一種廢棄粉末活性炭的再生利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廢棄粉末活性炭的再生利用技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)是將谷氨酸鈉精制過程中產(chǎn)生的廢棄粉末活性炭在酸洗池內(nèi)經(jīng)鹽酸浸泡，除去部分灰分和鐵鹽雜質(zhì)，在電場(chǎng)的作用下添加微生物進(jìn)行生物再生，最后制得再生活性炭。本發(fā)明解決了谷氨酸鈉生產(chǎn)中廢棄粉末活性炭的處理問題，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，降低了生產(chǎn)成本，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
【專利說明】一種廢棄粉末活性炭的再生利用方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及生物活性炭再生領(lǐng)域，具體提供一種廢棄粉末活性炭的再生利用方法。
[0003]【背景技術(shù)】 活性炭又稱活性炭黑，是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳，它是由含炭為主的物質(zhì)作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面積，能有效地去除色素、臭味以及大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無機(jī)物。活性炭是一種具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和極大比表面積的炭質(zhì)吸附材料，它的主要性能是對(duì)分子具有極強(qiáng)的吸附能力，活性炭在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)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(chǔ)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(jìn)行處理，不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，還會(huì)引起環(huán)境污染。因此，無論從經(jīng)濟(jì)效益還是從環(huán)保角度考慮，進(jìn)行活性炭的再生都很有必要。活性炭的再生，就是恢復(fù)使用過的活性炭的吸附能力，使其達(dá)到能夠再次使用狀態(tài)的操作，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)活性炭的再生進(jìn)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(xué)藥品再生法、電化學(xué)再生法、光催化再生法、超臨界萃取再生法和生物再生法等。
[0004]目前，在谷氨酸鈉(味精)的生產(chǎn)過程中，谷氨酸變晶中和液進(jìn)入脫色罐內(nèi)，加入食品添加劑碳酸鈉進(jìn)行中和，使谷氨酸完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼徕c，同時(shí)加入粉末狀活性炭進(jìn)行脫色吸附，以除去料液中存在的色素及雜質(zhì)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，當(dāng)活性炭表面被吸附物質(zhì)填滿后，將失去進(jìn)一步的吸附能力，因此生產(chǎn)上中和、脫色完成后進(jìn)行板框過濾，產(chǎn)生廢棄的粉末活性炭。如果吸附后的活性炭無法回收，不僅造成資源的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
[0005]將吸附了有機(jī)物的廢活性炭再生的辦法是將有機(jī)物浸出、分解或者原位碳化。在眾多的活性炭再生方法中，熱再生工藝最為成熟，但它再生過程用時(shí)長(zhǎng)，能耗高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。使用微生物降解的方法再生活性炭，可降低能耗、保證活性炭的孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布。微生物法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于污水處理、新材料制備等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物法在食品、航天、土壤重金屬處理等眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。