对废活性炭回收利用的探讨

２００６ 年第 ３ 期
第 ３ 期（总第 ５８ 期）
农产品加工·学刊
Ｎｏ．３
２００６ 年 ３ 月
Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｏｆ Ｆａｒｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｍａｒ．
文章编号： １６７１－ ９６４６ （ ２００６ ） ０３－ ００５１－ ０３
对废活性炭回收利用的探讨
张俊能
第 ８ 批实验： 粗糖浆 Ｂｘ＝３０．００， ｐＨ 值 ４．２９， 色 值 ＝２３４．３４ （ Ｓｔ°） 。
２００６ 年第 ３ 期
张俊能： 对废活性炭回收利用的探讨
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在最佳实验条件下， 对再生活性炭进行 ８ 批粗糖 浆脱色实验。第 １ 批 ￣ 第 ８ 批实验糖浆色值测定采 用手提式折光计， 将糖浆锤度稀释至 １．００ 时， 利 用 ７２１－ １００ 型 分 光 光 度 计 ， 测 其 吸 光 值 并 换 算 成 其 色 值。糖浆测色值时， 每次都测其 ｐＨ 值， 因 ｐＨ 会影 响糖浆的色值。两个实验交换柱刚开始脱色时， ｐＨ 值相差较大， 交换 １ ｈ 后， ｐＨ 值相差就不很大。在 每 批 脱 色 糖 浆 实 验 完 毕 后 ， 利 用 质 量 分 数 为 ３％ 的 ＮａＯＨ 再生， 发现经过热再生的活性炭解吸出来的黑 色 物 质 较 多 ， 用 水 洗 至 ｐＨ 值 为 ８ 时 ， 所 用 时 间 较 长 。 同 时 ， 利 用 体 积 分 数 为 ３％ ＨＣｌ 再 生 后 ， 水 洗 ｐＨ 值为 ４ 时， 装有热再生处理后的活性炭的交换柱 水洗时间也稍长。对每批集合样糖浆的 ｐＨ 值比较发 现， 热再生处理的活性炭交换出来的清糖浆的 ｐＨ 值 较低， 说明其吸附酸较多 （ 水洗后， 两柱的 ｐＨ 值是 相同的， ｐＨ 值为 ４） 。
１ 实验内容
将 废 活 性 炭 用 清 水 洗 净 后 ， 在 １１０ ℃烘 箱 中 烘 烤 ４ ｈ， 然后将干 燥 好 的 废 活 性 炭 按 不 同 温 度 和 时 间， 在马福炉中加热和冷却， 最后采用碘量法， 测定 活性炭对碘的吸附率， 分析活性炭的脱色能力， 找出 实验最佳方案， 最后利用糖浆脱色实验与新的活性炭 比较。
总之， 经过 ８ 批糖浆脱色实验， 说明废活性炭经 过本实验方法处理后， 使用寿命及糖浆脱色能力可以 与新的活性炭相媲美。
４ 实验分析与讨论
（ １） 实验中， 活性炭脱色率的测定采用碘量法：
称取 ０．２０ ｇ 活性炭， 加 ５０ ｍＬ ０．１ ｍｏｌ／ｍＬ 碘液， 搅拌
３０ ｍｉｎ 过滤， 将 最 初 的 １０ ｍＬ 滤 液 弃 去 ， 从 剩 下 的
木糖生产中， 利用活性炭对其水解液和糖浆等进 行脱色， 而这些水解液和糖浆的色素主要来源是： 氯 化玉蜀汞素， 呈红色， 是一种多酚类； 有机氨基化合 物与还原糖在加热过程中缩合成正糖苷， 此色素由黄 色→棕 黑 色→黑 色 ； 生 产 过 程 中 加 热 、ｐＨ 的 变 化 、 设备采用不合理材料等均会增加水解液和糖浆的色 泽。一般情况下， 若活性炭吸附了苯酚类的色素， 在 再生过程中采用前述第①种方法， 利用 ＮａＯＨ 再生，
（ ２） 将质量分数为 ３％的 ＮａＯＨ 处理后， 再用马 福炉在 ３５０℃温度下加热。前处理对废活性炭再生的 影响见表 ３。
表 ３ 前处理对废活性炭再生的影响
废活性炭处理
脱色率 Ｐ
３％ ＮａＯＨ 加热 １ ｈ
０．３１
加热 １ ｈ
０．３１
３％ ＮａＯＨ 加热 ２ ｈ
０．３２
加热 ２ ｈ
０．３３
表 ３ 说明， 废活性炭用质量分数为 ３％的 ＮａＯＨ 前处理后， 再进行热再生， 效果与直接进行热再生相 差 不 多 ， 而 且 利 用 质 量 分 数 为 ３％的 ＮａＯＨ 前 处 理 ， 成本较高， 故不采纳此方法。 ２．５ 废活性炭热再生加热后， 用蒸汽处理
这时苯酚类和有机酸等被吸附质变成钠盐， 很容易解 吸。但本文所提到的废活性炭是指利用 ＮａＯＨ 再生已 经失效， 无法正常使用的活性炭。本实验根据现有的 实验条件， 采用第④种和第⑥种方法对废活性炭再 生。实验结果表明， 经过再生的活性炭脱色能力达到 原来的 ７３．５３％ （ 脱色率比较） ， 对脱色糖浆的使用性 能及使用寿命与新的活性炭相当。
废活性炭在 ３５０℃马福炉里加热 ２ ｈ 后， 再在蒸 汽中加热 ０．５ ｈ， 其脱色率 Ｐ 为 ０．３１。此数据与没有 在蒸汽中加热效果相差不大， 故此法不采纳。
总之， 经过对以上实验， 选择马福炉里加热温度 为 ３５０℃， 加热时间为 ２ ｈ。
