專(zhuān)利名稱(chēng)：作為新型解吸劑的表面活性劑及其活性炭解吸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一族表面活性劑及其使用方法，確切的說(shuō)是一種涉及在工業(yè)上可作解吸劑使用的一類(lèi)表面活性劑族，及使用該族物質(zhì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行解吸回收的一種簡(jiǎn)捷的活性炭解吸方法。
目前工業(yè)上使用的活性炭解吸方法，有加熱法解吸和化學(xué)法解吸兩種。加熱法解吸是先經(jīng)活性炭過(guò)濾，然后將過(guò)濾后的活性炭粉或活性炭纖維從過(guò)濾設(shè)備中卸出，再運(yùn)至加熱爐中進(jìn)行解吸。此種方法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，在卸裝中解吸料的損失大，且使設(shè)備周?chē)沫h(huán)境受到嚴(yán)重污染。由于在高溫環(huán)境中活性炭?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)有改變，造成部分活性炭孔隙堵塞，致使活性炭解吸率降低。而加熱法解吸需要如盤(pán)式爐、鞍式爐、燜燒爐等高溫解吸設(shè)備，投資大、能耗高、解吸效果差，工廠為保證回收物質(zhì)的質(zhì)量，所用活性炭一般都是一次性使用，造成了活性炭的極大浪費(fèi)?；瘜W(xué)解吸法，盡管所需解吸溫度不高、不需用專(zhuān)門(mén)設(shè)備、可直接在現(xiàn)場(chǎng)操作，但是由于解吸劑與活性炭表面部分官能團(tuán)的相互作用，破壞了活性炭的表面結(jié)構(gòu)，也造成了活性炭解吸率的大幅度降低。所述的這兩種工業(yè)方法，均屬劇烈性解吸法，在解吸過(guò)程中不僅能造成對(duì)所吸附物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的破壞，使純化、回收有用物質(zhì)率降低，也影響了活性炭的回收和再利用。
本發(fā)明的目的在于提供一種在工業(yè)上可作為活性炭解吸劑使用的一類(lèi)表面活性劑族，及使用該族物質(zhì)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行解吸以回收活性炭或分離純化目的產(chǎn)品的一種簡(jiǎn)捷的活性炭解吸方法。
表面活性劑目前在工業(yè)中的用途是潤(rùn)濕、乳化、分散、增溶、洗滌、起泡、消泡、勻染等，還沒(méi)有作為活性炭解吸劑而在工業(yè)中使用。本發(fā)明提供了一類(lèi)在工業(yè)上可作為活性炭解吸劑使用的表面活性劑族，該族物質(zhì)的基本特征是在其分子結(jié)構(gòu)中，至少同時(shí)具有一個(gè)親水基團(tuán)和一個(gè)親油基團(tuán)。只有在分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有這兩種基團(tuán)的表面活性劑，才能與具有親油性的活性炭一起在活性炭解吸工藝中得到有效的應(yīng)用。
表面活性劑的親油基團(tuán)一般是長(zhǎng)鏈烴基構(gòu)成，結(jié)構(gòu)上差別不大，一般包括下列結(jié)構(gòu)直鏈烷基(炭原子數(shù)為8-20)；支鏈苯基(炭原子數(shù)為8-20)烷基苯基(烷基炭原子數(shù)為8-16，)烷基萘基(烷基炭原子數(shù)3以上，烷基數(shù)目一般為2個(gè))；高分子量聚環(huán)氧丙烷基等。
表面活性劑的親水基部分的基團(tuán)種類(lèi)繁多，常見(jiàn)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、羥基-OH、磷酸酯基-OPO3等。
本發(fā)明所涉及的作活性炭解吸劑用的表面活性劑包括有醇、陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑及非離子表面活性劑，具體說(shuō)是一種由乙醇、丙三醇、月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基二甲基芐基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基甜菜堿、十二烷基氨基丙酸鈉、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚，組成的表面活性劑族。
