本發(fā)明屬于廢棄物再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)活性炭回收處理用來制備土壤改良劑、制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
活性炭是化工行業(yè)經(jīng)常使用的一種助劑，可以用作脫色、吸附、催化劑載體等等，而用后活性炭除個別工藝可以回收使用外，基本上都是作為固廢進(jìn)行焚燒處理，由于化工產(chǎn)品的復(fù)雜性，許多回收活性炭夾帶著有毒、有害物質(zhì)成分，不能簡單的一燒了之。
一些有機胺合成工業(yè)中使用活性炭進(jìn)行脫色處理，過濾出來的活性炭中吸附有有機胺成分，而大多數(shù)有機胺屬于有毒有害物質(zhì)，所以這類工業(yè)回收活性炭不能簡單掩埋處理，容易造成土壤、水源污染，通常進(jìn)行焚燒處理，由于胺類中氮元素存在，還有些胺類中還含有氯、磷、硫等元素，在焚燒時也會產(chǎn)生大量有害氣體，所以這類工業(yè)回收活性炭處理比較困難，并且處理成本較高。
一些異氰酸酯合成工業(yè)中使用活性炭進(jìn)行脫色處理，過濾出來的活性炭中吸附有異氰酸酯成分，由于異氰酸酯類化合物活性較高，并且大部分具有毒性，以往這類工業(yè)回收活性炭通常先經(jīng)過預(yù)處理，把異氰酸酯基破壞掉，然后再進(jìn)行焚燒處理，焚燒處理同樣存在產(chǎn)生大量有毒有害氣體，處理也比較困難，成本也比較高。
而有機胺類化合物與異氰酸酯類化合物很容易反應(yīng)形成穩(wěn)定性脲基化合物，該反應(yīng)機理是有機胺中的氨基(-NH2)與異氰酸酯類化合物中的異氰酸酯基(-NCO)進(jìn)行親核加成反應(yīng)，形成一種穩(wěn)定性化合物脲，該化合物分子中含有極性的脲基(-NHCONH-)構(gòu)架，如果參與反應(yīng)的胺為二元胺或者多元胺，參與反應(yīng)的異氰酸酯為二異氰酸酯或者多異氰酸酯，則反應(yīng)生成脲基物為一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其反應(yīng)方程式如下：
活性炭作為土壤改良劑在農(nóng)業(yè)、園林綠化中應(yīng)用已有研究及報道，并且取得了很好的效果，鑒于活性炭的成本問題，在這方面應(yīng)用一直無法推廣，而經(jīng)過脲基構(gòu)架改性的活性炭，更賦予了活性炭優(yōu)良機械強度和透氣性，加之脲基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、無毒性以及強極性作用，在土壤改良方面具有十分廣闊的應(yīng)用價值。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的問題一是：提供一種工業(yè)活性炭回收處理用來制備土壤改良劑的方法，利用有機胺類化合物與異氰酸酯類化合物反應(yīng)形成穩(wěn)定性脲基化合物的原理來處理化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢活性炭，方法簡單、高效，清潔無污染，還可以將處理后的產(chǎn)物再利用。
本發(fā)明所要解決的問題二是：提供一種工業(yè)活性炭回收處理用來制備土壤改良劑，將處理后的活性炭與其它原料混合生產(chǎn)土壤改良劑。
本發(fā)明所要解決的問題三是：提供一種工業(yè)活性炭回收處理用來制備土壤改良劑的應(yīng)用，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
工業(yè)活性炭回收處理用來制備土壤改良劑的方法：(1)將胺類工業(yè)回收活性炭和異氰酸酯類工業(yè)回收活性炭在溶劑中混勻，反應(yīng)溫度為20～100℃，反應(yīng)時間為1～20小時，降溫過濾；(2)過濾后濾液經(jīng)蒸餾、冷凝等回收再利用；濾餅輸送至改良劑混合裝置，與土壤、營養(yǎng)素充分混合制成土壤改良劑。
優(yōu)選的，所述的胺類工業(yè)回收活性炭是吸附有機二元胺或者多元胺類化合物的活性炭。所述的有機二元胺或者多元胺類化合物包括異佛爾酮二胺、戊二胺、己二胺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲硫基甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺)、4,4'-二氨基二苯基甲烷、甲苯二胺、間苯二甲胺、4,4'4"-三氨基三苯基硫代磷酸酯和1,5-萘二胺。