本發(fā)明使用微生物菌劑為深度處理活性炭的方法，結(jié)合化學(xué)浸出活性炭表面和大孔中的雜質(zhì)的方法對(duì)谷氨酸鈉生產(chǎn)過程的廢活性碳進(jìn)行再生，使微生物降解和溶劑再生有機(jī)結(jié)合，他們發(fā)揮各自的效能，且相輔相成，提高了廢活性炭的還原率，保證了活性炭原有的孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是解決谷氨酸鈉生產(chǎn)中廢棄粉末活性炭的處理問題，提供一種廢棄粉末活性炭的再生利用方法。生物再生在除去活性炭吸附的有機(jī)物的同時(shí)，還可以除去沉積在炭表面的無機(jī)鹽，而且使炭的新微孔生成，使炭的活性得到根本的恢復(fù)。其大幅降低了成產(chǎn)成本，生產(chǎn)過程操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。符合資源綜合利用、節(jié)能減排的要求，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案:
一種廢棄粉末活性炭的再生利用方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)取谷氨酸鈉生產(chǎn)過程廢棄粉末活性炭，首先在酸洗池內(nèi)加入少量水，倒入廢棄粉末活性炭，再加入水使炭全部潤(rùn)濕后，加入等體積3.5 — 3.9波美度的鹽酸溶液，浸泡，攪拌
2.5h,以除去廢炭中的部分灰分和鐵鹽雜質(zhì)，過濾取濾餅備用；
(2)將步驟(1)制得的濾餅與水混合得混合液，控制濾餅:水(質(zhì)量比)為3— 5:1，并加入混合菌劑，投加量為按每立方米混合液投加制劑50克，施加35 - 40 mA/cm2的電場(chǎng)，然后添加與混合液等體積的營(yíng)養(yǎng)液，反應(yīng)16 - 24h。
[0008]所述營(yíng)養(yǎng)液組分如下(每升):葡萄糖:5g ;尿素:2g ;三氯化鐵:0.3g ;磷酸氫二鉀:0.2g ;磷酸二氫鉀1.0g ;硝酸鈉3g ;磷酸鈉2g ;微量元素母液0.5?5mL,余量為水；
所述微量元素母液每升所含成分如下:EDTA 二鈉2.5g，ZnS04.7H20 450mg, CoCl2.6H20225mg，MnCl2 600mg，CuS04.5H20 210mg，Na2Mo04.2H20 120mg，NiCl2.6H20 135 mg, H3B0315mg,余量為水。
[0009]所述混合菌劑為的活性成分包括下列重量份的原料:
酵母菌5份，銅綠假單孢菌4份，脫氮副球菌3份，黑曲霉3份；
所述酵母菌具體為粘質(zhì)紅酵母) CGMCC No:2257 (參見文獻(xiàn) CN101220336A)；
所述銅綠假單孢菌具體可為銅綠假單孢菌QPseudomonas aeruginosa ) ATCC15442 (例如參見文獻(xiàn) Adaptation of Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 todidecyldimethylammonium bromide induces changes in membrane fatty acidcomposition and in resistance of cells,Journal of Applied Microbiology,2001);
所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌(Paracoccus denitrif icans) ATCC13543 (參見文獻(xiàn) Genes coding for respiratory complexes map on all three chromosomes of theParacoccus denitrificans genome, Archives of Microbiology,1998)；
所述黑曲霉具體為黑曲霉(Aspergillus niger) CCTCC No:M206034 ； (CN1924000A)將以上酵母菌，銅綠假單孢菌，脫氮副球菌，黑曲霉按照常規(guī)培養(yǎng)濃度均控制在2 X 108個(gè)/克，所培養(yǎng)的菌液按照質(zhì)量比例混合得到液體菌劑；
取上述液體菌劑與載體攪拌混合，優(yōu)選以硅藻土(40 - 80目)為載體，按照菌劑:載體為3:1的重量比混合。干燥:將混合好物料進(jìn)行干燥，干燥溫度為20-50°C，干燥后含水量為20-30% ;檢驗(yàn)、包裝:按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，成品按重量進(jìn)行包裝，即得固體菌劑。
[0010](3)將步驟二制得的溶液過濾，取濾餅，用質(zhì)量濃度為5%?15%的氫氧化鈉溶液清洗活性炭，清洗后的活性炭經(jīng)過脫水、干燥后即可得到再生活性炭。
[0011]本發(fā)明取得的有益效果:
