專利名稱：：甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于廢活性炭的再生
技術領域：
，具體涉及甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法
背景技術：
：甘氨酸是固態(tài)精細有機化工產品，廣泛應用于醫(yī)藥、食品、農藥、飼料等行業(yè)。工業(yè)上是生產綠色除草劑草甘膦和植物生長調節(jié)劑增甘膦核心原料，也是正在興起的用于高分子合成材料、耐熱改性原料以及其它合成藥、有機化工中間體生產的重要原料。在生產甘氨酸過程中，從生產出氨基乙腈到甘氨酸，溶液的顏色由深棕色變?yōu)楹谏?，為了獲得精制的甘氨酸采用活性碳吸附脫色。但脫色后的廢活性炭都采用丟棄或焚燒等手段處理，沒有重復利用，由于產生的活性炭不回收，即會對環(huán)境造成二次污染又會造成浪費資源，也進一步致使甘氨酸生產成本升高，所以廢活性炭再生已經成為活性炭生產和使用技術中的重要組成部分?；钚蕴恳蚓哂休^強的吸附性能，已廣泛應用到國民經濟的各部門，并且已經進入家庭，如凈化飲用水，冰箱除臭等，成為人們生活必不可少的物品，特別是在世界環(huán)境日益惡化的今天，活性炭在環(huán)境保護方面的重要作用再次引起各國研究人員的關注。由于活性炭的價格較高，使用一次就丟棄，極不經濟。活性炭再生過程中首先要考慮盡量減少對碳基質本身的影響，保證再生炭的吸附性能。隨著活性炭用量的不斷擴大及人們對環(huán)境標準要求的提高，要求再生炭工藝簡單，運行成本低、設備操作容易，再生后產生的二次污染盡可能小，生產規(guī)模便于控制等，活性炭高使用成本和廢棄飽和炭造成的資源浪費及二次污染問題，極大地限制了活性炭在各個領域中的應用，因而尋求有效的活性炭再生方法十分必要的課題?，F有活性炭的再生方法，如2008年第11巻第4期《四川化工》中的"活性炭再生技術研究的進展"一文，公開的活性炭的高溫熱再生法，是將濕炭用高溫氣體慢慢干燥，在加熱過程中，被吸附的有機物按其性質不同，通過水蒸氣蒸餾、解吸或熱分解，以解吸、炭化、氧化的形式從活性炭的基質上消除。高溫熱再生法采用的介質為水蒸氣、煙道氣、二氧化碳等惰性氣體，再生溫度為300-90(TC，該方法的主要缺點是①在再生過程中活性炭損失較大，一般在5%-10%，并且由于顆粒間的摩擦和可能被流動的氧化性氣體帶走，損失還會進一步增大。②熱再生活性炭的吸附性降低，反復再生喪失吸附性能；③熱再生所需設備較為復雜且運轉費用較高，不易小型化；④熱再生溫度高達800-90(TC能源的消耗量大而且難以控制。又如《應用化工》2005年8月第34巻第8期中的"木糖生產中廢舊活性炭再生條件初步研究"一文，公開的木糖醇生產中廢活性炭的鹽酸再生方法，依次經熱處理，鹽酸處理，過濾洗滌，高溫活化而得脫色性能恢復至新炭的86%的活性炭。該方法的主要缺點是①高溫活化溫度高達600-900°C，且保溫3-6h，因此能耗高，生產安全性差；②再生的質量差，再生后的活性炭仍含很多雜質③再生率不高，最高再生率僅為86%。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是針對現有活性炭的再生方法的不足。提供一種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，此方法具有操作簡單，節(jié)約原料，生產成本低，并能使廢活性炭上殘留酸液可以重復利用等優(yōu)點。本發(fā)明的機理活性炭的再生是將飽和吸附各種污染物的活性炭經過特殊處理，使活性炭恢復原來絕大部分的吸附能力首先，工業(yè)生產甘氨酸所用活性炭吸附了飽和的污染物，而此污染物大部分是鐵氰根(即[Fe(CN)6]+)的絡合物以及一些有機色素，經研究由于絡合物跟硫酸反應，所以加一定濃度的硫酸能將其分解成能溶解的物質；加熱加壓可以一定程度上提高反應條件，讓一定濃度的硫酸能夠通過活性炭的微孔到達活性炭的內部，使反應充分；同時加熱加壓能夠使一些有機的大分子分解成易溶于水的小分子，然后通過水洗將孔內污染物去除，從而達到很高的回收率。