優(yōu)選的，所述的異氰酸酯類工業(yè)回收活性炭是吸附有二異氰酸酯或者多異氰酸酯類化合物的活性炭。所述的二異氰酸酯或者多異氰酸酯類化合物包括1,5-萘二異氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-聯(lián)苯二異氰酸酯、4,4'4"-三異氰酸酯基三苯基硫代磷酸酯、1,5-戊二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯和4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯。
優(yōu)選的，所述的溶劑包括環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸異丁酯、丙酸異戊酯、四氫呋喃、二甲基甲酰胺和二氯甲烷。
優(yōu)選的，所述的胺類工業(yè)回收活性炭和異氰酸酯類工業(yè)回收活性炭加入比例是：加入活性炭中胺類物質(zhì)折算成氨基(-NH2)摩爾數(shù)與異氰酸酯類物質(zhì)折算成異氰酸酯基(-NCO)摩爾數(shù)之比為1.0:1.0～1.1。
本發(fā)明還提供了一種工業(yè)活性炭回收處理用來制備的土壤改良劑，所述的土壤改良劑包含處理后的活性炭、土壤和營養(yǎng)素，根據(jù)處理后活性炭的性狀等情況，其質(zhì)量百分比可定為60～80:10～30:5～15；所述的土壤為松散土壤，所述的營養(yǎng)素為購買自市場上常見商品，根據(jù)需要改良的土質(zhì)情況適當(dāng)配制，其中包含有維生素、蛋白質(zhì)、含有氮磷鉀肥料、含有氮磷鉀的礦物質(zhì)、含有微量元素的礦物質(zhì)等，優(yōu)選為干動物糞便、秸稈、麥飯石、鉀長石、磷礦石、腐植酸、硫酸銨、氯化鉀以質(zhì)量比為2:2:1:1:1:0.5:0.5:0.5。
本發(fā)明還提供了一種工業(yè)活性炭回收處理用來制備土壤改良劑的應(yīng)用：
工業(yè)活性炭回收處理用來制備土壤改良劑的應(yīng)用，該土壤改良劑可以應(yīng)用于鹽堿地改造、農(nóng)牧業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域，土壤改良劑在土壤中的加入量為1～3噸/公頃。
經(jīng)采用上述方案進(jìn)行制備后，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
1)利用吸附含有有機胺類和異氰酸酯類工業(yè)回收活性炭，可以同時處理兩種化工產(chǎn)品生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄活性炭，并且處理方法簡單、高效、安全、清潔；處理后回收的溶劑還可以再利用，處理后的活性炭具有新的性狀；該活性炭不僅結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定，而且安全環(huán)保，兼有活性炭的多孔纖維狀和脲基骨架的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使活性炭具有更好的吸濕保濕性和整體透氣性；用于生產(chǎn)土壤改良劑；
2)解決了該類工業(yè)回收活性炭處理困難、易造成環(huán)境污染的問題，變廢為寶、綜合利用，對其他類型的工業(yè)回收活性炭綜合處理提供了借鑒。
3)土壤改良劑改善土壤狀況效果明顯，在鹽堿地里進(jìn)行種植實驗，種植的植物產(chǎn)量增加。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步描述：
實施例一、MOCA和NDI生產(chǎn)用活性炭的處理方法及利用