乙醇，一般用作工業(yè)溶劑、醫(yī)藥、衛(wèi)生等行業(yè)的消毒劑及化工合成原料。由于其分子結(jié)構(gòu)中具有親水基團(tuán)-OH和親油基團(tuán)-C2H5，因此可以作為活性炭解吸劑；丙三醇，一般用作制造醇酸樹(shù)脂涂料，有機(jī)工業(yè)原料。其分子結(jié)構(gòu)中具有三個(gè)親水基團(tuán)-OH和親油基團(tuán)C2H6-，因此可作活性炭解吸劑使用；月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉，含陰離子表面活性劑，通常用作輕垢型液體洗滌劑。其分子結(jié)構(gòu)中具有親水基團(tuán)-OSO3和-(CH2CH2)-3，和親油基團(tuán)C12H25-，可作活性炭解吸劑；十二烷基苯磺酸鈉，主要用作合成洗滌劑。其分子結(jié)構(gòu)中具有-SO3親水基團(tuán)和C12H25- -親油基團(tuán)，可作活性炭解吸劑；十二烷基硫酸鈉，也是一種陰離子表面活性劑，通常用作合成洗滌劑、清潔劑及紡織、皮革助劑。具有-OSO3親水基團(tuán)和C12H25-親油基團(tuán)，可作活性炭解吸劑；十二烷基二甲基芐基溴化銨，屬陽(yáng)離子表面活性劑，用作醫(yī)用殺菌劑、消毒劑。其分子中具有-N(CH3)2親水基團(tuán)和C12H25-親油基團(tuán)，是一種良好的活性炭解吸劑；十六烷基三甲基溴化銨，也是一種陽(yáng)離子表面活性劑，用于工農(nóng)業(yè)殺菌劑、污水處理絮凝劑。分子具有親水基團(tuán)-N(CH3)3和親油基團(tuán)C16H33-，可作活性炭解吸劑；十二烷基甜菜堿，為兩性表面活性劑，用于洗滌劑、染色助劑、柔軟劑、及香波配方。其分子中具有親水基團(tuán)-N(CH3)2，及-CH2COO，和親油基團(tuán)C12H25-，可用活性炭解吸劑使用；十二烷基氨基丙酸鈉，用作起泡和洗滌。分子中具有-CH2COO，-N(CH3)2親水基團(tuán)，和C12H25-親油基團(tuán)，可作活性炭解吸劑；蔗糖脂肪酸酯，為非離子表面活性劑，用作食品添加劑。分子中有8個(gè)-OH親水基團(tuán)和長(zhǎng)鏈烷基R-，和R＝C12-C18烷基的親油基團(tuán)，為良好的活性炭解吸劑；烷基醇酰胺，用于洗滌劑、乳劑、潤(rùn)濕劑、發(fā)用調(diào)整劑，防蝕劑等。具有親水基團(tuán)-NH和-(CH2CH2OH)2及長(zhǎng)鏈烷基R-，R＝C12-C14烷基的親油基團(tuán)，可作活性炭解吸劑；脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚，用作重垢型液體洗滌劑，紡織工業(yè)的勻染劑等。分子中具有一(OCH2CH2)nOH親水基團(tuán)和C12H25-親油基團(tuán)，為良好的活性炭解吸劑。
采用上述表面活性劑的本發(fā)明活性炭解吸方法，由過(guò)濾、解吸和水沖三個(gè)工序組成。過(guò)濾，即是將待分離的物質(zhì)溶液，注入到由活性炭構(gòu)成的過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行過(guò)濾，使溶液中所含的某種物質(zhì)被活性炭吸附；解吸，即是當(dāng)過(guò)濾機(jī)中活性炭的吸附率開(kāi)始降低時(shí)，根據(jù)所需解吸物質(zhì)的種類(lèi)，選用一定濃度的上述某種表面活性劑的水溶液，沿著生產(chǎn)工藝流程方向注入到過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行解吸，使被吸附在活性炭中的物質(zhì)解吸出來(lái)；水沖，即是用清水沖洗過(guò)濾機(jī)，使附在其上的部分物質(zhì)與活性炭脫離。上述過(guò)程可以往復(fù)進(jìn)行數(shù)次，完全能達(dá)到滿意的工業(yè)目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于這類(lèi)具有解吸劑新用途的表面活性劑族，具有無(wú)毒性，并可在常溫條件下用于活性炭解吸，具有方法簡(jiǎn)單、工藝流程少、解吸速度快、操作容易、解吸率高、活性炭可多次使用，不污染環(huán)境，適于工業(yè)應(yīng)用等突出優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明給出溫度在15-40℃，PH為4-11條件下上述表面性活劑的解吸能力數(shù)據(jù)表。