本發(fā)明的目的是這樣實現的一種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法經水洗干燥、制備硫酸混合溶液、加壓加熱、洗滌分離工序而得到產品，具體步驟如下(1)活性炭的前期處理按甘氨酸生產中所產生廢活性炭水的重量比為i:35的比例，用水將廢活性炭洗滌13遍，再將清洗后的廢活性炭放置在烘箱內在10020(TC下烘干或在室溫下晾干。對洗滌活性炭的廢水，經沉淀后收集上層清液，因其含有甘氨酸，可用作甘氨酸生產車間的原料水，進行重復利用。(2)制備硫酸溶液混合1)配制硫酸溶液第(1)步完成后，按98%的濃硫酸水的重量比為1:0.330.50的比例。將濃硫酸加入水中，攪拌均勻，就配制出質量分數為65.373.7%的硫酸溶液，備用。2)制備硫酸混合液第(2)_1)步完成后，按第(1)步處理后的廢活性炭重量第(2)_1)步配制的硫酸溶液重量比i:11.5的比例，在處理后的廢活性炭中加入硫酸溶液，攪拌均勻，就制備出硫酸與廢活性炭的混合液。(3)加壓加熱第(2)步完成后，將第(2)_2)步制備出的混合液放入高壓釜中，通電加熱加壓，在溫度為15020(TC、壓力4761555KPa的條件下.對混合物反應34小時，關閉高壓釜電源，待冷卻后分別收集反應后的活性炭和反應后的溶液。反應后的溶液因含有硫酸，回收用于第(2)_1)步配制硫酸溶液；反應后的活性炭自然晾干。(4)洗滌、分離第(3)步完成后，按第(3)步自然晾干后的活性炭水的重量比為1:35的比例，先用水對活性炭進行攪拌洗滌1015分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液。對濾渣(即活性炭)再次加入35倍重量的水，再次攪拌洗滌2025分鐘，再次抽慮，再次分別收集濾渣和洗液，如此重復24次，每次重復時，其攪拌洗滌時間依次增加10分鐘，最后收集的濾渣為再生率為79.4%96.8%的再生活性炭產品。對第一、二次洗滌所收集的洗液，經處理達標后排放，第36次收集的洗液，經沉淀后收集上層清，用作下次洗滌活性炭的洗滌水，棄沉淀。本發(fā)明采用以上技術方案后，主要有以下效果1.活性炭的回收率高，并能多次再生。本發(fā)明方法處理基于生產甘氨酸的吸附劑活性炭回收率可高達96.8%，比現有針對其他工藝的廢活性炭的最高收率91.3%有很大提高。本發(fā)明方法不但再生效率高，而且可以重復進行多次再生，且重復再生效果很好，在三次以內的再生率都在80%以上。2.回收成本低，經濟性好。本發(fā)明方法所使用的化學品為硫酸，其他消耗是水和電能，價格都相對便宜，經過成本核算可為企業(yè)節(jié)約三分之二的成本。(3)充分利用廢物資源，防治環(huán)境污染。①本發(fā)明方法是對生產甘氨酸的企業(yè)，在生產過程中產生的廢活性炭進行再生利用，并將再生過程中的洗滌水也回收利用，這不但充分利用工業(yè)廢物資源，而且還降低了生產成本，而且防止了環(huán)境污染。②生產甘氨酸的工藝流程中需要硫酸參與中間反應，活性炭會帶走部分硫酸，因而用硫酸處理廢活性炭，活性炭附帶的硫酸可以節(jié)約處理所用硫酸的用量，不但不會引入新的雜質，而且最終洗液可以返回工廠繼續(xù)使用，又防止了環(huán)境污染(4)回收甘氨酸。在甘氨酸生產中產生的廢活性炭中殘留甘氨酸的含量高達35%，，由于甘氨酸極易溶于水，所以在活性炭的前期水處理過程中會除去活性炭上所帶90%以上的甘氨酸，然后將洗滌水重新作為原料水繼續(xù)使用，即可以回收甘氨酸。(5)節(jié)約生產能耗。本發(fā)明方法的加熱溫度僅為15020(TC，加熱時間僅有34小時。因而不但降低了生產能耗，還提高了生產的安全性。(6)本發(fā)明操作簡便，設備簡單，便于推廣應用。(7)本發(fā)明處理活性炭的過程中，活性炭的損失少。由于處理的過程中溫度在15020(TC間，沒有達到活性炭的著火點，所以不用擔心燃燒損失，生產安全。本發(fā)明可廣泛應用于工業(yè)企業(yè)生產中廢活性炭的再生，特別適用于生產甘氨酸所用活性炭的再生。具體實施例方式下面結合具體實施方式，進一步說明本發(fā)明。