CN111534341B - 一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法 - Google Patents

一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废物处理和资源化利用领域，公开了一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：将废活性炭、废有机溶剂混合，磨粉制成有机溶剂的活性炭浆料；将有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂混合，磨制成多源合成浆料；将多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气。本发明的处置方法能有效避免废活性炭和废有机溶剂处理过程中有害物质向环境逃逸，并能防止产生二次污染，实现废活性炭和废有机溶剂的无害化处理。

Description

一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法
技术领域
本发明涉及废物处理和资源化利用领域，尤其涉及一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法。
背景技术
活性炭是碳质材料中结构、性能均比较特殊的材料，它比表面积大、孔隙众多，表面存在丰富的含氧官能团，得益于这种独特的物化性质，通常作为吸附剂，在能源开发、生产制造及“三废”处理等领域发挥着重要的作用。经多次再生后的活性炭活性降低，难以再回收利用，被列为危险废物（HW49）。有机溶剂（酚类、醛类、酮类、酯类、醇类等）因优异的清洗或萃取功能，在医药、化工及服装行业大量运用，经使用后产生的废有机溶剂难以实现清洁回收，也被列为危险废物进行管理（HW06）。
废活性炭只能通过焚烧或深度填埋进行处置，焚烧过程废弃活性炭中含有的硫、氯、碳、磷等元素会通过与氧气的结合而产生大量对人体有害的物质填埋则会对土壤、地下水源造成影响，特别是其中的重金属，将会长期保留，从而加剧危害的延续性。而废有机溶剂通过固化填埋、焚烧、蒸馏及减压蒸馏等处置手段也难以实现处置过程的无害化，不可避免产生二次污染。因此如何实现废活性炭和废有机溶剂的无害化资源利用，实现清洁化、无害化甚至资源化利用是摆在环保行业一道难题。
公开号为CN109135854A的中国专利文献公开了一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：（1）有机废液送入配制釜内，加碱调节有机废液的pH值＞8，加入工业用水、制浆添加剂和灰水分散剂搅拌均匀后，得到均匀的制浆液体；（2）煤和废活性炭分别经粉碎、计量后送入棒磨机，向棒磨机内加入步骤（1）所得制浆液体，启动棒磨机进行制浆，得到水煤浆产品。该方法利用废活性炭和有机废液制备水煤浆，可充分利用废活性炭的高碳含量和有机废液的水分，减少制浆煤粉和水的用量，但它存在以下问题：在粉碎过程中，废活性炭中吸附的气态、液态及金属类挥发性有害物质会向环境逃逸，造成环境污染。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法。该方法能有效避免废活性炭和废有机溶剂处理过程中有害物质向环境逃逸，并能防止产生二次污染，实现废活性炭和废有机溶剂的无害化处理。
本发明的具体技术方案为：
一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：
（1）将废活性炭、废有机溶剂混合，磨粉制成有机溶剂的活性炭浆料；
（2）将步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂混合，磨制成多源合成浆料；
（3）将步骤（2）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气。
本发明利用废活性炭和废有机溶剂制备多源合成浆料（即水煤浆），再在水煤浆气化炉内经剧烈的氧化还原反应转化成合成气，实现了废活性炭和废有机溶剂的协同无害化处理和资源化利用，解决了废活性炭和废有机溶剂处置过程中易造成二次污染、规模有限、工艺复杂、能耗高产出低的行业痛点。并且，本发明利用活性炭的高碳含量，能减少水煤浆制备过程中煤的用量，在实现废物利用的同时降低生产成本；同时，通过将活性炭与废有机溶剂混合后磨粉，能使废活性炭吸附的气态、液态及金属类挥发性有害物质被废有机溶剂吸收，避免了磨粉过程中有害物质向环境逃逸。
