專利名稱：：一種粉狀活性炭的再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及羥基腈類化合物合成氨基酸過程中產(chǎn)生大量的有色物質(zhì)的脫除方法和作為有效脫色劑活性炭的再生循環(huán)套用的新工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
：活性炭是一種具有高度發(fā)達的孔隙結(jié)辨和極大比表面積的炭質(zhì)吸附材料，它的主要性能是對分子具有極強的吸附能力，活性炭在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應用，如可用于食品工業(yè)的液相脫色、去除異味等，可以作為原電池的組成部分、雙電層電容器的電極、軍'用和民用的防毒面具、天然氣和乙炔的儲存器等，活性炭在醫(yī)療上可以治療創(chuàng)傷、腸胃失調(diào)、腹部膿毒癥、降低血液中的酒精含量、降低血脂等。由此產(chǎn)生的大量廢炭如果不進行處理，不僅會造成資源的浪費，還會引起環(huán)境污染。因此，無論從經(jīng)濟效益還是從環(huán)保角度考慮，進行活性炭的再生都很有必要?；钚蕴康脑偕?，就是恢復使用過的活性炭的吸附能力，使其達到能夠再次使用狀態(tài)的操作，國內(nèi)外學者對活性炭的再生進行了大量的研究，提出了各種活性炭再生工藝技術(shù)，如熱再生法、化學藥品再生法、電化學再生法、光催化再生法、超臨界萃取再生法和生物再生法等。
發(fā)明內(nèi)容羥基腈類化合物在氨化和^^解過程中顏色都會加深，特別是氨基乙腈在堿解過程中顏色更深，堿解液幾乎呈醬油色，用各種脫色劑都極難脫除。我們通過反復實驗發(fā)現(xiàn)用粉狀活性炭在偏酸性的條件下可以脫掉顏色。但是活性炭用量大，脫色后的活性炭用高溫熱解的方法再生后的活性炭脫色效率大大降低，無法重復使用，存在能耗高和嚴重的環(huán)境污染問題，因此熱解方法并不理想。同時高熱高溫熱解可能會對活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)造成破壞和阻塞影響其對有色物質(zhì)的吸附性能；常見的化學法再生活性炭也存在二次污染和效率不高的問題。因此，探索處理和使用方法簡單，處理過程清潔環(huán)保，用量和倒料次數(shù)少，可以多次套用的活性炭使用與再生技術(shù)是很有意義的。由含氰化合物水解制備氨基酸等含羧酸的化合物是經(jīng)典、實用并很有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N工藝路線，但存在容易生成有色物質(zhì)并且脫色難的問題，有色物質(zhì)雖通過工藝優(yōu)化可以抑制并減少其生成，但脫色始終是必須的工藝環(huán)節(jié)，因此選擇高效的脫色劑和最佳的脫色工藝條件，減少其用量，發(fā)明簡單的在線再生技術(shù)，增加其循環(huán)套用次數(shù)很有價值。羥基乙腈是甘氨酸合成的主要原料，它在堿中極不穩(wěn)定，容易分解成甲醛和氫氰酸鹽，氨化和堿解都是堿性條件,，因此不可避免的存在著羥基O腈分解反應，分解出的氫氰酸鹽和甲醛以及生成的反應中間體氨基乙腈容易發(fā)生自聚或與氨基酸鹽發(fā)生共聚產(chǎn)生有色物質(zhì)，顯然這種有色物質(zhì)是帶極性的有機胺聚合物，容易被活性炭有歲《吸附，表面顯酸性或帶有酸性官能團的活性炭可能對上述有機物質(zhì)的吸附'更有效，這種吸附在活性炭表面的有色物質(zhì)通過再聚合或脫水、碳化、氧化可能可以生成分子量更大的難溶于水的顆粒而吸附在活性炭上。因此，，在酸性條件下進行脫色，或用硫酸對新鮮活性炭或再生活性炭進行表面處理，恢復其表面活性、增加其吸附性能應不失為一條簡單的活性炭使用和再生方案。根據(jù)上述思路，我們進行了長期的實驗和探索，證明了上述的設想是可行的，本發(fā)明提出的就是用濃硫酸和稀硫酸處理活性炭，使其能夠套用或提高其使用性能，特別是在甘氨酸的合成工藝中會使用硫酸酸化脫氨堿解液，因此可以更方便的將硫酸處理活性炭后直接經(jīng)中和脫色，既減少活性炭的分離、轉(zhuǎn)運過程及對環(huán)境的污染，又使脫色后的活性炭得到再生，回收了活性炭中含量不低的甘氨酸，因此在羥基乙腈制甘氨酸的工藝中有很好的經(jīng)濟和環(huán)保效益，符合清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟的要求，由于其它氰類合成氨基酸或許多能用活性炭脫色的有色物質(zhì)都可以用類似的后處理思^^,因此本發(fā)明可以廣泛用于活性炭的再生。