下面給出幾個(gè)實(shí)施例以說(shuō)明上述內(nèi)容實(shí)施例1將100ml含20％濃度的白蛋白液與辛酸鈉混合后，通過(guò)一直徑為6cm的活性炭板進(jìn)行過(guò)濾，辛酸鈉被完全吸附在活性炭板上，而白蛋白不被吸附，故可將其有效地分離出來(lái)。然后使活性炭板通入2％的表面活性劑月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉(或脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚、或烷基醇酰胺)對(duì)活性炭板進(jìn)行沖洗，當(dāng)解吸基本結(jié)束時(shí)，測(cè)定辛酸鈉析出量，結(jié)果有87％的辛酸鈉被解吸出來(lái)。(采用脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚解吸率為85％、采用烷基醇酰胺解吸率為78％)。上述實(shí)驗(yàn)連續(xù)重復(fù)20次不更換活性碳板，活性炭吸附性能均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。因此本方法還可以達(dá)到使活性炭粉/板再生的目的。
實(shí)施例2在可樂(lè)生產(chǎn)中，活性炭用作糖液的脫色劑，當(dāng)新鮮活性炭吸附率降至不能滿足生產(chǎn)需要時(shí)，就必須對(duì)活性炭進(jìn)行解吸。其解吸步驟如下將表面活性劑如蔗糖脂肪酸酯配制成濃度為2％的水溶液，然后沿工藝流程方向?qū)⒃撊芤鹤⑷脒^(guò)濾機(jī)中，附著在活性炭上的色素及其它物質(zhì)隨表面活性劑一起被洗脫出來(lái)，最后再用清水沖洗，活性炭可再次用于生產(chǎn)中，測(cè)量結(jié)構(gòu)表明，活性炭的解吸率在90％以上，完全能滿足生產(chǎn)的需要。當(dāng)活性炭被反復(fù)使用5次以后，活性炭的吸附率才有所下降，不過(guò)按以上操作，活性炭在反復(fù)使用10次時(shí)，其吸附力仍達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。這樣就大大降低了生產(chǎn)成本。
實(shí)施例3在制膠業(yè)中，用于脫色的活性炭，在批量生產(chǎn)后經(jīng)處理又可重復(fù)使用。其處理過(guò)程如下將表面活性劑十二烷基甜菜堿，或十二烷基氨基丙酸鈉配制成濃度為2％的水溶液，然后將該水溶液沿工藝流程注入過(guò)濾機(jī)中，解吸后的活性炭用清水沖洗后即可用于生產(chǎn)，測(cè)量結(jié)果表明，活性炭解吸率均在65％以上，完全滿足生產(chǎn)上的需要。
實(shí)施例4在油漆生產(chǎn)工業(yè)中，活性炭是用作處理液脫色。當(dāng)活性炭吸附率降低時(shí)，對(duì)活性炭進(jìn)行解吸。其解吸的基本步驟為將陰離子表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉，或十二烷基硫酸鈉配制成2％的水溶液，然后將其沿生產(chǎn)工藝流程注入過(guò)濾機(jī)中解吸活性炭，最后用清水沖洗過(guò)濾機(jī)。測(cè)量結(jié)果表明，活性炭解吸率均在75％以上，完全滿足生產(chǎn)上的需要。
實(shí)施例5在染料工業(yè)中，可用陽(yáng)離子表面活性劑如十二烷基二甲基芐基溴化銨，或十六烷基三甲基溴化銨作為活性炭的解吸劑。其具體操作步驟如下將解吸劑配制成濃度為2％的水溶液，然后將其沿生產(chǎn)工藝流程注入過(guò)濾機(jī)中解吸活性炭，最后用清水沖洗過(guò)濾機(jī)，測(cè)量結(jié)果表明，活性炭解吸率均在80％以上，完全滿足生產(chǎn)上的需要。
實(shí)施例6在化妝品生產(chǎn)工藝中，可使用醇類(lèi)如乙醇、丙三醇等作為活性炭的解吸劑。所用乙醇水溶液濃度為85％左右，丙三醇水溶液濃度為45％左右。在實(shí)際應(yīng)用中，將配制好的水溶液沿生產(chǎn)工藝流程注入過(guò)濾機(jī)中解吸活性炭，最后用清水沖洗過(guò)濾機(jī)。測(cè)量結(jié)果表明，活性炭解吸率均在65％以上，完全滿足生產(chǎn)上的需要。