本发明的处置方法所适用的废活性炭和废有机溶剂范围相当广泛。废活性炭可为医药、化工、服装、电镀、市政等行业用到的各种液相吸附类活性炭和气相吸附类活性炭，也包括经多次再生后无法回收的各类废弃活性炭。废有机溶剂为医药、化工、机械加工及服装行业大量运用的有机溶剂（包括酚类、醛类、酮类、酯类、醇类等），也包括经蒸馏或减压蒸馏等处置手段无法回收利用的废弃有机溶剂。
作为优选，步骤（2）中，所述水煤浆添加剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐和木质素磺酸盐中的至少一种。
上述聚羧酸盐即（甲基）丙烯酸酯与（甲基）丙烯酸盐的共聚物。
作为优选，步骤（2）中，所述有机溶剂的活性炭浆料、煤和水煤浆添加剂的质量比为（0.05~∞）：1：（0.003~0.005）。
作为优选，所述废活性炭中包括至少吸附有甲醛合次硫酸氢钠的活性炭和至少吸附有甲醛的活性炭；步骤（1）中，将废活性炭和废有机溶剂预处理后再进行磨粉，具体步骤如下：
（1.1）将至少吸附有甲醛合次硫酸氢钠的废活性炭、废有机溶剂和木质素磺酸盐送至密闭反应釜中，滴加酸液将混合液调节至酸性，在40~80℃下反应0.25~1h；
（1.2）滴加碱液将混合液的pH值调节至9.0~11.0，在70~85℃下反应1.5~2h；
（1.3）将至少吸附有甲醛的活性炭送至密闭反应釜中，在70~80℃下反应3~4h，即完成废活性炭和废有机溶剂的预处理；
（1.4）将步骤（1.3）中预处理后的废活性炭和废有机溶剂与剩余废活性炭混合，磨粉制成有机溶剂的活性炭浆料。
木质素磺酸盐能吸附在煤粒表面，改变煤粒表面的亲水性，增强空间位阻和静电斥力，从而促使煤粒均匀地分散在水中，防止团聚，因此，木质素磺酸盐是一种常用的水煤浆分散剂。本发明中所用的废活性炭也是非极性物质，木质素磺酸盐同样能作为活性炭的分散剂。不过，工业木质素磺酸盐的活性不高，对煤粒和活性炭的分散作用有限，因而需要通过改性提高其性能。
本发明通过磺甲基化缩合改性来提高木质素磺酸钠对煤粒和活性炭的分散作用：
（1）磺甲基化：甲醛合次硫酸氢钠俗称吊白块，常在印染工业中作拔染剂、拔色剂、还原剂使用，或用作丁苯橡胶和合成树脂活化剂，也用于一些有机物的脱色和漂白。由于其对人体有严重的毒副作用，且遇热、遇酸易分解产生易燃、有毒的甲醛气体，存在很大的安全隐患。在活性炭处理印染废水的过程中，甲醛合次硫酸氢钠也能被吸附到活性炭上，本发明利用此类吸附有甲醛合次硫酸氢钠的废活性炭对木质素磺酸盐进行磺甲基化改性。甲醛合次硫酸氢钠遇酸即分解成甲醛和二氧化硫，甲醛和二氧化硫再结合成羟甲基磺酸；而后羟甲基磺酸在碱性条件下与木质素磺酸盐反应，木质素磺酸盐苯环或侧链上的氢、羟基、甲氧基等基团被碱金属磺甲基团（-CH2SO3M）取代。一方面，磺甲基化能提高木质素磺酸盐的磺化度，增加其亲水基团数量，使其在水表面的排列更加紧密、规整，从而降低水的表面张力，提高其对煤粒和活性炭的分散作用；另一方面，磺甲基化能增大木质素磺酸盐的分子量，有利于其在煤粒和活性炭表面形成多点吸附，增强煤粒、活性炭之间的空间位阻和静电斥力，促进煤粒和活性炭的分散。
（2）缩合：木质素中的醛基、酚羟基、醇羟基等基团能与甲醛发生缩合反应，使木质素磺酸盐的分子量进一步增大，在煤粒和活性炭表面形成较厚的吸附层，从而增强煤粒、活性炭之间的空间位阻和静电斥力，促进煤粒和活性炭的分散。
本发明中的改性剂均来自废活性炭，在实现废弃物的无害化处理的同时，能实现其资源化利用，降低原料成本。
作为优选，所述木质素磺酸盐的制备过程如下：在亚硫酸盐制浆废液中滴加碱液，调节混合液的pH至9.0~11.5；在85~95℃下反应1.5~2h后，过滤，将滤液浓缩、冷却结晶，即获得木质素磺酸盐。
利用亚硫酸盐制浆废液制备成木质素磺酸盐，不仅能实现制浆废液的无害化处理，还能充分利用其中的木质素和亚硫酸盐，降低水煤浆制备过程中的原料成本。
作为优选，所述废有机溶剂中含有C4~C8的端羟基一元直链醇。
木质素磺酸盐分子量的增加有利于其在煤粒和活性炭表面的吸附，从而提高其对煤粒和活性炭的分散作用，但同时也会造成分子链之间互相缠结、聚集，影响分散作用。端羟基一元直链醇的非极性端能插入到木质素磺酸盐聚集体的碳氢疏水核中，而极性端分布于聚集体表面，使聚集体解聚。端羟基一元直链醇是废有机溶剂中的常见成分，本发明利用废有机溶剂中的端羟基一元直链醇即可达到上述目的，通过废弃物的充分利用来获得性能更好的多源合成浆料，提高合成气中有效气（CO和H2）的比例。此外，需要注意的是，为了获得较佳的技术效果，发明人发现需要对端羟基一元直链醇的碳链长度也进行优化限定，原因在于若碳链太短则会由于“够不着”而难以起到上述解聚效果，而若碳链过长则会导致端羟基一元直链醇分子的流动性降低，反而增加体系粘度。
作为优选，步骤（1）中，在废活性炭和废有机溶剂中加入水和/或工业废水，至固含量为15~65wt%，获得的有机溶剂的活性炭浆料的粘度为100~1500mPa.s。