實施例1—種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法的具體步驟如下(1)活性炭的前期處理按甘氨酸生產中所產生廢活性炭水的重量比為1:5的比例，用水將廢活性炭洗滌3遍，再將清洗后的廢活性炭放置在烘箱內在20(TC下烘干。對洗滌活性炭的廢水，經沉淀后收集上層清液，因其含有甘氨酸，可用作甘氨酸生產車間的原料水，進行重復利用。(2)制備硫酸溶液混合1)配制硫酸溶液第(1)步完成后，按98%的濃硫酸水的重量比為1:0.4的比例。將濃硫酸加入水中，攪拌均勻，就配制出質量分數為70.0%的硫酸溶液，備用。2)制備硫酸混合液第(2)_1)步完成后，按第(1)步處理后的廢活性炭重量第(2)_1)步配制的硫酸溶液重量比l:1.5的比例，在處理后的廢活性炭中加入硫酸溶液，攪拌均勻，就制備出硫酸與廢活性炭的混合液。[OO38](3)加壓加熱第(2)步完成后，將第(2)_2)步制備出的混合液放入高壓釜中，通電加熱加壓，在溫度為200°C、壓力1555KPa的條件下.對混合物反應4小時，關閉高壓釜電源，待冷卻后分別收集反應后的活性炭和反應后的溶液。反應后的溶液因含有硫酸，回收用于第(2)_1)步配制硫酸溶液；反應后的活性炭自然晾干。(4)洗滌、分離第(3)步完成后，按第(3)步自然晾干后的活性炭水的重量比為1:5的比例，先用水對活性炭進行攪拌洗滌15分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液。對濾渣(即活性炭)再次加入5倍重量的水，再次攪拌洗滌25分鐘，再次抽慮，再次分別收集濾渣和洗液，如此重復4次，每次重復時，其攪拌洗滌時間依次增加IO分鐘，最后收集的濾渣為再生率為96.8%的再生活性炭產品。對第一、二次洗滌所收集的洗液，經處理達標后排放，第36次收集的洗液，經沉淀后收集上層清液，用作下次洗滌活性炭的洗滌水，棄沉淀。實施例2—種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法的具體步驟如下，同實施例l，其中第(1)步中按甘氨酸生產中產生的廢活性炭水的重量比為1:3的比例，用水洗滌1遍，將清洗后的廢活性炭放置烘箱內，在IO(TC下烘干。第(2)_1)步中將98%的濃硫酸水按重量比為1:0.33進行稀釋，就配制出質量分數為73.7%的硫酸溶液。第(2)_2)步中，按第(1)步處理后的活性炭第(2)_1)步所配制的硫酸溶液的重量比i:i.o。第(3)步高壓釜中的溫度為15(TC、壓力為476KPa，對混合物反應3小時。第(4)步中，活性炭水的重量比為1:3，先用水對活性炭進行攪拌洗滌10分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣(即活性炭)再加入3倍重量的水再攪拌洗滌20分鐘，再抽慮，并分別收集濾渣和洗液，如此重復2次，每次重復時，其攪拌洗滌時間依次增加10分鐘。最后收得再生率為79.4%的再生活性炭產品。實施例3—種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法的具體步驟如下，同實施例l，其中第(i)步中按甘氨酸生產中產生的廢活性炭水的重量比為i:4的比例，用水洗滌2遍，再將清洗過的廢活性炭在室溫下晾干。第(2)_1)步中將98%的濃硫酸水按重量比為1:0.5進行稀釋，就配制出質量分數為65.3%的硫酸溶液。第(2)_2)步中，按第(1)步處理后的活性炭第(2)_1)步所配制的硫酸溶液的重量比i:1.4。第(3)步高壓釜中的溫度為18(TC、壓力為1004KPa，對混合物反應3.5小時。第(4)步中，活性炭水的重量比為1:4，先用水對活性炭進行攪拌洗滌12分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣(即活性炭)再加入4倍重量的水再攪拌洗滌22分鐘，再抽慮，并分別收集濾渣和洗液，如此重復2次，每次重復時，其攪拌洗滌時間依次增加10分鐘。最后收得再生率為92.2%的再生活性炭產品。實施例4—種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法的具體步驟如下，同實施例l，其中第(1)步中按甘氨酸生產中產生的廢活性炭水的重量比為1:5的比例，用水洗滌3遍，將清洗后的廢活性炭放置烘箱內，在150°C下烘干。