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活性炭滤料再生方法

作者:天旭活性炭 时间:2015-07-18 来源:本站原创
摘要:活性炭再生就是用物理或化学方法在不破坏其原有结构的前提下,去除吸附于活性炭微孔的吸附质,恢复其吸附性能,以便重复使用的过程。


活性炭再生就是用物理或化学方法在不破坏其原有结构的前提下,去除吸附于活性炭微孔的吸附质,恢复其吸附性能,以便重复使用的过程。
 
1.热再生法

活性炭高温热再生方法是通过加热对活性炭进行热处理,使活性炭吸附的有机物在高温下炭化分解,最终成为气体逸出,从而使活性炭得到再生。

高温热再生在除去炭吸附的有机物的同时,还可以除去沉积在炭表面的无机盐,而且使炭的新微孔生成,使炭的活性得到根本的恢复。

热再生法是目前工艺最成熟,工业应用最多的活性炭再生方法。加热再生法再生效率高,再生时间短,应用范围广,但热再生过程中炭损失较大,一般在5%-10%,再生炭机械强度下降。

另外在热再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。

任何活性炭高温加热再生装置都需要解决如何防止炭粒相互粘结,烧结成块并造成局部起火或堵塞通道,甚至导致运行瘫痪的现象。
 
2.湿式氧化再生法

2.1  湿式空气氧化再生法

湿式氧化再生法是指在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法。

湿式氧化再生活性炭技术是20世纪70年代发展起来的一种新工艺,主要在美国和日本研究较多。Ding等研究了粉末活性炭的湿式氧化再生过程中温度、再生时间、活性炭上吸附质等条件对再生过程的影响。     

湿式氧化技术要在高温高压的条件下进行,再生条件一般为200-250℃,3-7MPa,再生时间大多在60min以内。

该技术具有投资少、能耗低、工艺操作简单、再生相对效率高、活性炭损失率低、过程无二次污染、对吸附性能影响小等特点,但该技术通常用于再生粉末活性炭,适宜处理毒性高,生物难降解的吸附质。

温度和压力须根据吸附质的特性而定,因为这直接影响炭的吸附性能恢复率和炭的损耗。这种方法的再生系统附属设施多,操作较麻烦。
 
2.2  催化湿式氧化法

湿式氧化法再生活性炭的过程是:吸附在活性炭表面上的有机污染物在水热环境中脱附,然后从活性炭内部向外部扩散,进入溶液;

而氧从气相传输进入液相,通过产生羟基自由基(·OH)氧化脱附出来的有机物。由于湿式氧化高温高压条件较为苛刻,为此,人们考虑引入高效催化剂,采用催化湿式氧化法再生活性炭,以提高氧化反应的效率。

同济大学李光明等人采用动态吸附法吸附苯酚溶液的方法,模拟活性炭的吸附饱和过程;

采用浸渍法制备CuO/Al2O3催化剂,在高压反应釜中对吸附饱和的活性炭进行多相催化湿式氧化,使活性炭得以再生,并氧化分解被脱附析出的有机物。

在温度210℃、氧分压0.6MPa下,反应1 h的活性炭再生效率为47.0%,出水化学需氧量367.0 mg·L-1。结果表明,该方法可有效再生活性炭,并使出水的COD明显下降。

同其他活性炭再生方法比较,催化湿式氧化法具有快速、能耗低、二次污染小等特点。

但是,Ding在研究粉末活性炭湿式氧化再生时发现,随着时间的延长,活性炭表面的氧化程度加强,使得活性炭中的孔系被氧化物堵塞,从而表现出再生效率下降的趋势。
 
3.溶剂再生法

溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系,通过改变温度、溶剂的pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上脱附下来。

根据所用溶剂的不同可分为无机溶剂再生法和有机溶剂再生法。前者用无机酸(H2SO4、HCl等)或碱(NaOH等)作为再生溶剂。

溶剂再生法一般比较适用于那些可逆吸附,如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,而水处理过程中的污染物种类繁多,变化不定。

因此,一种特定溶剂的应用范围较窄。

采用药剂脱洗的化学再生法,有时可从再生液中回收有用的物质,再生操作可在吸附塔内进行,活性炭损失较小,但是再生不太彻底,微孔易堵塞,影响吸附性能的恢复率,多次再生后吸附性能明显降低。
 
4.电化学再生法

电化学再生法是一种正在研究的新型活性炭再生技术。

该方法将活性炭填充在2个主电极之间,在电解液中,加以直流电场,活性炭在电场作用下极化,一端成阳性,另一端呈阴性,形成微电解槽,在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的有机物大部分因此而分解,小部分因电泳力的作用发生脱附。

活性炭的电化学再生过程机理中包括电脱附,NaOH碱再生,NaClO化学氧化等过程,实验结果表明,电化学再生活性炭,具有较高的再生效率,可达到90%。

此外,对工艺参数的研究表明,再生位置是活性炭再生工艺中重要的影响因素,电解质NaCl浓度是较重要的影响因素,再生电流和再生时间对活性炭的电化学再生也有一定的影响。

该方法操作方便且效率高、能耗低,其处理对象所受局限性较少。若处理工艺完善,可以避免二次污染。
 
5.超临界流体再生法

许多物质在常压常温下对某些物质的溶解能力极小,而在亚临界状态或超临界状态下却具有异常大的溶解能力。

在超临界状态下,稍改变压力,溶解度会产生数量级的变化。

利用这种性质,可以把超临界流体作为萃取剂,通过调节操作压力来实现溶质的分离,即超临界流体萃取技术。超临界流体(SCF)的特殊性质和其技术原理确定了它用于再生活性炭的可能性。

二氧化碳的临界温度31℃,近于常温,临界压力(7.2MPa)不甚高,具有无毒、不可燃、不污染环境以及易获得超临界状态等优点,是超临界流体萃取技术应用中首选的萃取剂。

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