作为优选，步骤（1）中，所述废活性炭与废有机溶剂的质量比为100:（55~500）。
作为优选，步骤（2）中，在有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂中加入水和/或工业废水，至固含量为45~75wt%，获得的多源合成浆料的粘度为200~2200mPa.s。
作为优选，步骤（3）中，所述多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为0.7~1.4。
作为优选，步骤（3）中，气化炉内的温度为1150~1600℃，压力为1~8.6MPa。
作为优选，步骤（3）中，获得的合成气经洗涤、除尘后制备成化工、燃气行业所需物质；和/或步骤（3）中，获得的液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣；和/或步骤（3）中，气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，在步骤（1）中与废活性炭和废有机溶剂一起磨制成有机溶剂的活性炭浆料，或者在步骤（2）中与步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂一起磨制成多源合成浆料。
通过将合成气制成化工、燃气行业所需物质（如甲醇等），将液态熔渣转变成玻璃态灰渣，各种有害物质被固化在玻璃态灰渣中，并将气化炉中产生的废水返回到多源合成浆料制备系统中，能够在真正意义上实现废活性炭和非有机物的无害化处理，避免产生二次污染，并充分发挥废活性炭和废有机溶剂的价值，实现废弃物的资源化利用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）清洁环保，废活性炭中吸附的有害物质不会向环境逃逸，且不会产生二次污染；
（2）能充分利用废活性炭和废有机溶剂中的有效成分，实现废弃物的资源化利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：
（1）将废活性炭、废有机溶剂按100:（55~500）的质量比混合，加入水和/或工业废水至固含量为15~65wt%，磨粉制成粘度为100~1500mPa.s的有机溶剂的活性炭浆料；
（2）将步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂按（0.05~∞）：1：（0.003~0.005）的质量比混合，加入水和/或工业废水至固含量为45~75wt%，磨制成粘度为200~2200mPa.s的多源合成浆料；其中，水煤浆添加剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐和木质素磺酸盐中的至少一种；
（3）将步骤（2）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，在温度1150~1600℃、压力1~8.6MPa条件下，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气；其中，多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为0.7~1.4；
（4）获得的合成气经洗涤、除尘后制备成化工、燃气行业所需物质；获得的液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣；气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，在步骤（1）中与废活性炭和废有机溶剂一起磨制成有机溶剂的活性炭浆料，或者在步骤（2）中与步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂一起磨制成多源合成浆料。
可选地，所述废活性炭中包括至少吸附有甲醛合次硫酸氢钠的活性炭和至少吸附有甲醛的活性炭；步骤（1）中，将废活性炭和废有机溶剂预处理后再进行磨粉，具体步骤如下：
（1.1）将至少吸附有甲醛合次硫酸氢钠的废活性炭、废有机溶剂和木质素磺酸盐送至密闭反应釜中，滴加酸液将混合液调节至酸性，在40~80℃下反应0.25~1h；
（1.2）滴加碱液将混合液的pH值调节至9.0~11.0，在70~85℃下反应1.5~2h；
（1.3）将至少吸附有甲醛的活性炭送至密闭反应釜中，在70~80℃下反应3~4h，即完成废活性炭和废有机溶剂的预处理；
（1.4）将步骤（1.3）中预处理后的废活性炭和废有机溶剂与剩余废活性炭混合，磨粉制成有机溶剂的活性炭浆料。
可选地，所述木质素磺酸盐的制备过程如下：在亚硫酸盐制浆废液中滴加碱液，调节混合液的pH至9.0~11.5；在85~95℃下反应1.5~2h后，过滤，将滤液浓缩、冷却结晶，即获得木质素磺酸盐。