第(2)_1)步中將98%的濃硫酸水按重量比為1:0.4進行稀釋，就配制出質量分數為70.0%的硫酸溶液。第(2)_2)步中，按第(1)步處理后的活性炭第(2)_1)步所配制的硫酸溶液的重量比i:i.3。第(3)步高壓釜中的溫度為16(TC、壓力為618KPa，對混合物反應3小時。第(4)步中，活性炭水的重量比為1:4，先用水對活性炭進行攪拌洗滌10分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣(即活性炭)再加入3倍重量的水再攪拌洗滌20分鐘，再抽慮，并分別收集濾渣和洗液，如此重復3次，每次重復時，其攪拌洗滌時間依次增加10分鐘。最后收得再生率為87.6%的再生活性炭產品。實驗結果1.對實施例14，在不同硫酸濃度、反應溫度、反應壓力、反應時間以及不同洗滌水用量、洗滌次數條件下，對甘氨酸生產中廢活性炭進行再生，并進行回收率檢測，結果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2.將實施例1甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，對同一批廢活性炭進行多次再生的再生率如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上述實驗結果知(1)通過以上實驗的數據結果看，96.8%的回收率高于針對生產其他產品所用吸附劑活性炭的回收率，即節(jié)約成本，又具有很高的經濟性。(2)硫酸的濃度對活性炭再生效率的影響硫酸濃度高有利于活性炭上吸附物質的降解，但過高的硫酸濃度會使活性炭與硫酸劇烈反應，導致活性炭和硫酸的損失，經實驗硫酸濃度為63.573.7%時為佳。(3)反應溫度對產品收率的影響。因為是在高壓釜內，溫度直接影響壓力的大小，通過以上實例壓力越大可將硫酸壓入活性炭的微孔，反應越充分，回收效率就越高，但是溫度過高，生產能耗高，且生產安全性差，因此反應溫度為15020(TC為宜。(4)本發(fā)明方法對甘氨酸生產中的廢活性炭，能進行多次再生，再生效率依然很高。第1、2、3次再生的再生效率都高于80%，第4次的再生率都接近80%，再生效果好。權利要求一種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，其特征在于具體步驟如下(1)活性炭的前期處理按甘氨酸生產中所產生廢活性炭∶水的重量比為1∶3～5的比例，用水將廢活性炭洗滌1～3遍，再將清洗后的廢活性炭放置在烘箱內在100～200℃下烘干或在室溫下晾干，對洗滌活性炭的廢水，經沉淀后收集上層清液；(2)制備稀硫酸溶液混合1)配制硫酸溶液第(1)步完成后，按98％的濃硫酸∶水的重量比為1∶0.33～0.50的比例，將濃硫酸加入水中，攪拌均勻；2)制備稀硫酸混合液第(2)-1)步完成后，按第(1)步處理后的廢活性炭重量∶第(2)-1)步配制的稀硫酸溶液重量比1∶1～1.5的比例，在處理后的廢活性炭中加入稀硫酸溶液，攪拌均勻；(3)加壓加熱第(2)步完成后，將第(2)-2)步制備出的混合液放入高壓釜中，通電加熱加壓，在溫度為150～200℃、壓力476～1555KPa的條件下.對混合物反應3～4小時，關閉高壓釜電源，待冷卻后分別收集反應后的活性炭和反應后的溶液，反應后的活性炭自然晾干；(4)洗滌、分離第(3)步完成后，按第(3)步自然晾干后的活性炭∶水的重量比為1∶3～5的比例，先用水對活性炭進行攪拌洗滌10～15分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣再次加入3～5倍重量的水，再次攪拌洗滌20～25分鐘，再次抽慮，再次分別收集濾渣和洗液，如此重復2～4次，每次重復時，其攪拌洗滌時間依次增加10分鐘，對第1、2次洗滌所收集的洗液，經處理達標后排放，第3～6次收集的洗液，經沉淀后收集上層清液，棄沉淀。2.