CN1360970A - 作为新型解吸剂的表面活性剂及其活性炭解吸方法 - Google Patents
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Abstract
目前工业使用的活性炭解吸法,设备投资大、能耗高、解吸效果差、工人劳动强度高、有严重环境污染、解吸物与活性炭损失量大。本发明提供具有作为活性炭解吸剂新用途使用的一族表面活性剂,其特征是这种表面活性剂的分子结构中,同时具有至少一个亲水基团和亲油基团。本发明给出了醇类,阴离子表面活性剂,阳离子表面活性剂,两性表面活性剂及非离子表面活性剂五类12种表面活性剂,及由过滤,解吸,冲洗组成的活性炭解吸方法。具有简单、快速、操作容易、解吸率高、损失少、无环境污染、活性炭用后可再生使用等突出优点,适于工业应用。
Description
本发明涉及一族表面活性剂及其使用方法，确切的说是一种涉及在工业上可作解吸剂使用的一类表面活性剂族，及使用该族物质对产品进行解吸回收的一种简捷的活性炭解吸方法。
目前工业上使用的活性炭解吸方法，有加热法解吸和化学法解吸两种。加热法解吸是先经活性炭过滤，然后将过滤后的活性炭粉或活性炭纤维从过滤设备中卸出，再运至加热炉中进行解吸。此种方法不仅劳动强度大，在卸装中解吸料的损失大，且使设备周围的环境受到严重污染。由于在高温环境中活性炭内部结构有改变，造成部分活性炭孔隙堵塞，致使活性炭解吸率降低。而加热法解吸需要如盘式炉、鞍式炉、焖烧炉等高温解吸设备，投资大、能耗高、解吸效果差，工厂为保证回收物质的质量，所用活性炭一般都是一次性使用，造成了活性炭的极大浪费。化学解吸法，尽管所需解吸温度不高、不需用专门设备、可直接在现场操作，但是由于解吸剂与活性炭表面部分官能团的相互作用，破坏了活性炭的表面结构，也造成了活性炭解吸率的大幅度降低。所述的这两种工业方法，均属剧烈性解吸法，在解吸过程中不仅能造成对所吸附物质分子结构的破坏，使纯化、回收有用物质率降低，也影响了活性炭的回收和再利用。
本发明的目的在于：提供一种在工业上可作为活性炭解吸剂使用的一类表面活性剂族，及使用该族物质对工业产品进行解吸以回收活性炭或分离纯化目的产品的一种简捷的活性炭解吸方法。
表面活性剂目前在工业中的用途是润湿、乳化、分散、增溶、洗涤、起泡、消泡、匀染等，还没有作为活性炭解吸剂而在工业中使用。本发明提供了一类在工业上可作为活性炭解吸剂使用的表面活性剂族，该族物质的基本特征是在其分子结构中，至少同时具有一个亲水基团和一个亲油基团。只有在分子结构中同时具有这两种基团的表面活性剂，才能与具有亲油性的活性炭一起在活性炭解吸工艺中得到有效的应用。
表面活性剂的亲油基团一般是长链烃基构成，结构上差别不大，一般包括下列结构：直链烷基(炭原子数为8-20)；支链苯基(炭原子数为8-20)：烷基苯基(烷基炭原子数为8-16，)烷基萘基(烷基炭原子数3以上，烷基数目一般为2个)；高分子量聚环氧丙烷基等。
表面活性剂的亲水基部分的基团种类繁多，常见的有羧基-COO-、磺酸基-SO- 3、硫酸酯基-OSO- 3、醚基-O-、氨基
-NH2、-N(CH3)3、羟基-OH、磷酸酯基-OPO3等。
本发明所涉及的作活性炭解吸剂用的表面活性剂包括有：醇、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂及非离子表面活性剂，具体说是一种由乙醇、丙三醇、月桂醇聚环氧乙烷醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基甜菜碱、十二烷基氨基丙酸钠、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、脂肪醇聚环氧乙烷醚，组成的表面活性剂族。
乙醇，一般用作工业溶剂、医药、卫生等行业的消毒剂及化工合成原料。由于其分子结构中具有亲水基团-OH和亲油基团-C2H5，因此可以作为活性炭解吸剂；