可选地，所述废有机溶剂中含有C4~C8的端羟基一元直链醇。
实施例1
一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：
（1）制备木质素磺酸钠：在亚硫酸盐制浆废液中滴加碱液，调节混合液的pH至10；在90℃下反应2h后，过滤，将滤液浓缩、冷却结晶，即获得木质素磺酸钠；
（2）将电镀行业产生的废活性炭、石油溶剂油废有机溶剂按100:100的质量比送至球磨机中，加入水或工业废水至固含量为51wt%，磨粉制成粘度为400mPa.s的有机溶剂的活性炭浆料；
（3）将步骤（2）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、步骤（1）制得的木质素磺酸钠按50:1:0.005的质量比送至棒磨机中，加入水或工业废水至固含量为62wt%，磨制成粘度为900mPa.s的多源合成浆料（即水煤浆）；
（3）将步骤（3）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，在温度1500℃、压力5MPa条件下，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气；其中，多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为1；
（4）获得的合成气经洗涤、除尘后，进入合成氨变换工序，用于合成氨气；获得液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣，排出气化炉；气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，加入步骤（2）的球磨机中，与废活性炭和废有机溶剂一起磨制成有机溶剂的活性炭浆料。
实施例2
一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：
（1）将阿司匹林生产过程中产生的废活性炭和废有机溶剂按100:150的质量比送至球磨机中，加入水或工业废水至固含量为41wt%，磨粉制成粘度为300mPa.s的有机溶剂的活性炭浆料；
（2）将步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、萘磺酸钠甲醛缩合物按20:1:0.004的质量比送至棒磨机中，加入水或工业废水至固含量为60wt%，磨制成粘度为800mPa.s的多源合成浆料（即水煤浆）；
（3）将步骤（2）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，在温度1150℃、压力4MPa条件下，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气；其中，多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为1.05；
（4）获得的合成气经洗涤、除尘后，进入煤制甲醇变换工序，用于制备甲醇；获得的液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣，排出气化炉；气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，加入步骤（2）的棒磨机中，与步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂一起磨制成多源合成浆料。
实施例3
一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：
（1）将油墨生产过程中产生的废活性炭、木业涂装过程中产生的废有机溶剂按100:200的质量比送至球磨机中，加入水或工业废水至固含量为35wt%，磨粉制成粘度为330mPa.s的有机溶剂的活性炭浆料；
（2）将步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、聚羧酸钠按1:1:0.003的质量比送至棒磨机中，加入水或工业废水至固含量为58wt%，磨制成粘度为820mPa.s的多源合成浆料（即水煤浆）；上述聚羧酸钠为甲基丙烯酸与丙烯酸钠的共聚物；
（3）将步骤（2）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，在温度1600℃、压力8.6MPa条件下，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气；其中，多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为0.98；
