[發(fā)明專利]一種化工制藥廢棄物為原料的磁性活性炭及制備方法

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• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108993397A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟超;李建生;王雪;祖曉冬;劉炳光;李仕增;張澤江
• 申請（專利權(quán)）人: 天津市職業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
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本發(fā)明涉及一種對羥基苯甘氨酸生產(chǎn)廢渣為原料的磁性活性炭及制備方法，以可溶性鐵鹽作為磁性材料前驅(qū)體和活性炭制備的無機(jī)活化劑，以新生的碳原子包覆磁性材料改善其耐酸性，得到磁性活性炭的化學(xué)組成為：碳含量91%?95%，氧含量4%?6%，鐵含量為2%?4%，其比表面積為1000?1500m²/g，亞甲基藍(lán)吸附值為120?150mg/g，磁性活性炭的回收率大于99%，所述的無機(jī)活化劑是可溶性鐵鹽和堿金屬鹽的混合物。本發(fā)明以化工制藥廢棄物為原料制備磁性活性炭，實(shí)現(xiàn)了廢物的綜合利用；磁性活性炭中的氧化鐵磁性材料被新生碳原子包覆和牢固結(jié)合，可使其磁性持久和循環(huán)性能提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化工制藥廢棄物為原料的磁性活性炭及制備方法，特別是以對羥基苯甘氨酸生產(chǎn)廢渣為原料的磁性活性炭及制備方法，屬于化工和材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

采用D-對羥基苯甘氨酸（4-Hydroxyphenylglycine）生產(chǎn)的抗生素藥品主要有阿莫西林、羥氨芐青霉素克拉維酸鹽、羥氨芐頭孢、羥氨芐唑頭孢、頭孢哌酮、頭孢曲嗪等。D-對羥基苯甘氨酸工業(yè)上目前由乙醛酸、苯酚和氨基磺酸進(jìn)行縮合反應(yīng)合成DL-對羥基苯甘氨酸，然后經(jīng)過化學(xué)拆分得到D-對羥基苯甘氨酸；也可以由乙醛酸、苯酚和尿素進(jìn)行縮合反應(yīng)合成對羥基苯海因，然后生物轉(zhuǎn)化為D-對羥基苯甘氨酸。不論采取那條技術(shù)路線，D-對羥基苯甘氨酸合成的總收率均為45%-50%，產(chǎn)生大量難以處理的酚類廢棄物。

中國是世界上DL-對羥基苯甘氨酸主要生產(chǎn)國，由于生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和生產(chǎn)收率偏低，不僅造成大量原料浪費(fèi)，而且增加了生產(chǎn)廢液處理成本和環(huán)境污染壓力。隨著日益嚴(yán)峻的環(huán)保法規(guī)和嚴(yán)格的政府環(huán)保監(jiān)管，DL-對羥基苯甘氨酸生產(chǎn)廢液處理問題受到重視，較大規(guī)模的DL-對羥基苯甘氨酸生產(chǎn)企業(yè)目前已采用將合成母液真空濃縮，冷卻結(jié)晶，離心分離得到大量固體廢渣，然后焚燒處理的方法。但DL-對羥基苯甘氨酸生產(chǎn)固體廢渣焚燒處理的成本很高，且存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)，需要研究開發(fā)綜合利用方法。

針對企業(yè)生產(chǎn)中存在的環(huán)保難題，研究開發(fā)了利用化工制藥酚類廢渣制備合成樹脂的方法，擬將其應(yīng)用于涂料和粘合劑領(lǐng)域，而相關(guān)企業(yè)期望進(jìn)一步開發(fā)為高性能活性炭，例如，含酚廢水處理用的磁性粉末活性炭。

粉末活性炭廣泛應(yīng)用于化工制藥廢水深度處理中，能夠有效吸附廢水中相對分子質(zhì)量為500~3000的有機(jī)污染物，但在過濾分離粉末活性炭時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)篩網(wǎng)堵塞，導(dǎo)致活性炭流失嚴(yán)重和生產(chǎn)效率降低。采用磁性活性炭可利用其磁性進(jìn)行高效分離，是解決粉末活性炭回收難題簡便有效的途徑。

磁性活性炭制備方法分為一步法和二步法。一步法是在活性炭制備過程中就引入磁性材料或其前驅(qū)體，磁性材料鑲嵌在活性炭分子結(jié)構(gòu)中或被活性炭中新生的碳原子包覆固定，磁性材料和活性炭基體的結(jié)合比較牢固，性能穩(wěn)定性和循環(huán)性能提高。二步法是將磁性材料或其前驅(qū)體與活性炭以粘結(jié)、混和、吸附或研磨等方法結(jié)合制成復(fù)合材料，在一定程度上滿足了磁性吸附劑的要求，但其磁性的持久性差，影響活性炭再生與循環(huán)使用。

專利中公開了以木材、果殼、生物質(zhì)、煤和酚醛樹脂作為含碳原料，通過添加磁性材料前驅(qū)體一步法制備磁性活性炭的工藝，但所得到的磁性活性炭的耐酸性和磁性持久性不夠好，在酸性水溶液中磁性材料因溶解而很快失去磁性，限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

對羥基苯甘氨酸的工業(yè)生產(chǎn)方法是將質(zhì)量濃度為40%的乙醛酸溶液，在攪拌下緩慢加入含有苯酚和氨基磺酸的水溶液中，原料投料摩爾比為：乙醛酸：苯酚：氨基磺酸=1:1.0-1.2:2.5-3.5,反應(yīng)溫度為65-75℃，縮合反應(yīng)完成后冷卻反應(yīng)液到室溫，加入濃氨水中和反應(yīng)液的pH為3.5-4.0，立刻有大量DL-對羥基苯甘氨酸結(jié)晶析出，結(jié)晶完成后分離得到DL-對羥基苯甘氨酸產(chǎn)品，然后轉(zhuǎn)入拆分工序生產(chǎn)D-對羥基苯甘氨酸產(chǎn)品，DL-對羥基苯甘氨酸生產(chǎn)的摩爾收率為60%-65%。