一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用。


背景技术：

2.活性炭是一种多孔吸附剂，广泛应用于石油、化工、食品、医药、轻工、环保、国防领域等。制造活性炭的原料多种多样，常用的包括木料、煤炭、果壳、废旧轮胎等。
3.制药厂使用后的饱和粉末活性炭（以下简称饱和粉末活性炭）是制药产业过程中危险废物，一般为湿料，长期堆置不处理极易对环境造成极大污染。因为饱和活性炭中含有大量的抗生素等无法填埋及堆放，现有的饱和粉末活性炭的处理方法只有焚烧，但饱和粉末活性炭的热值低，很难燃烧，是一种未被充分利用的危废资源，具有广阔的开发前景，因此实现饱和粉末活性炭的资源再利用和无害化处理不仅能够实现对环境的保护，也能提高资源的利用率。
4.硫氰酸红霉素结晶母液沉淀物（以下简称硫红母液渣）是生产硫氰酸红霉素生产过程中，由反应母液结晶出硫氰酸红霉素后母液中产生的沉淀物；是生产硫氰酸红霉素的中间产物。硫红母液渣是一种富含难降解有机物和生物毒性物质的粘稠物及化学合成废产物。硫红母液渣中含有来自发酵残余营养物的高化学需氧量即高cod、高氨氮和高悬浮物即高ss；存在生物抑制性物质，如残留红霉素及其中间代谢产物、scn-、高浓度硫酸盐、表面活性剂(破乳剂、消沫剂等)和提取分离中残留的高浓度酸、碱、有机溶剂等。目前硫红母液渣的处理方法仅为焚烧，由于热值低，只能和煤炭混合燃烧。是一种未被充分利用的危废资源，具有广阔的开发前景，因此实现硫红母液渣的资源再利用和无害化处理不仅能够实现对环境的保护，也能提高资源的利用率。