權(quán)利要求
1.一類(lèi)用作活性炭解吸劑的表面活性劑族，其特征在于在該族表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中，至少同時(shí)具有一個(gè)親水基團(tuán)和一個(gè)親油基團(tuán)。
2.一種使用權(quán)利要求1所述的表面活性劑族的活性炭解吸方法，由在溫度為15-40℃，條件下的過(guò)濾、解吸和清水沖洗三個(gè)工序組成。
3.按照權(quán)利要求1所述的表面活性劑族，其特征在于包括有分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有至少一個(gè)親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的醇類(lèi)、陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子表面活性劑。
4.按照權(quán)利要求3所述的表面活性劑族，其特征在于包括有分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有如下親水基團(tuán)-OH，-OSO3，-(CH2CH2O)3，-N(CH3)2，-N(CH3)3，-CH2COO，-NH，-(CH2CH2OH)2，-(OCH2CH2)nOH之一，和親油基團(tuán)C2H5-，C2H6-，C12H25-， ，C16H33-，長(zhǎng)鏈烷基R-，R＝C12-C18烷基之一的表面活性劑。
5.按照權(quán)利要求4所述的表面活性劑族，其特征在于包括由乙醇，丙三醇，月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉，十二烷基二甲基芐基溴化銨，十六烷基三甲基溴化銨，十二烷基甜菜堿，十二烷基氨基丙酸鈉，蔗糖脂肪酸酯，烷基醇酰胺，脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚，組成的表面活性劑族。
6.按照權(quán)利要求2所述的活性炭解吸方法，其特征在于將待分離的物質(zhì)溶液注入到過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行過(guò)濾，使溶液中所含物質(zhì)被過(guò)濾機(jī)中的活性炭吸附；當(dāng)過(guò)濾機(jī)中活性炭吸附率開(kāi)始降低，選用一定濃度的某種表面活性劑的溶液，沿生產(chǎn)工藝流程方向注入到過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行解吸；當(dāng)解吸停止時(shí)用清水沖洗過(guò)濾機(jī)；往復(fù)進(jìn)行數(shù)次達(dá)到滿意的工業(yè)目的。
全文摘要
目前工業(yè)使用的活性炭解吸法,設(shè)備投資大、能耗高、解吸效果差、工人勞動(dòng)強(qiáng)度高、有嚴(yán)重環(huán)境污染、解吸物與活性炭損失量大。本發(fā)明提供具有作為活性炭解吸劑新用途使用的一族表面活性劑,其特征是這種表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中,同時(shí)具有至少一個(gè)親水基團(tuán)和親油基團(tuán)。本發(fā)明給出了醇類(lèi),陰離子表面活性劑,陽(yáng)離子表面活性劑,兩性表面活性劑及非離子表面活性劑五類(lèi)12種表面活性劑,及由過(guò)濾,解吸,沖洗組成的活性炭解吸方法。具有簡(jiǎn)單、快速、操作容易、解吸率高、損失少、無(wú)環(huán)境污染、活性炭用后可再生使用等突出優(yōu)點(diǎn),適于工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01J20/30GK1360970SQ0012062
公開(kāi)日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2000年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月26日
發(fā)明者鄒方霖, 林敏 , 王健霞 申請(qǐng)人:成都夸?？萍加邢薰?br>