,物料體系用活性炭脫色后，外觀大為夂善，但活性炭自身已失去了對有色物質(zhì)的吸附能力，我們在研究中發(fā)現(xiàn)，脫色后的活性炭用稀堿或水洗脫有色物質(zhì)后用稀酸浸泡后或用濃碌u酸處理后，活性炭可以多次處理和套用又具備了對有色物質(zhì)的吸附能力，處理后的活性炭基本能夠達到或略遜于新鮮活性炭的脫色能力?；钚蕴康脑偕^程為a方法先用活性炭重量的5~20倍的蒸餾水或是0.1~20%(優(yōu)選為0.1~10%)的堿性的水在30~100°C(優(yōu)選60°C~90°C)下對活性炭進行打漿洗滌，洗滌時間為0.5~20h,回收活性炭吸附的產(chǎn)品和副產(chǎn)品，然后用16%~98%的硫酸(按照活性炭量的3~10倍)在20~100°C下對活性炭酸化1~20h，就得到了再生后的活姓炭，再生后的可以不必洗滌和烘干直接用于甘氨酸的脫色，活性車的脫色溫度以接近沸騰溫度為佳，脫色時,間應至少在0.5小時以上，越長越好。b方法用不多于酸化脫氨堿解液的16%~98%的濃石克酸在25~100。C下直接浸泡待處理的活性炭0.5~20h，然后將辟u酸和活性碳的混合液直接加入到脫氨堿解液中進行酸化脫色，在:套用脫色效果不夠理想時還可以、補加少量新活性炭或增加用量。此方法不但可以反復使用，多次套用活性炭，而且可以和現(xiàn)有的甘氨酸合成工藝很好的結(jié)合。按活性炭與濃硫酸1:6的比例在90。C下處理1.5小時后的活性炭過濾，再用水洗滌后，用16y。,的稀堿85。C浸泡3小時，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，稀堿浸泡液顏色很淺，濾液測得的abs和T。/o分別為0.179和66.3%;而未經(jīng)濃」琉酸處理的活性炭同樣用水洗滌后，用同樣濃度的堿在同樣條件下處理，濾液顏色極深，濾液測得的abs和?。シ謩e為3.000和0，證明濃硫酸確實將大部分有色物質(zhì)碳化或聚合了。因此用濃硫酸活化再生是可以成功的。上述發(fā)明提供了活性炭活化再生的新方法和脫色的新工藝，特別適用于氨基腈類水解制備氨基酸的領(lǐng)域，解決了廢棄活性炭難以處理，轉(zhuǎn)移和回收過程環(huán)境污染嚴重，能耗、物耗高、套用效果差的難題，可以做到在線回收和使用，不但可以大大減少活性炭的用量還可以回收活性炭中夾帶的產(chǎn)品，提出的方法簡單，適用面廣，清潔環(huán)保，具有很好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。以下的實施例可以幫助更好的理解本發(fā)明具體實施例方式本發(fā)明可用下文中的非限定性實施例作進一步的說明。實施例1甘氨酸酸化液脫色后的廢棄活性炭中氨基酸含量約為4%到10%,水分約為40%到50%,將300g廢活性炭加入反應瓶中，加入約400g熱水洗滌，可回收大量的甘氨酸，大部分有色物質(zhì)可以洗入水中，過濾后的活性炭烘干，稱取6g活性炭于燒瓶中，加入50^98%的濃石直酸，浸泡1.5h，然后過濾，將活性炭加入到200g酸化液中進行脫色效果驗證，用分光測得吸光度和透光度分別為0.111和77.4%。所得到的活性炭仍然按照洗滌、酸化褲行處理，最后進行脫色效果，用分光光度計測得吸光度和透光度分別為0.128和74.5%,可見脫色效果基本恢復。廢棄活性炭洗滌后得到的150g洗水加熱到85。C后，只需要加入原來活性炭量的1/5到1/3就可將顏色基本脫掉，所得濾液用分光光度計測得其吸光度和透光度分別為0.206和62.3%。實施例2將1.5g新鮮活性炭加入到150g酸化液中進行脫色效果驗證，用分光測得透光度為65.7%,得到5.2g廢活性炭。將上述5.2g廢活性炭于反應瓶中，加入約100gl。/。的堿液在70。C下洗漆2h，可回收大量的甘氨酸，大部分有色物質(zhì)可以洗入水中，活性炭過濾后轉(zhuǎn)移到于燒瓶中，加入50ml1+2的稀硫酸(濃度大約為50%)，在80°C下浸泡1.5h,然后過濾，將活性炭加入到150g酸化液中進行脫色效果驗證，用分光測得透光度為60.4%?？梢娒撋Ч净謴偷皆谢钚蕴啃Ч?。實施例3取277.8g脫氨堿解液于反應瓶中，加入42g98。/。的濃硫酸酸化，然后往反應瓶中加入3.8g活性炭在90。C下脫色1.5小時，過濾，得到10g活性發(fā)濾渣，濾液呈淺黃色，分光測定其吸光度和透光度分別為0.173和67.2%。取上述10g活性炭濾渣于反應瓶中，加入42g98%的濃硫酸浸泡若千小時，加入到277.8g脫氨石威解液中，在90。C下脫色1.5h,過濾后，濾渣a^集待下次套用，濾液顏色較深，往濾液中加入1.3g新鮮活性炭脫色若千小時，過濾濾液呈淺黃色，分光測定其吸光度和透光度分別為0.153和74.4%,濾渣b收集待活化套用。按上述方法對活性炭濾渣a進行第2次，3次套用，濾液分光測定其吸光度和透光度分別為0.284和52%,0.179和66.3%。濾渣a結(jié)果一樣。