丙三醇，一般用作制造醇酸树脂涂料，有机工业原料。其分子结构中具有三个亲水基团-OH和亲油基团C2H6-，因此可作活性炭解吸剂使用；
月桂醇聚环氧乙烷醚硫酸钠，含阴离子表面活性剂，通常用作轻垢型液体洗涤剂。其分子结构中具有亲水基团-OSO3和-(CH2CH2)-3，和亲油基团C12H25-，可作活性炭解吸剂；
十二烷基苯磺酸钠，主要用作合成洗涤剂。其分子结构中具有-SO3亲水基团和C12H25- -亲油基团，可作活性炭解吸剂；
十二烷基硫酸钠，也是一种阴离子表面活性剂，通常用作合成洗涤剂、清洁剂及纺织、皮革助剂。具有-OSO3亲水基团和C12H25-亲油基团，可作活性炭解吸剂；
十二烷基二甲基苄基溴化铵，属阳离子表面活性剂，用作医用杀菌剂、消毒剂。其分子中具有-N(CH3)2亲水基团和C12H25-亲油基团，是一种良好的活性炭解吸剂；
十六烷基三甲基溴化铵，也是一种阳离子表面活性剂，用于工农业杀菌剂、污水处理絮凝剂。分子具有亲水基团-N(CH3)3和亲油基团C16H33-，可作活性炭解吸剂；
十二烷基甜菜碱，为两性表面活性剂，用于洗涤剂、染色助剂、柔软剂、及香波配方。其分子中具有亲水基团-N(CH3)2，及-CH2COO，和亲油基团C12H25-，可用活性炭解吸剂使用；
十二烷基氨基丙酸钠，用作起泡和洗涤。分子中具有-CH2COO，-N(CH3)2亲水基团，和C12H25-亲油基团，可作活性炭解吸剂；
蔗糖脂肪酸酯，为非离子表面活性剂，用作食品添加剂。分子中有8个-OH亲水基团和长链烷基R-，和R＝C12-C18烷基的亲油基团，为良好的活性炭解吸剂；
烷基醇酰胺，用于洗涤剂、乳剂、润湿剂、发用调整剂，防蚀剂等。具有亲水基团-NH和-(CH2CH2OH)2及长链烷基R-，R＝C12-C14烷基的亲油基团，可作活性炭解吸剂；
脂肪醇聚环氧乙烷醚，用作重垢型液体洗涤剂，纺织工业的匀染剂等。分子中具有一(OCH2CH2)nOH亲水基团和C12H25-亲油基团，为良好的活性炭解吸剂。
采用上述表面活性剂的本发明活性炭解吸方法，由过滤、解吸和水冲三个工序组成。过滤，即是将待分离的物质溶液，注入到由活性炭构成的过滤机中进行过滤，使溶液中所含的某种物质被活性炭吸附；解吸，即是当过滤机中活性炭的吸附率开始降低时，根据所需解吸物质的种类，选用一定浓度的上述某种表面活性剂的水溶液，沿着生产工艺流程方向注入到过滤机中进行解吸，使被吸附在活性炭中的物质解吸出来；水冲，即是用清水冲洗过滤机，使附在其上的部分物质与活性炭脱离。上述过程可以往复进行数次，完全能达到满意的工业目的。
本发明的优点在于：这类具有解吸剂新用途的表面活性剂族，具有无毒性，并可在常温条件下用于活性炭解吸，具有方法简单、工艺流程少、解吸速度快、操作容易、解吸率高、活性炭可多次使用，不污染环境，适于工业应用等突出优点。
本发明给出温度在15-40℃，PH为4-11条件下上述表面性活剂的解吸能力数据表。
下面给出几个实施例以说明上述内容：
实施例1：将100ml含20％浓度的白蛋白液与辛酸钠混合后，通过一直径为6cm的活性炭板进行过滤，辛酸钠被完全吸附在活性炭板上，而白蛋白不被吸附，故可将其有效地分离出来。然后使活性炭板通入2％的表面活性剂月桂醇聚环氧乙烷醚硫酸钠(或脂肪醇聚环氧乙烷醚、或烷基醇酰胺)对活性炭板进行冲洗，当解吸基本结束时，测定辛酸钠析出量，结果有87％的辛酸钠被解吸出来。(采用脂肪醇聚环氧乙烷醚解吸率为85％、采用烷基醇酰胺解吸率为78％)。上述实验连续重复20次不更换活性碳板，活性炭吸附性能均能达到标准。因此本方法还可以达到使活性炭粉/板再生的目的。
