合镍中的一种或几种，其他任何不影响本发明效果的Ni配位化合物都可以采用。

在一种方案中，在步骤(2)中过渡金属配合物质量浓度为0.1～3.0％，优选为0.5～1.0％。具体的，过渡金属配合物质量浓度可以为0.1％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.1％、1.5％、2.0％或3.0％。

在本发明中，超声结束后的活性炭滤饼采用过渡金属配合物浸渍后，在其他条件的配合情况下，活性炭回收率高、再生方法简单，被吸附的有机杂质在过渡金属配合物的作用下分解成小分子物质，随着氮气一起从活性炭中逸出，能够使脱色用活性炭上的吸附质有效脱附，低能耗、无污染且能回收部分羟基酮，提高了经济效益，能耗低且绿色无污染，易于推广实施。

进一步的，在步骤(2)中浸渍时间为20～100min，优选为30～60min。

更进一步的，步骤(2)过滤后得到滤饼采用220～300℃的热氮气干燥20～120min，在一种优选方案中，热氮气干燥时间为20～120min。

本发明针对羟基酮生产过程中脱色用活性炭的回收再利用问题提供一种再生方法，该方法能够使脱色用活性炭上的吸附质有效脱附，低能耗、无污染且能回收部分羟基酮。

采用本发明的技术方案，优势如下：

(1)本发明的活性炭回收率高。

(2)本发明可以回收部分羟基酮产品，提高了经济效益。

(3)本发明再生方法简单，再生效率高，能耗低且绿色无污染，易于推广实施。

(4)再生活性炭的脱色性能良好。

本发明再生的活性炭回收率较高，均在80％以上，再生时间短，超声功率低，且能够回收部分羟基酮产品，回收率高达50％，回收后的活性炭可再次作为脱色活性炭使用，所以本方法较适合作为羟基酮脱色用活性炭再生方法。

具体实施方式

通过以下实施例对本发明的一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法作进一步的说明，但这些实施例不对本发明构成任何限制。

实施例1：

称取50g脱色后废弃活性炭并量取800mL蒸馏水(置于1000mL三口烧瓶中，在电磁搅拌加热器上边搅拌边加热至30℃，温度到达30℃后，维持体系温度不变，继续搅拌30min，到达约定时间后，把上述体系移置于超声发生装置内，设定超声功率为200w，超声时间为90s，开启超声发射装置。超声结束后，过滤得到再生活性炭滤饼与含有4-羟基二苯甲酮的水溶液，水溶液静置结晶，过滤分离得到4-羟基二苯甲酮；滤饼在含有Ti的配位化合物水溶液(二氯二茂钛，1％质量浓度)中浸渍半小时，过滤分离出活性炭；滤饼采用250℃的热氮气干燥30分钟，在干燥过程中，由于催化剂的作用吸附的有机杂质被分解成小分子化合物，随着氮气一起从活性炭中逸出。活性炭在活性炭回收率95％；碘吸附值400mg/g，亚甲基蓝吸附值7mL；4-羟基二苯甲酮回收率20％。

实施例2：

称取50g脱色后废弃活性炭和量取800mL乙醇水(15v/v％)置于1000mL三口烧瓶中，在电磁搅拌加热器上边搅拌边加热至90℃，温度到达90℃后，维持体系温度不变，继续搅拌30min，到达约定时间后，把上述体系移置于超声发生装置内，设定超声功率为200w，超声时间为120s，开启超声发射装置。超声结束后，过滤得到再生活性炭滤饼与含有4-羟基二苯甲酮的混合溶液，溶液静置结晶，过滤分离得到4-羟基二苯甲酮；滤饼在含有Zr的配位化合物水溶液(苯甲酸单茂锆，0.5％质量浓度)中浸渍一小时，过滤分离出活性炭；滤饼采用220℃的热氮气干燥60分钟，在干燥过程中，由于催化剂的作用吸附的有机杂质被分解成小分子化合物，随着氮气一起从活性炭中逸出。活性炭回收率90％，碘吸附值750mg/g，亚甲基蓝吸附值10mL；4-羟基二苯甲酮回收率50％。