（4）获得的合成气经洗涤、除尘后，进入煤制甲醇变换工序，用于制备甲醇；获得的液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣，排出气化炉；气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，加入步骤（1）的球磨机中，与废活性炭和废有机溶剂一起磨制成有机溶剂的活性炭浆料。
实施例4
一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：
（1）制备木质素磺酸钠：在亚硫酸盐制浆废液中滴加碱液，调节混合液的pH至10；在90℃下反应2h后，过滤，将滤液浓缩、冷却结晶，即获得木质素磺酸钠；
（2）废活性炭选用处理过印染废水后吸附有甲醛合次硫酸氢钠的活性炭，以及吸附有甲醛的活性炭，两种活性炭的质量比为1:1；废有机溶剂选用含正丁醇的1,4-丁二醇生产废液，以及不含端羟基一元直链醇的石油溶剂油的混合液，两种有机溶剂的质量比为1:3；对废活性炭、废有机溶剂进行预处理：
（2.1）将吸附有甲醛合次硫酸氢钠的废活性炭、废有机溶剂和步骤（1）获得的木质素磺酸钠按50:100:0.02的质量比送至密闭反应釜中，滴加盐酸，将混合液调节至酸性，在70℃下反应0.5h；
（2.2）滴加氢氧化钠溶液，将混合液的pH值调节至10.5，在70℃下反应2h；
（2.3）将吸附有甲醛的活性炭送至反应釜中，在70℃下反应3.5h；其中，吸附有甲醛的活性炭添加量与吸附有甲醛合次硫酸氢钠的废活性炭的添加量相同；
（3）将步骤（2）预处理后的废活性炭和废有机溶剂送至球磨机中，加入水或工业废水至固含量为51wt%，磨粉制成粘度为400mPa.s的有机溶剂的活性炭浆料；
（4）将步骤（3）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤按50:1的质量比送至棒磨机中，加入水或工业废水至固含量为62wt%，磨制成粘度为900mPa.s的多源合成浆料（即水煤浆）；
（5）将步骤（4）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，在温度1500℃、压力5MPa条件下，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气；其中，多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为1；
（6）获得的合成气经洗涤、除尘后，进入合成氨变换工序，用于合成氨气；获得的液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣，排出气化炉；气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，加入步骤（3）的球磨机中，与废活性炭和废有机溶剂一起磨制成有机溶剂的活性炭浆料。
实施例5
一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，包括以下步骤：
（1）制备木质素磺酸钠：在亚硫酸盐制浆废液中滴加碱液，调节混合液的pH至10；在90℃下反应2h后，过滤，将滤液浓缩、冷却结晶，即获得木质素磺酸钠；
（2）废活性炭选用处理过印染废水后吸附有甲醛合次硫酸氢钠的活性炭，以及吸附有甲醛的活性炭，两种活性炭的质量比为1:1；废有机溶剂选用不含端羟基一元直链醇的石油溶剂油；对废活性炭、废有机溶剂进行预处理：
（2.1）将吸附有甲醛合次硫酸氢钠的废活性炭、废有机溶剂和步骤（1）获得的木质素磺酸钠按50:100:0.02的质量比送至密闭反应釜中，滴加盐酸，将混合液调节至酸性，在70℃下反应0.5h；
（2.2）滴加氢氧化钠溶液，将混合液的pH值调节至10.5，在70℃下反应2h；
（2.3）将吸附有甲醛的活性炭送至反应釜中，在70℃下反应3.5h；其中，吸附有甲醛的活性炭添加量与吸附有甲醛合次硫酸氢钠的废活性炭的添加量相同；
（3）将步骤（2）预处理后的废活性炭和废有机溶剂送至球磨机中，加入水或工业废水至固含量为51wt%，磨粉制成粘度为400mPa.s的有机溶剂的活性炭浆料；
（4）将步骤（3）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤按50:1的质量比送至棒磨机中，加入水或工业废水至固含量为62wt%，磨制成粘度为900mPa.s的多源合成浆料（即水煤浆）；
（5）将步骤（4）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，在温度1500℃、压力5MPa条件下，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气；其中，多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为1；
（6）获得的合成气经洗涤、除尘后，进入合成氨变换工序，用于合成氨气；获得的液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣，排出气化炉；气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，加入步骤（3）的球磨机中，与废活性炭和废有机溶剂一起磨制成有机溶剂的活性炭浆料。
测量实施例1~5中获得的多源合成浆料的表观粘度，评价其流动性和稳定性，并测量最终获得的合成气中有效气的比例（即CO和H2的体积分率），结果见表1。
流动性的评价分为A~E五个等级，标准如下：
A——流动性好，流动迅速且连续；
B——流动性较好，流动较迅速且连续；
C——流动性一般，流动速度一般且偶尔出现不连续的状况；
D——流动性较差，流动较慢且出现不连续的状况较频繁；
E——流动性差，流动很慢或不能流动。
稳定性的评价方法如下：
在5mL磨口量筒中倒入5mL水煤浆，盖上磨口塞，静置一段时间后，通过插棒实验的落棒情况判断水煤浆是否产生沉淀。若玻璃棒能够迅速自由落棒到底，则说明水煤浆的未产生沉淀；若稍用力能够将玻璃棒插到底，则说明水煤浆产生了软沉淀；若用力插棒玻璃棒仍不易到底，则说明体系产生了硬沉淀。根据水煤浆产生软沉淀是的静置天数，即可评估稳定性。
表1
表观粘度/mPa.s 流动性 稳定性 有效气比例/%
实施例1 900 B 静置1.2天后产生软沉淀 82.1
实施例2 800 A 静置6.5天后产生软沉淀 85.6
实施例3 820 A 静置7天后产生软沉淀 85.8
实施例4 900 A 静置8天后产生软沉淀 87.7
实施例5 900 A 静置7天后产生软沉淀 85.3
实施例5与实施例1的区别在于，实施例5中，选用吸附有甲醛合次硫酸氢钠的活性炭和吸附有甲醛的活性炭，以此对木质素磺酸钠进行磺甲基化缩合改性，而实施例1中则不对木质素磺酸钠进行磺甲基化缩合改性，两个实施例中木质素磺酸钠的用量相同，其他条件也均相同。从表1的数据来看，相较于实施例1而言，实施例5获得的水煤浆的流动性和稳定性较好，且最终获得的合成气中有效气的比例较大。推测原因可能是：一方面，磺甲基化能提高木质素磺酸钠的磺化度，增加其亲水基团数量，使其在水表面的排列更加紧密、规整，从而降低水的表面张力，提高其对煤粒和活性炭的分散作用；另一方面，磺甲基化缩合改性能增大木质素磺酸钠的分子量，有利于其在煤粒和活性炭表面形成多点吸附，增强煤粒、活性炭之间的空间位阻和静电斥力，促进煤粒和活性炭的分散。综上所述，磺甲基化缩合改性能防止煤粒和活性炭聚结，从而提高水煤浆的流动性和稳定性。水煤浆流动性的提高能使其更容易在管道中运输，稳定性的提高则能使其在运输过程中不产生固液分离，从而提高气化炉中有效气的产率。
实施例4与实施例5的区别在于，实施例4中使用的废有机溶剂中含有正丁醇，而实施例5中使用的废有机溶剂中则不含正丁醇。从表1的数据来看，相较于实施例5而言，实施例4获得的水煤浆的稳定性较好，且最终获得的合成气中有效气的比例较大。推测原因可能是：磺甲基化缩合改性的木质素磺酸钠，其分子链较长，分子链之间互相缠结、聚集，影响其对煤粒和活性炭的分散作用，而正丁醇的非极性端能插入到木质素磺酸钠聚集体的碳氢疏水核中，极性端分布于聚集体表面，使聚集体解聚，从而提高分散效果，提高水煤浆的稳定性和气化炉中有效气的产率。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将废活性炭和废有机溶剂制备成有机溶剂的活性炭浆料；所述废活性炭中包括至少吸附有甲醛合次硫酸氢钠的活性炭和至少吸附有甲醛的活性炭；所述废有机溶剂中含有C4~C8的端羟基一元直链醇；所述废活性炭与废有机溶剂的质量比为100:（55~500）；
具体步骤如下：
（1.1）将至少吸附有甲醛合次硫酸氢钠的活性炭、废有机溶剂和木质素磺酸盐送至密闭反应釜中，滴加酸液将混合液调节至酸性，在40~80℃下反应0.25~1h；
（1.2）滴加碱液将混合液的pH值调节至9.0~11.0，进行磺甲基化反应；
（1.3）将至少吸附有甲醛的活性炭送至密闭反应釜中，进行缩合反应，即完成废活性炭和废有机溶剂的预处理；
（1.4）将步骤（1.3）中预处理后的废活性炭和废有机溶剂与剩余废活性炭混合，磨粉制成有机溶剂的活性炭浆料；
（2）将步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂混合，磨制成多源合成浆料；