实施例2：在可乐生产中，活性炭用作糖液的脱色剂，当新鲜活性炭吸附率降至不能满足生产需要时，就必须对活性炭进行解吸。其解吸步骤如下：将表面活性剂如蔗糖脂肪酸酯配制成浓度为2％的水溶液，然后沿工艺流程方向将该溶液注入过滤机中，附着在活性炭上的色素及其它物质随表面活性剂一起被洗脱出来，最后再用清水冲洗，活性炭可再次用于生产中，测量结构表明，活性炭的解吸率在90％以上，完全能满足生产的需要。当活性炭被反复使用5次以后，活性炭的吸附率才有所下降，不过按以上操作，活性炭在反复使用10次时，其吸附力仍达标准。这样就大大降低了生产成本。
实施例3：在制胶业中，用于脱色的活性炭，在批量生产后经处理又可重复使用。其处理过程如下：将表面活性剂十二烷基甜菜碱，或十二烷基氨基丙酸钠配制成浓度为2％的水溶液，然后将该水溶液沿工艺流程注入过滤机中，解吸后的活性炭用清水冲洗后即可用于生产，测量结果表明，活性炭解吸率均在65％以上，完全满足生产上的需要。
实施例4：在油漆生产工业中，活性炭是用作处理液脱色。当活性炭吸附率降低时，对活性炭进行解吸。其解吸的基本步骤为：将阴离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠，或十二烷基硫酸钠配制成2％的水溶液，然后将其沿生产工艺流程注入过滤机中解吸活性炭，最后用清水冲洗过滤机。测量结果表明，活性炭解吸率均在75％以上，完全满足生产上的需要。
实施例5：在染料工业中，可用阳离子表面活性剂如十二烷基二甲基苄基溴化铵，或十六烷基三甲基溴化铵作为活性炭的解吸剂。其具体操作步骤如下：将解吸剂配制成浓度为2％的水溶液，然后将其沿生产工艺流程注入过滤机中解吸活性炭，最后用清水冲洗过滤机，测量结果表明，活性炭解吸率均在80％以上，完全满足生产上的需要。
实施例6：在化妆品生产工艺中，可使用醇类如乙醇、丙三醇等作为活性炭的解吸剂。所用乙醇水溶液浓度为85％左右，丙三醇水溶液浓度为45％左右。在实际应用中，将配制好的水溶液沿生产工艺流程注入过滤机中解吸活性炭，最后用清水冲洗过滤机。测量结果表明，活性炭解吸率均在65％以上，完全满足生产上的需要。
Claims (6)
1、一类用作活性炭解吸剂的表面活性剂族，其特征在于：在该族表面活性剂的分子结构中，至少同时具有一个亲水基团和一个亲油基团。
2、一种使用权利要求1所述的表面活性剂族的活性炭解吸方法，由在温度为15-40℃，条件下的过滤、解吸和清水冲洗三个工序组成。
3、按照权利要求1所述的表面活性剂族，其特征在于：包括有分子结构中同时具有至少一个亲水基团和亲油基团的醇类、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂。
4、按照权利要求3所述的表面活性剂族，其特征在于：包括有分子结构中同时具有如下亲水基团：-OH，-OSO3，-(CH2CH2O)3，-N(CH3)2，-N(CH3)3，-CH2COO，-NH，-(CH2CH2OH)2，-(OCH2CH2)nOH之一，和亲油基团：C2H5-，C2H6-，C12H25-，
，C16H33-，长链烷基R-，R＝C12-C18烷基之一的表面活性剂。
5、按照权利要求4所述的表面活性剂族，其特征在于：包括由乙醇，丙三醇，月桂醇聚环氧乙烷醚硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠，十二烷基二甲基苄基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基甜菜碱，十二烷基氨基丙酸钠，蔗糖脂肪酸酯，烷基醇酰胺，脂肪醇聚环氧乙烷醚，组成的表面活性剂族。
6、按照权利要求2所述的活性炭解吸方法，其特征在于：将待分离的物质溶液注入到过滤机中进行过滤，使溶液中所含物质被过滤机中的活性炭吸附；当过滤机中活性炭吸附率开始降低，选用一定浓度的某种表面活性剂的溶液，沿生产工艺流程方向注入到过滤机中进行解吸；当解吸停止时用清水冲洗过滤机；往复进行数次达到满意的工业目的。
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