1本發(fā)明生物再生聯(lián)合化學(xué)法再生活性炭，由于使用混合菌降解和化學(xué)法相結(jié)合，對(duì)活性炭原有的孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布進(jìn)行了很好的保護(hù)，生產(chǎn)過程中無有毒有害物質(zhì)排放，是一個(gè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的成套技術(shù)。[0012]2本發(fā)明的復(fù)合菌劑專門針對(duì)谷氨酸鈉生產(chǎn)中廢棄粉末活性炭，將各種能形成優(yōu)勢(shì)菌群的菌種，配制成高效微生物制劑，將大量的適應(yīng)該廢水的微生物，并創(chuàng)造一個(gè)非常適合微生物繁殖、生長(zhǎng)的環(huán)境按一定量投加到廢棄活性炭處理系統(tǒng)中，加速微生物對(duì)污染物的降解，以提高系統(tǒng)的生物處理效率，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。其含有多種對(duì)難降解污染物有優(yōu)良降解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，共生協(xié)調(diào)，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快，對(duì)大分子、難降解物質(zhì)有良好的降解效果，與其他處理方法相比，生化法具有能耗低、處理效果好、處理費(fèi)用低以及不會(huì)產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)。
[0013]3發(fā)明人經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)表明，電場(chǎng)作用對(duì)谷氨酸鈉生產(chǎn)中廢棄粉末活性炭廢水的微生物生長(zhǎng)代謝的影響試非常明顯的，適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)作用可以有效地強(qiáng)化該廢水中的生長(zhǎng)代謝能力。在低電流密度I?10 mA/cm2作用下，電場(chǎng)對(duì)該類廢水的生長(zhǎng)速率基本沒有影響；當(dāng)電流密度為35?40 mA/cm2時(shí)，其生長(zhǎng)速率明顯提高；隨著電流的繼續(xù)升高至45?100mA/cm2,電場(chǎng)開始抑制相應(yīng)微生物的生長(zhǎng)代謝，在電流為200 mA/cm2時(shí)，微生物從第32h出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。
[0014]在電場(chǎng)的強(qiáng)化作用下，微生物降解速度得以提升，從而改進(jìn)目前微生物再生活性炭效率不高的不足之處；再生后的活性炭因?yàn)椴唤?jīng)高溫處理或者后續(xù)工藝采用的是較短時(shí)間的熱處理，因此損失不是很大，吸附能力也不會(huì)有較大的降低，可使活性炭使用周期比通常的吸附周期延長(zhǎng)多倍。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
一種廢棄粉末活性炭的再生利用方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)取谷氨酸鈉生產(chǎn)過程廢棄粉末活性炭，首先在酸洗池內(nèi)加入少量水，倒入廢棄粉末活性炭，再加入水使廢棄粉末活性炭全部潤(rùn)濕后得到混合物A，加入與混合物A等體積的3.5波美度的鹽酸溶液，浸泡，攪拌2.5h，以除去廢棄粉末活性炭中的部分灰分和鐵鹽雜質(zhì),過濾取濾餅備用；
(2)將步驟(I)制得的濾餅與水混合得混合液，控制濾餅:水(質(zhì)量比)為3:1，并加入混合菌劑，投加量為按每立方米混合液投加菌劑50克，同時(shí)施加電流密度為35mA/cm2的電場(chǎng)，然后添加與混合液等體積的營(yíng)養(yǎng)液，反應(yīng)16 - 24h。
[0016]所述營(yíng)養(yǎng)液組分如下(每升):葡萄糖:5g ;尿素:2g ;三氯化鐵:0.3g ;磷酸氫二鉀:0.2g ;磷酸二氫鉀1.0g ;硝酸鈉3g ;磷酸鈉2g ;微量元素母液0.5?5mL ;余量為水；
所述微量元素母液每升所含成分如下=EDTA 二鈉2.5g，ZnSO4.7H20 450mg, CoCl2.6H20225mg，MnCl2 600mg，CuSO4.5H20 210mg，Na2MoO4.2H20 120mg，NiCl2.6H20 135 mg, H3BO315mg，余量為水。
[0017]所述混合菌劑的活性成分包括下列重量份的原料:
酵母菌5份，銅綠假單孢菌4份，脫氮副球菌3份，黑曲霉3份；
所述酵母菌具體為粘質(zhì)紅酵母mucilaginosa ) CGMCC No:2257 (參見文獻(xiàn) CN101220336A)；