技术实现要素：

5.本发明为了解决目前制药厂对于使用后的饱和粉末活性炭以及硫红母液渣难以进行再利用与无害化处理，提供了一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用。可实现制药厂吸附饱和粉末活性炭和硫红母液渣的再利用和无害化处理。柱状活性炭的生产过程中的高温可以对饱和粉末活性炭和硫红母液渣中的抗生素和残余营养物等有害物质进行高温分解，分解后烟气进行焚烧处理。
6.本发明由如下技术方案实现的：一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，制药厂危废资源吸附饱和粉末活性炭烘干后按照质量比为1:1加入磷酸，然后在料仓中困料24h，使磷酸与饱和粉末活性炭充分反应；继续烘干饱和粉末活性炭，在干燥的饱和粉末活性炭中加入硫氰酸红霉素结晶母液沉淀物即硫红母液渣、粘结剂、改性沥青，然后制成条状，烘干至含水量为≤6%，然后依次760℃炭化60min，860℃通水蒸汽活化120min，冷却后即为柱状活性炭；其中饱和粉末活性炭、硫红母液渣、改性沥青和粘结剂的质量分数为
61-76%、0-15%、19%、5%。
7.具体制备方法为：（1）饱和粉末活性炭前处理：在双轴式烘干机中160℃烘干饱和粉末活性炭30min，使饱和粉末活性炭中的水分蒸发干后备用；（2）加酸：在滚筒搅拌机中将烘干的饱和粉末活性炭中按比例加入磷酸，使磷酸充分融合进饱和粉末活性炭；（3）困料：不锈钢料仓中困料24h，使磷酸与饱和粉末活性炭充分反应；（4）烘干：在双轴烘干机中160℃烘干40min，使浸泡磷酸的饱和粉末活性炭中的水分蒸发；（5）成型：烘干的饱和粉末活性炭中按比例加入硫红母液渣、粘结剂和改性沥青，用捏合机捏合成膏状，液压机压制成条状；（6）炭化：用蒸汽烘干机将压制成的条状物料烘干至含水量≤6%，然后送入外热式炭化炉中760℃炭化60min；（7）活化：炭化完成后送入活化炉中860℃通水蒸汽活化120min，卸出活化料；（8）冷却：活化料自然冷却后即为柱状活性炭。
8.所述饱和粉末活性炭为脱色用后饱和粉末活性炭、溶媒用后饱和粉末活性炭、吸附苯乙酸后饱和粉末活性炭的混合物，以饱和粉末活性炭的质量为计算基准，脱色用后饱和粉末活性炭、溶媒用后饱和粉末活性炭、吸附苯乙酸后饱和粉末活性炭按照如下质量分数混合而成：69%、28%、3％。
9.所述粘结剂为淀粉、硼砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和丁二脂，以粘接剂的最终质量为计算基准，淀粉、硼砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和丁二脂的质量分数依次为68%、13%、3%、3%、13%。
10.进一步的，所述饱和粉末活性炭、硫红母液渣、改性沥青和粘结剂的质量分数为61%、15%、19%、5%。
11.自然冷却后筛分包装，柱状活性炭的直径为4mm。炭化、活化过程中的烟气高温焚烧后处理排放。
12.本发明还提供了一种柱状活性炭，利用所述方法制备而成。
13.本发明还提供了所述柱状活性炭在voc气体吸附中的应用。以及所述柱状活性炭在污水中cod的吸附中的应用。
14.本发明解决了现有制药厂使用后的饱和粉末活性炭和硫红母液渣无法资源再利用和无害化处理的问题，制作工艺简单，能够实现饱和活性炭和硫红母液渣危废的大批量处理，易于推广应用，同时所制备柱状活性炭的碘值650mg/g（采用gb/t7702.7-2008测定），灰份24%（采用gb/t7702.15-2008），耐磨强度95%（采用gb/t7702.3-2008），获得的柱状活性炭适用于voc气体的吸附，污水中cod的吸附。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为吸附苯乙酸后饱和粉末活性炭；图2为脱色用后饱和粉末活性炭；图3为硫红母液渣；图4为按比例配料以及捏合图；图5为造粒烘干；图6为炭化、活化设备；图7为所制备的成品柱状活性炭。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.除非另有定义，所有在此使用的技术和科学术语，和本发明所属领域内的技术人员所通常理解的意思相同，在此公开引用及他们引用的材料都将以引用的方式被并入。
19.本领域技术人员意识到的通过常规实验就能了解到的描述的特定实施方案的等同技术，都将包含在本技术中。
20.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的仪器设备，如无特殊说明，均为实验室常规仪器设备；下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均为由常规生化试剂商店购买得到的。
21.实施例1：一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，制药厂危废资源吸附饱和粉末活性炭烘干后按照质量比为1:1加入磷酸，然后在料仓中困料24h，使磷酸与饱和粉末活性炭充分反应；继续烘干饱和粉末活性炭，在干燥的饱和粉末活性炭中加入硫氰酸红霉素结晶母液沉淀物即硫红母液渣、粘结剂、改性沥青，其中饱和粉末活性炭、硫红母液渣、改性沥青和粘结剂按照质量比为61：15：19：5；然后制成条状，烘干至含水量为≤6%，然后依次760℃炭化60min，860℃通水蒸汽活化120min，冷却后即为柱状活性炭；具体步骤如下：（1）饱和粉末活性炭前处理：在双轴式烘干机中160℃烘干饱和粉末活性炭30min，使饱和粉末活性炭中的水分蒸发干后备用；（2）加酸：在滚筒搅拌机中将烘干的饱和粉末活性炭中按质量比为1:1加入磷酸，使磷酸充分融合进饱和粉末活性炭；（3）困料：不锈钢料仓中困料24h，使磷酸与饱和粉末活性炭充分反应；（4）烘干：在双轴烘干机中160℃烘干40min，使浸泡磷酸的饱和粉末活性炭中的水分蒸发；（5）成型：烘干的饱和粉末活性炭中加入硫红母液渣、粘结剂和改性沥青，用捏合机捏合成膏状，液压机压成4mm的条状；粘结剂为淀粉、硼砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、丁二脂，质量比为68：13：3：3：13；（6）炭化：用蒸汽烘干机将压制成的条状物料烘干至含水量≤6%，然后送入外热式炭化炉中760℃炭化60min；（7）活化：炭化完成后送入活化炉中860℃通水蒸汽活化120min，卸出活化料；（8）冷却：活化料自然冷却，筛分后包装，制成4mm柱状活性炭；炭化活化的烟气经高温焚烧后，处理排放。
22.其中：饱和粉末活性炭包括脱色用后饱和粉末活性炭、溶媒用后饱和粉末活性炭、吸附苯乙酸后饱和粉末活性炭粉炭，质量比为69：28：3。