稱取30g廢棄活性碳，氨基酸含量約為4°/。到10%,加入120g98。/o的濃硫酸浸泡若干小時，過濾，測得溶液中甘氨酸的含量接近活性炭的夾帶量。說明濃石危酸處理過程中甘氨酸沒有被石皮壞。實施例4將1.5g新鮮活性炭加入到150g酸化液中進行脫色效果驗證，用分光測得透光度為65.7%,得到5.1g廢活性炭。將5.1g廢活性炭加入反應瓶中，加入約100g熱水洗滌，可回收大量的甘氨酸，部分有色物質(zhì)可以洗入水中，過濾后的活性炭烘干后置于燒瓶中，加入50g64o/。的硫酸，浸泡1.5h，然后過濾，將活性炭加入到150g酸化液中進行脫色效果驗證，活性炭脫色后，將。所得到的活性脫色液在475nm下進行分光測定。廢活性炭濾渣依照上述方法一次進行二次、三次再生，所得的實驗結(jié)果如下。實驗分光測定數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例5取300glDA堿解液于反應瓶中，加入70g98。/。的濃硫酸酸化，然后往4應瓶中加入5g活性炭在90。C下脫色1.5小時，過濾，得到12g活性炭濾渣，濾液呈基本無色透明，分光測定其吸光度和透光度。取上述12g活性炭濾渣于反應瓶中，加入70g98%的濃硫酸浸泡若干小時，加入到300gIDA石威解液中，在90。C下脫色1.5h,過濾后，濾渣a收集待下次套用，濾液顏色較深，往濾液中加入lg新鮮活性炭脫色若干小時，過濾濾液基本上無色透明，分光測定其吸光度和透光度，濾渣b收集待活化套用。按上述方法對活性炭濾渣a進行第2次，3次套用，濾液分光測定其吸光度和透光度。各分光測定數(shù)據(jù)如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種用硫酸直接再生處理活性炭的方法，它包括如下步驟a方法先用活性炭重量的5～20倍的蒸餾水或是0.1～20％的堿性的水在30～100℃下對活性炭進行打漿洗滌，洗滌時間為0.5～20h，回收活性炭吸附的產(chǎn)品和副產(chǎn)品，然后用16％～98％的硫酸按照活性炭量的3～10倍在20～100℃下對活性炭酸化1～20h，得到了再生后的活性炭；或者b方法用不多于酸化脫氨堿解液的16～98％的硫酸在25～100℃下直接浸泡待處理的活性炭0.5～20h，然后將硫酸和活性碳的混合液直接加入到脫氨堿解液中進行酸化脫色，在套用脫色效果不夠理想時，補加少量新活性炭或增加用量。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所用的硫酸濃度是64~98%。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，處理的溫度是常溫，或升溫，i^者兩物料混合后的自身溫度；酸對活性炭的處理時間為0.5h~20h。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的方法，其中，所用的堿為0.1~20%的堿；處理的溫度為30°C100°C;堿對活性炭的處理時間為0.5h~20h。5、，根據(jù)權(quán)利要求l-4之任一所述的方法，其中，硫酸的處理量為活性炭量的3到10倍。6、根據(jù)權(quán)利要求l-5之任一所述的方法，其中，活性炭一次性投入，或者分次投入，或者用料液打漿連續(xù)慢慢投入，并在套用脫色效果不夠理想時補加少量新活性炭或增加用量。7、'權(quán)利要求l-6之任一所述的方法再生的活性炭的用途，所述活性炭用于或者甘氨酸合成，或者其它有色體系的脫色和再生。8、'根據(jù)權(quán)利要求7的用途，其中，再生后的活性炭不必洗滌和烘干直接用于甘氨酸的脫色，活性炭的脫色溫度為接近沸騰溫度，脫色時間至少在0.5小時以上。全文摘要本發(fā)明提供了活性炭活化再生的新方法和脫色的新工藝。利用硫酸的氧化和脫水作用，通過對有機色素的聚合以及對活性炭的表面官能團修飾，從而使活性炭的吸附能力得以恢復。本發(fā)明特別適用于氨基腈類水解制備氨基酸的領(lǐng)域，解決了廢棄活性炭難以處理，轉(zhuǎn)移和回收過程環(huán)境污染嚴重，能耗、物耗高、套用效果差的難題，可以做到在線回收和使用，不但可以大大減少活性炭的用量還可以回收活性炭中夾帶的產(chǎn)品，提出的方法簡單，適用面廣，清潔環(huán)保，具有很好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。文檔編號B01J20/34GK101590399SQ20081018640公開日2009年12月2日申請日期2008年12月16日優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日發(fā)明者喻宏貴,尹應武,偉羅申請人:北京紫光英力化工技術(shù)有限公司