实施例3：

称取50g脱色后废弃活性炭并量取800mL乙醇水(30v/v％，)置于1000mL三口烧瓶中，在电磁搅拌加热器上边搅拌边加热至60℃，温度到达60℃后，维持体系温度不变，继续搅拌30min，到达约定时间后，把上述体系移置于超声发生装置内，设定超声功率为180w，超声时间为120s，开启超声发射装置。超声结束后，过滤得到再生活性炭滤饼与含有2,4'-二羟基二苯甲酮的混合溶液，溶液静置结晶，过滤分离得2,4'-二羟基二苯甲酮；滤饼在含有Ni的配位化合物水溶液(氯化-(1,4,8,11-四氮杂环十四-1,3,8,10-四烯)合镍，0.5％质量浓度)中浸渍45分钟，过滤分离出活性炭；滤饼采用300℃的热氮气干燥20分钟，在干燥过程中，由于催化剂的作用吸附的有机杂质被分解成小分子化合物，随着氮气一起从活性炭中逸出。活性炭回收率90％，碘吸附值700mg/g，亚甲基蓝吸附值9mL；2,4'-二羟基二苯甲酮回收率20％。

比较例1：

实施例1中将蒸馏水换为乙醇水溶液(75v/v％)，所得活性炭回收率90％，碘吸附值600mg/g，亚甲基蓝吸附值8mL；4-羟基二苯甲酮回收率0％。

比较例2：

实施例2中将超声功率由200w调整为150w，所得活性炭回收率85％，碘吸附值700mg/g，亚甲基蓝吸附值10mL；4-羟基二苯甲酮回收率50％。

比较例3：

实施例2中将温度由90℃调整为30℃，所得活性炭回收率80％，碘吸附值500mg/g，亚甲基蓝吸附值7mL；4-羟基二苯甲酮回收率20％。

比较例4：

实施例3中将乙醇水溶液浓度由30％调整为50v/v％，所得活性炭回收率85％，碘吸附值600mg/g，亚甲基蓝吸附值8mL；2,4'-二羟基二苯甲酮回收率0％。

实施例4：性能检测

现将实施例1-3和比较例1-4得到的活性炭的性能测定结果呈现在表1中，从表1可以看出本发明再生的活性炭回收率较高，均在80％以上，再生时间短，超声功率低，且能够回收部分羟基酮产品，回收率高达50％，回收后的活性炭可再次作为脱色活性炭使用，所以本方法较适合作为羟基酮脱色用活性炭再生方法。

表1本发明处理得到的活性炭的性质及羟基酮回收率

Claims

1.一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）将吸附有羟基酮的废活性炭加入蒸馏水或体积比为10~35%乙醇水溶液中，在温度30~90℃、功率为160~200W 时进行超声处理90~120s；所述吸附有羟基酮的废活性炭包括以下重量份的组分：挥发性成分30~50%，炭粉30~50%，羟基酮10~30%；所述羟基酮为4-羟基二苯甲酮或2,4'-二羟基二苯甲酮；

（2）超声处理后得到的混合物过滤分离，滤饼经过渡金属配合物水溶液浸渍后，采用220~300℃的热氮气干燥后得到再生的活性炭，过滤分离后得到的滤液重结晶得到羟基酮；所述过渡金属配合物为二氯二茂钛、苯甲酸单茂锆或氯化-(1,4,8,11-四氮杂环十四-1,3,8,10-四烯)合镍。

2.根据权利要求1所述的羟基酮脱色用活性炭的再生方法，其特征在于，在步骤（2）中所述过渡金属配合物质量浓度为0.1~3.0%。

3.根据权利要求2所述的羟基酮脱色用活性炭的再生方法，其特征在于，在步骤（2）中所述过渡金属配合物质量浓度为0.5~1.0%。

4.根据权利要求1所述的羟基酮脱色用活性炭的再生方法，其特征在于，在步骤（2）中浸渍时间为30~60min。

5.根据权利要求1所述的羟基酮脱色用活性炭的再生方法，其特征在于，在步骤（2）中热氮气干燥时间为20~120min。