按照權利要求1所述的甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，其特征在于具體步驟如下第(i)步中按甘氨酸生產中產生的廢活性炭水的重量比為i:5的比例，用水洗滌3遍，將清洗后的廢活性炭放置烘箱內，在20(TC下烘干；第(2)-i)步中將98%的濃硫酸水按重量比為i:0.4;第(2)-2)步中，按第(1)步處理后的活性炭第(2)-1)步所配制的稀硫酸溶液的重量比1:1.5;第(3)步高壓釜中的溫度為20(TC、壓力為1555KPa，對混合物反應4小時；第(4)步中，活性炭水的重量比為i:5，先用水對活性炭進行攪拌洗滌15分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣再加入5倍重量的水再攪拌洗滌25分鐘，再抽慮，并分別收集濾渣和洗液，如此重復4次。3.按照權利要求1所述的甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，其特征在于具體步驟如下第(i)步中按甘氨酸生產中產生的廢活性炭水的重量比為i:3的比例，用水洗滌1遍，將清洗后的廢活性炭放置烘箱內，在IO(TC下烘干；第(2)-1)步中將98%的濃硫酸水按重量比為1:0.33;第(2)-2)步中，按第(1)步處理后的活性炭第(2)-1)步所配制的稀硫酸溶液的重量比i:i.o;第(3)步高壓釜中的溫度為15(TC、壓力為476KPa，對混合物反應3小時。第(4)步中，活性炭水的重量比為1:3，先用水對活性炭進行攪拌洗滌IO分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣再加入3倍重量的水再攪拌洗滌20分鐘，再抽慮，并分別收集濾渣和洗液，如此重復2次。4.按照權利要求1所述的甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，其特征在于具體步驟如下第(i)步中按甘氨酸生產中產生的廢活性炭水的重量比為i:4的比例，用水洗滌2遍，再將清洗過的廢活性炭在室溫下晾干；第(2)-i)步中將98%的濃硫酸水按重量比為i:o.5;第(2)-2)步中，按第(1)步處理后的活性炭第(2)-1)步所配制的稀硫酸溶液的重量比1:1.4;第(3)步高壓釜中的溫度為18(TC、壓力為1004KPa，對混合物反應3.5小時；第(4)步中，活性炭水的重量比為i:4，先用水對活性炭進行攪拌洗滌12分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣再加入4倍重量的水再攪拌洗滌22分鐘，再抽慮，并分別收集濾渣和洗液，如此重復2次。5.按照權利要求1所述的甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，其特征在于具體步驟如下第(i)步中按甘氨酸生產中產生的廢活性炭水的重量比為i:5的比例，用水洗滌3遍，將清洗后的廢活性炭放置烘箱內，在15(TC下烘干；第(2)-i)步中將98%的濃硫酸水按重量比為i:o.4;第(2)-2)步中，按第(1)步處理后的活性炭第(2)-1)步所配制的稀硫酸溶液的重量比1:1.3;第(3)步高壓釜中的溫度為16(TC、壓力為618KPa，對混合物反應3小時；第(4)步中，活性炭水的重量比為i:4，先用水對活性炭進行攪拌洗滌io分鐘，再進行抽濾，并分別收集濾渣和洗液，對濾渣再加入3倍重量的水再攪拌洗滌20分鐘，再抽慮，并分別收集濾渣和洗液，如此重復3次。全文摘要一種甘氨酸生產中廢活性炭的再生方法，屬于工業(yè)生產中廢活性炭的再生領域。本發(fā)明經水洗干燥，制備稀硫酸混合溶液，加壓加熱，洗滌分離而得產品。本發(fā)明具有活性炭的回收率高達94.8％。并能重復多次再生，連續(xù)三次再生的回收率都高達80％以上，并能充分利用廢物資源，節(jié)約生產能耗，再生成本低，有利于環(huán)境保護，操作簡便，便于推廣應用等。本發(fā)明可廣泛應用于工業(yè)企業(yè)生產中非活性炭的再生，特別適合用于甘氨酸生產中廢活性炭的再生。文檔編號B01J20/20GK101695654SQ20091019132公開日2010年4月21日申請日期2009年11月3日優(yōu)先權日2009年11月3日發(fā)明者任競爭,何思然,張紅晶,羅自萍,臧建勇,譚世語,陽楊,陳紅梅申請人:重慶大學;