３ 在最佳实验条件下对再生废活性炭进行粗糖浆的 脱色实验
０ຫໍສະໝຸດ Baidu引言
为了提高经济效益， 降低生产成本和减少环境污 染， 笔者对废活性炭进行再生处理实验， 以探讨废活 性炭的回收利用。国内外对废活性炭的再生处理方法 可归纳为： ①改变被吸附质的化学性质； ②用对被吸 附质亲和力强的溶剂萃取； ③用对活性炭的亲和力比 被吸附质更大的物质置换； ④用从外部加热， 提高温 度等方法使平衡关系本身发生变化； ⑤用降低溶剂中 溶质的浓度 （ 压力） 进行解吸； ⑥如果被吸附质是高 沸点的有机物， 可用使被吸附质分解或者氧化除去的 方法。
第 １ 批 实 验 ： 粗 糖 浆 Ｂｘ＝１８．２， ｐＨ 值 ２．３５， 色 值 ＝１１２．１１ （ Ｓｔ°） 。
第 ２ 批 实 验 ： 粗 糖 浆 Ｂｘ＝２６．８， ｐＨ 值 ４．９４， 色 值 ＝２８２．０７ （ Ｓｔ°） 。
第 ２、３、４ 批粗糖浆是相同的。在第 ４ 批交换较 早停止， 由于粗糖浆已用完， 同时在第 ２ 小时， 色 值都很大。
在同一实验条件下， 比较新的活性炭与再生好的 活性炭的脱色能力及使用寿命。
在实验室中， 装 ２ 个交换柱， 其中一柱装新的活 性炭， 另一柱装再生好的活性炭， 水浸泡后的活性炭 量为 ４００ ｍＬ， 清糖浆流量 ８００ ｍＬ／ｈ， 当清糖浆锤度 为 １０ 时 开 始 收 集 ， 每 １ ｈ 测 １ 次 清 糖 浆 色 值 及 ｐＨ 值， 并 每 次 留 样 ５０ ｍＬ 作 集 合 样 。 在 每 批 脱 色 完 毕 后 ， 活 性 炭 的 再 生 皆 采 用 质 量 分 数 为 ３％ ～４％ 的 ＮａＯＨ 处理及体积分数为 ３％～４％ ＨＣｌ 中和， 用量是 活性炭量的 ３ 倍。
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农产品加工·学刊
２００６ 年第 ３ 期
Ｐ 为 ０．４５。 ２．２ 温度对废活性炭再生的影响
废活性炭在马福炉中的加热时间为 ２ ｈ， 温度对 废活性炭再生的影响见表 １。
表 １ 温度对废活性炭再生的影响
加热温度 θ／℃
脱色率 Ｐ
１１０
０．０４５
３００
０．２７
３５０
０．３３
４００
０．２４
４５０
将废活性炭在马福炉里加热， 加热温度为 ３５０℃。加热时间对废活性炭再生的影响见表 ２。
表 ２ 加热时间对废活性炭再生的影响
加热时间 ｔ／ｈ
脱色率 Ｐ
０．５
０．２９
１．０
０．３１
２．０
０．３３
２．５
０．３３
从表 ２ 可知， Ｐ 在 ２ ｈ 以后增加的幅度不大， 所 以我们选择加热时间为 ２ ｈ。 ２．４ 前处理对废活性炭再生的影响
（ 福建糖业股份有限公司， 福建 漳州， ３６３０００）
摘要： 将废活性炭用水洗净后， 在 １１０℃烘箱中干燥 ４ ｈ， 然后将其按不同温度和时间在马福炉中加热和 冷 却 ， 采 用
碘量法测定活性炭对碘的吸附率。分析活性炭的脱色能力， 找出实验最佳方案， 最后利用糖浆脱色实验与新的活性
炭比较。实验结果， 经过再生的活性炭脱色能力达到原来的 ７３．５３％ （ 脱色率比较） ， 脱色糖浆的使用性能及使用寿命
与新的活性炭相当。
关键词： 活性炭； 脱色； 脱色率
中图分类号： ＴＳ２４４＋．２
文献标志码： Ａ
Ｄｉｓｃｕｓｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｗａｓｔｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｒｅｃｙｃｌｅ
Ｚｈａｎｇ Ｊｕｎｎｅｎｇ （ Ｆｕｊｉａｎ ｓｕｇａｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ＣＯ． Ｌｔｄ， Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ， Ｆｕｊｉａｎ ３６３０００， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｒｙ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｖｅｎ ｗｉｔｈ １１０ ℃ ａｆｔｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｔ， ｔｈｅｎ ｈｅａｔ ａｎｄ ｃｏｏｌ ｉｔ ｉｎ Ｍｕｆｆｌｅ Ｆｕｒｎａｃｅ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｔｉｍｅ， ａｔ ｌａｓｔ ｔｅｓｔ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ＇ｓ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ａｂｓｏｒｂ ｔｉｎｃｔｕｒｅ ｏｆ ｉｏｄｉｎｅ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｏｄｉｎｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｎｅｘｔ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄｉｓｃｏｌｏｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅ ｔｈｅ ｓｙｒｕｐ ｄｉｓｃｏｌｏｒｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｅｗ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ． Ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓｃｏｌｏｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｒｅｕｓｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｕｐ ｔｏ ７３．５３％ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｏｎｅ （ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｄｉｓｃｏｌｏｒｉｎｇ ｒａｔｅ） ， ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｍａｔｃｈｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｅｗ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｌｉｆｅｓｐａｎ ｏｆ ｄｉｓｃｏｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｒｕｐ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｓｃｏｌｏｒｉｎｇ； ａｂｓｏｒｂ ｒｅｕｓｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ； ｄｉｓｃｏｌｏｒｉｎｇ ｒａｔｅ
对废活性炭前处理： 采用质量分数为 ３％ ＮａＯＨ 溶液与废活性炭混合， 在蒸汽中蒸煮 ２ ｈ， 用自来水 洗净， 再用体积分数为 ３％ ＨＣｌ 溶液浸泡， 水洗至中 性， 烘干。
（ １） 经质量分数为 ３％的 ＮａＯＨ 处理后的废活性 炭的脱色率 Ｐ 为 ０．０７３； 没有利用碱处理的废活性炭 脱色率 Ｐ 为 ０．０４５。两者数据相差不是很大， Ｐ 没有 明显提高。这说明废活性炭直接用质量分数为 ３％的 ＮａＯＨ 浸泡并在蒸汽中蒸煮， 效果不好。
第 ５ 批实验： 粗糖浆 Ｂｘ＝２９．１０， ｐＨ 值 ３．５３， 色 值 ＝１７７．９２ （ Ｓｔ°） 。
第 ６ 批实验： 粗糖浆 Ｂｘ＝２９．１０， ｐＨ 值 ３．５３， 色 值 ＝１７７．９２ （ Ｓｔ°） 。
第 ７ 批实验： 粗糖浆 Ｂｘ＝２５．００， ｐＨ 值 ３．９６， 色 值 ＝２４９．８２ （ Ｓｔ°） 。
２ 实验最佳条件的选择
２．１ 废活性炭与新活性炭脱色率的比较 两者均在 １１０℃， ４ ｈ 烘箱中烘干， 脱去水分。 废活性炭的脱色率 Ｐ 为 ０．０４５； 新活性炭脱色率
收稿日期： ２００６－ ０２－ ０７ 作者简介： 张俊能 （ １９６９－ ） ， 男， 福建人， 工程师， 研究方向： 木糖的制作与提纯。
燃烧
５００
燃烧
由表 １ 可知， 随着加热温度的升高， Ｐ 值增大， 当温度超过 ３５０℃时， 脱色率 Ｐ 降低， 加热温度达到 ４５０℃以上， 废活性炭开始燃烧。所以， 确定最佳温 度为 ３５０℃。因为当温度由 １００℃→２００℃→３５０℃时， 由于吸附质有机物在加热过程中， 逐渐解吸或热分 解， 可闻到刺激性气味。这些废活性炭上的吸附质有 机物以解吸、炭化和氧化的形式从活性炭的基质上挥 发， 所以加热温度从 １００℃上升到 ３５０℃时， 废活性 炭经过热再生， 其脱色率 Ｐ 提高。随着加热温度的 提高和加热时间的延长， 在活性炭上附着的有机物生 成的非晶体碳会发生石墨化结构变化， 使其结构紧密 化， 微孔减少， 故加热温度超过 ３５０℃， 废活性炭再 生后的脱色率就降低。 ２．３ 加热时间对废活性炭再生的影响