所述銅綠假單孢菌具體可為銅綠假單孢菌QPseudomonas aeruginosa ) ATCC15442 (例如參見文獻(xiàn) Adaptation of Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 todidecyIdimethyIammonium bromide induces changes in membrane fatty acidcomposition and in resistance of cells，Journal of Applied Microbiology,2001);所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌(Paracoccus denitrif icans) ATCC13543 (參見文獻(xiàn) Genes coding for respiratory complexes map on all three chromosomes of theParacoccus denitrificans genome, Archives of Microbiology,1998)；
所述黑曲霉具體為黑曲霉(Aspergillus niger) CCTCC No:M206034 ； (CN1924000A)
將以上酵母菌，銅綠假單孢菌，脫氮副球菌以及黑曲霉按照常規(guī)培養(yǎng)，濃度均控制在2X 108個(gè)/克，所培養(yǎng)的菌液按照質(zhì)量比例混合得到液體菌劑；
取上述液體菌劑與載體攪拌混合，優(yōu)選以硅藻土(40 - 80目)為載體，按照菌劑:載體為3:1的重量比混合。干燥:將混合好物料進(jìn)行干燥，干燥溫度為20-50°C，干燥后含水量為20-30% ;檢驗(yàn)、包裝:按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，成品按重量進(jìn)行包裝，即得固體菌劑。
[0018](3)將步驟(2)反應(yīng)獲得的溶液過濾，取濾餅，用質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液清洗活性炭，清洗后的活性炭經(jīng)過脫水、干燥后即可得到再生活性炭。
[0019]實(shí)施例1最終獲得的活性炭比表面積為1118.5m2/g，碘吸附值為808.lmg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為210.5mg/g，再生率為90%。
[0020]對(duì)回收前后活性炭的質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析，如下表1所示:
【權(quán)利要求】
1.一種廢棄粉末活性炭的再生利用方法，其特征在于包括以下步驟:(1)取廢棄粉末活性炭，首先在酸洗池內(nèi)加入少量水，倒入廢棄粉末活性炭，再加入水使廢棄粉末活性炭全部潤(rùn)濕得到混合物A，加入與混合物A等體積的3.5-3.9波美度的鹽酸溶液，浸泡，攪拌2.5h，過濾取濾餅備用；(2)將步驟(1)制得的濾餅與水按照質(zhì)量比3-5:1混合得混合液，添加混合菌劑，投加量為按每立方米混合液投加制劑50克，施加35 - 40mA/cm2的電場(chǎng)，然后添加與混合液等體積的營(yíng)養(yǎng)液，反應(yīng)16 — 24h ；所述營(yíng)養(yǎng)液組分為每升:葡萄糖:5g ;尿素:2g ;三氯化鐵:0.3g ;磷酸氫二鉀:0.2g ;磷酸二氫鉀1.0g ;硝酸鈉3g ;磷酸鈉2g ;微量元素母液0.5~5mL ;余量為水；所述混合菌劑的活性成分包括下列重量份的原料:酵母菌5份，銅綠假單孢菌4份，脫氮副球菌3份，黑曲霉3份；(3)將步驟(2)反應(yīng)獲得的溶液過濾，取濾餅，用5%~15%的氫氧化鈉溶液清洗活性炭，清洗后的活性炭經(jīng)過脫水、干燥后即可得到再生活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微量元素母液每升所含成分如下:EDTA 二鈉 2.5g，ZnS04.7H20 450mg, CoCl2.6H20 225mg, MnCl2 600mg, CuS04.5H20 210mg,Na2Mo04.2H20 120mg, NiCl2.6H20 135 mg, H3B03 15mg，余量為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的方法，其特征在于，所述酵母菌為粘質(zhì)紅酵母mucilaginosa^) CGMCC No:2257 ； 所述銅綠假單孢菌優(yōu)選為銅綠假單孢菌aeruginosa ) ATCC 15442;所述脫氮副球菌優(yōu)選為脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans) ATCC13543 ；所述黑曲霉優(yōu)選為黑曲霉(Aspergillus niger) CCTCC No:M206034 ；將以上酵母菌，銅綠假單孢菌，脫氮副球菌以及黑曲霉的濃度均控制在大約2X 108個(gè)/克，然后按照質(zhì)量比例混合得到液體菌劑；取液體菌劑與硅藻土攪拌混合，按照液體菌劑:載體為3:1的重量比混合，干燥制備混合菌劑。
【文檔編號(hào)】B01J20/20GK103721692SQ201410029229
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】張傳森, 李克習(xí), 黃敏 申請(qǐng)人:呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司