向1000L的搪瓷反應(yīng)釜中加入600KG乙酸乙酯溶液，加入吸附有3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)工業(yè)回收活性炭30KG，經(jīng)分析活性炭中吸附的MOCA折算成氨基(-NH2)摩爾數(shù)為22.4mol，開啟攪拌，待攪拌均勻后，加入吸附有1,5-萘二異氰酸酯(NDI)工業(yè)回收活性炭50KG，經(jīng)分析活性炭中吸附的NDI折算成異氰酸酯基(-NCO)摩爾數(shù)為22.6mol，然后升溫至65～70℃反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后降溫至常溫進(jìn)行過濾，濾液收集蒸餾回收溶劑乙酸乙酯，回收的溶劑乙酸乙酯可以再應(yīng)用于生產(chǎn)中；濾餅取樣檢測不含有氨基(-NH2)和異氰酸酯基(-NCO)后,進(jìn)行烘干處理，然后根據(jù)質(zhì)量百分比60：30：10的比例將活性炭、松散土壤和營養(yǎng)素混合均勻，包裝制成土壤改良劑。
選擇緊鄰的六塊100平米的北方輕度鹽堿土壤進(jìn)行園林草坪種植，其中三塊地為實驗組，每塊地取15千克土壤改良劑進(jìn)行土壤改良試驗；三塊地為對照組，對照組地塊為空白，選擇早熟禾草坪草種植，在其他條件一致的情況下，實驗組地塊草坪草在發(fā)芽率、成活率以及后期長勢均優(yōu)于對照組，收獲時產(chǎn)量平均后提高11.2％，并且土壤的堿化度降低，土壤總孔隙率和透氣孔隙明顯上升。
實施例二、TODI和MED生產(chǎn)用活性炭的處理方法及利用
向1000L的搪瓷反應(yīng)釜中加入650KG二氯甲烷，加入吸附有3,3'-二甲基-4,4'-聯(lián)苯二異氰酸酯(TODI)工業(yè)回收活性炭40KG，經(jīng)分析活性炭中吸附的TODI折算成異氰酸酯基(-NCO)摩爾數(shù)為18.8mol，開啟攪拌，待攪拌均勻后，加入吸附有4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺)(MED)工業(yè)回收活性炭40KG，經(jīng)分析活性炭中吸附的MED折算成氨基(-NH2)摩爾數(shù)為18.4mol，然后于25～30℃下反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后降溫至常溫進(jìn)行過濾，濾液收集蒸餾回收溶劑二氯甲烷，回收的溶劑二氯甲烷可再用于生產(chǎn)；濾餅取樣檢測不含有氨基(-NH2)和異氰酸酯基(-NCO)后，進(jìn)行烘干處理；然后根據(jù)質(zhì)量百分比70：20：10的比例將活性炭、松散土壤和營養(yǎng)素混合均勻，包裝制成土壤改良劑.
選擇緊鄰的六塊50平米的北方輕度沙質(zhì)土壤進(jìn)行花生種植，其中三塊地為實驗組，每塊地取6千克土壤改良劑進(jìn)行土壤改良試驗；三塊地為對照組，對照組地塊為空白，在其他條件一致的情況下，施用活性炭的50平米花生產(chǎn)量相對于對比對照組地塊平均提高9.8％，并且土壤的堿化度降低，土壤總孔隙率和透氣孔隙明顯上升。
實施例三、TPTI和NDA生產(chǎn)用活性炭的處理方法及利用
向1000L的搪瓷反應(yīng)釜中加入600KG乙酸丁酯，加入吸附有4,4'4"-三異氰酸酯基三苯基硫代磷酸酯(TPTI)工業(yè)回收活性炭30KG，經(jīng)分析活性炭中吸附的TPTI折算成異氰酸酯基(-NCO)摩爾數(shù)為7.9mol，開啟攪拌，攪拌均勻后，加入吸附有1,5-萘二胺(NDA)工業(yè)回收活性炭30KG，經(jīng)分析活性炭中吸附的NDA折算成氨基(-NH2)摩爾數(shù)為7.8mol，然后升溫至85～90℃反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后降溫至常溫進(jìn)行過濾，濾液收集蒸餾回收乙酸丁酯，回收的乙酸丁酯可以再回用于生產(chǎn)，濾餅取樣檢測不含有氨基(-NH2)和異氰酸酯基(-NCO)后,進(jìn)行烘干處理，然后根據(jù)質(zhì)量百分比80：15：5的比例將活性炭、松散土壤和營養(yǎng)素混合均勻，包裝制成土壤改良劑.
選擇緊鄰的六塊50平米的北方濱海鹽堿土壤進(jìn)行種植鹽角草試驗，其中三塊地為實驗組，每塊地取10千克土壤改良劑進(jìn)行土壤改良試驗；三塊地為對照組，對照組地塊為空白，在其他條件一致的情況下，實驗組50平米生長的鹽角草在株高、密度和漲勢均明顯優(yōu)于對比組，產(chǎn)量平均增收10.3％，并且土壤的堿化度降低，土壤總孔隙率和透氣孔隙明顯上升。
應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。