（3）将步骤（2）获得的多源合成浆料与氧气一起送入水煤浆气化炉中，反应生成液态熔渣和以H2、CO为主的合成气。
2.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于：
步骤（2）中，所述水煤浆添加剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐和木质素磺酸盐中的至少一种；和/或
步骤（2）中，所述有机溶剂的活性炭浆料、煤和水煤浆添加剂的质量比为（0.05~50）：1：（0.003~0.005）。
3.如权利要求1或2所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于，所述木质素磺酸盐的制备过程如下：在亚硫酸盐制浆废液中滴加碱液，调节混合液的pH至9.0~11.5；在85~95℃下反应1.5~2h后，过滤，将滤液浓缩、冷却结晶，即获得木质素磺酸盐。
4.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于，步骤（1.4）中，在废活性炭和废有机溶剂中加入水，至固含量为15~65wt%，获得的有机溶剂的活性炭浆料的粘度为100~1500mPa.s。
5.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于，步骤（1.4）中，在废活性炭和废有机溶剂中加入工业废水，至固含量为15~65wt%，获得的有机溶剂的活性炭浆料的粘度为100~1500mPa.s。
6.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于，步骤（2）中，在有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂中加入水，至固含量为45~75wt%，获得的多源合成浆料的粘度为200~2200mPa.s。
7.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于，步骤（2）中，在有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂中加入工业废水，至固含量为45~75wt%，获得的多源合成浆料的粘度为200~2200mPa.s。
8.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于：
步骤（3）中，所述多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的摩尔比为0.7~1.4；和/或
步骤（3）中，气化炉内的温度为1150~1600℃，压力为1~8.6MPa。
9.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用处置方法，其特征在于：
步骤（3）中，获得的合成气经洗涤、除尘后制备成化工行业所需物质；和/或
步骤（3）中，获得的液态熔渣经激冷后转变为玻璃态灰渣；和/或
步骤（3）中，气化炉内产生的废水经蒸氨、除色和生化处理后，在步骤（1）中与废活性炭和废有机溶剂一起磨制成有机溶剂的活性炭浆料，或者在步骤（2）中与步骤（1）获得的有机溶剂的活性炭浆料、煤、水煤浆添加剂一起磨制成多源合成浆料。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102452783A (zh) * 2010-11-03 2012-05-16 新奥科技发展有限公司 提高泥浆浓度的复合剂和提高泥浆浓度的方法
CN109135854A (zh) * 2018-11-09 2019-01-04 浙江工业大学 一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102452783A (zh) * 2010-11-03 2012-05-16 新奥科技发展有限公司 提高泥浆浓度的复合剂和提高泥浆浓度的方法
CN109135854A (zh) * 2018-11-09 2019-01-04 浙江工业大学 一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
改性木质素水煤浆分散剂的合成与应用;王青;《中国优秀硕博士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技I辑》;20090815(第08期);摘要，正文部分第1-46页 *
直链醇对木质素磺酸钠的聚集态和吸附特性的影响;邱学青等;《高分子学报》;20150120(第01期);第72-79页 *

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