23.对所得到的柱状活性炭采用gb/t7702.7-2008进行碘值检测，采用gb/t7702.15-2008进行灰份检测，采用gb/t7702.3-2008进行耐磨强度检测。经检测：所制备柱状活性炭的碘值为654mg/g，灰份为24%，耐磨强度为96.34%，此种活性炭适用于voc气体的吸附，污水中cod的吸附。对于所得材料进行性能分析检测结果如表1所示。
24.表1实施例2：一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其中饱和粉末活性炭、改性沥青和粘结剂的质量分数为76%、19%、5%。其余方法同实施例1所述方法。
25.实施例3：一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其中饱和粉末活性炭、硫红母液渣、改性沥青和粘结剂的质量分数为70%、6%、19%、5%。其余方法同实施例1所述方法。
26.实验例1：柱状活性炭原料配比筛选实验：采用川宁脱色粉炭，川宁溶媒粉炭（有味），川宁苯乙酸粉炭（无味），改性沥青，硫红母液渣，粘结剂，按照表2所示比例混合，制备柱状活性炭，然后检测活化强度、活化堆重、碘值、灰分以及挥发份。所制备的材料检测结果如表3所示。所有实验全部压制成4mm。
27.表2表3
结合表3中检测结果，硫红母液含量过高时，无论沥青含量高低，粘结剂添加多少，均无法造粒，不是无法成型，就是炭化强度差，全部均是粉末，无法造粒。而当不添加硫红母液时，所造粒的活化强度、活化堆重都提高，但是碘值下降，灰分与挥发份含量降低。当硫红母液含量占比为15%时，活化强度、活化堆重提高，碘值提高、灰分与挥发份含量相对升高，完全可以达到国家标准，适用于voc气体的吸附，污水中cod的吸附。而当沥青含量过高，无论粘接剂含量高低，所得材料成型后活化强度差，堆重低，不利于吸附污染物。
28.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其特征在于：制药厂危废资源吸附饱和粉末活性炭烘干后按照质量比为1:1加入磷酸，然后在料仓中困料24h，使磷酸与饱和粉末活性炭充分反应；继续烘干饱和粉末活性炭，在干燥的饱和粉末活性炭中加入硫氰酸红霉素结晶母液沉淀物即硫红母液渣、粘结剂、改性沥青，然后制成条状，烘干至含水量为≤6%，然后依次760℃炭化60min，860℃通水蒸汽活化120min，冷却后即为柱状活性炭；其中饱和粉末活性炭、硫红母液渣、改性沥青和粘结剂的质量分数为61-76%、0-15%、19%、5%。2.根据权利要求1所述的一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其特征在于：具体制备方法为：（1）饱和粉末活性炭前处理：在双轴式烘干机中160℃烘干饱和粉末活性炭30min，使饱和粉末活性炭中的水分蒸发干后备用；（2）加酸：在滚筒搅拌机中将烘干的饱和粉末活性炭中按比例加入磷酸，使磷酸充分融合进饱和粉末活性炭；（3）困料：不锈钢料仓中困料24h，使磷酸与饱和粉末活性炭充分反应；（4）烘干：在双轴烘干机中160℃烘干40min，使浸泡磷酸的饱和粉末活性炭中的水分蒸发；（5）成型：烘干的饱和粉末活性炭中按比例加入硫红母液渣、粘结剂和改性沥青，用捏合机捏合成膏状，液压机压制成条状；（6）炭化：用蒸汽烘干机将压制成的条状物料烘干至含水量≤6%，然后送入外热式炭化炉中760℃炭化60min；（7）活化：炭化完成后送入活化炉中860℃通水蒸汽活化120min，卸出活化料；（8）冷却：活化料自然冷却后即为柱状活性炭。3.根据权利要求1或2所述的一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其特征在于：所述饱和粉末活性炭为脱色用后饱和粉末活性炭、溶媒用后饱和粉末活性炭、吸附苯乙酸后饱和粉末活性炭的混合物，以饱和粉末活性炭的质量为计算基准，脱色用后饱和粉末活性炭、溶媒用后饱和粉末活性炭、吸附苯乙酸后饱和粉末活性炭按照如下质量分数混合而成：69%、28%、3％。4.根据权利要求1或2所述的一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为淀粉、硼砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和丁二脂，以粘接剂的最终质量为计算基准，淀粉、硼砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和丁二脂的质量分数依次为68%、13%、3%、3%、13%。5.根据权利要求1或2所述的一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其特征在于：所述饱和粉末活性炭、硫红母液渣、改性沥青和粘结剂的质量分数为61%、15%、19%、5%。6.根据权利要求2所述的一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其特征在于：自然冷却后筛分包装，柱状活性炭的直径为4mm。7.根据权利要求2所述的一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭的制备方法，其特征在于：所述炭化、活化过程中的烟气高温焚烧后处理排放。8.一种柱状活性炭，利用权利要求1或2所述方法制备而成。
9.权利要求8所述柱状活性炭在voc气体吸附中的应用。10.权利要求8所述柱状活性炭在污水中cod的吸附中的应用。

技术总结
本发明属活性炭制备技术领域，为解决目前制药厂对于使用后的饱和粉末活性炭以及硫红母液渣难以进行再利用与无害化处理，提供一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用。制药厂危废资源吸附饱和粉末活性炭烘干后加入磷酸，在料仓中困料24h，使磷酸与饱和粉末活性炭充分反应；继续烘干，在干燥的饱和粉末活性炭中加入硫红母液渣、粘结剂、改性沥青，制成条状，烘干，依次760℃炭化60min，860℃通水蒸汽活化120min，冷却后即为柱状活性炭。可实现制药厂吸附饱和粉末活性炭（以下简称饱和粉末活性炭）和硫红母液渣的再利用和无害化处理。所制备柱状活性炭适用于VOC气体的吸附，污水中COD的吸附。污水中COD的吸附。污水中COD的吸附。


技术研发人员：张利兵 冀彦俊 李屹飞 任海虹
受保护的技术使用者：山西顺福祥环保科技有限责任公司
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/7/12