活性炭的再生主要有以下几种方法?
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(1)加热再生方式
加热再生是工业上使用广泛,成熟的活性炭再生方法。在活性炭处理过的有机废水再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为三个阶段:干燥,高温碳化和活化。在干燥阶段,主要除去活性炭上的挥发性成分。高温碳化阶段是使吸附在活性炭上的一些有机物沸腾并蒸发和解吸,分解一部分有机物,并生成待解吸的小分子烃。剩余的组分保留在活性炭的孔中并变成“固定碳”。在这一阶段,温度将达到800~900℃。为避免活性炭氧化,通常在真空或惰性气氛下进行。在下一个活化阶段,将诸如CO2,CO,H2或水蒸气之类的气体通入反应釜中,以清洁活性炭的微孔并恢复吸附性能。激活阶段是整个再生过程的关键。尽管热再生方法具有再生效率高和适用范围广的特点,但是在再生过程中,需要额外的能量加热,并且投资和运行成本很高。
(2)生物再生法
生物再生法是利用驯化细菌分析吸附在活性炭上的有机物,然后进一步消化分解为H2O和CO2的过程。生物再生法与污水处理中的生物法相似,有好氧法和厌氧法。由于活性炭本身的孔径很小,有些孔径只有几纳米,因此微生物无法进入此类孔。通常,认为细胞自溶发生在再生过程中,即,细胞酶在细胞外流动,并且活性炭对酶具有吸附作用。因此,在木炭表面上形成酶中心,从而促进污染物的分解并达到再生的目的。生物方法简便易行,投资和运行成本低,但时间长,受水质和温度影响很大。
(3)湿式氧化再生法
在高温和高压的条件下,使用氧气或空气作为氧化剂,将吸附在液相上的活性炭上的有机物氧化分解成小分子的处理方法称为湿式氧化再生法。实验中获得的活性炭的再生条件为:再生温度230°C,再生时间1 h,氧化PO 20.6 MPa,碳添加量15 g,水添加量300 mL。再生效率达到(45±5)%。经过5个再生周期,其再生效率仅降低了3%。活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。
(4)溶剂再生法
溶剂再生方法利用活性炭,溶剂和被吸附物之间的相平衡关系,并改变溶剂的温度和pH值以破坏吸附平衡并从活性炭中解吸吸附剂。溶剂再生法更适用于可逆吸附,如高浓度,低沸点有机废水的吸附。它的针对性强,通常溶剂只能解吸某些污染物,而水处理过程中的污染物种类繁多,因此特定溶剂的应用范围狭窄。
(5)电化学再生法
电化学再生是一种正在研究的新型活性炭再生技术。在该方法中,活性炭填充在两个主电极之间,并且在电解液中施加直流电场。活性炭在电场的作用下被极化,一端变成阳极,另一端变成阴极,形成微电解池。阳极部分可以分别经历还原和氧化反应,并且吸附在活性炭上的大多数污染物被分解,并且一小部分由于电泳力而被解吸。该方法操作方便,效率高,能耗低,并且对加工目标的限制有限。如果加工工艺完美,则可以避免二次污染。
(6)催化湿式氧化法
传统的湿式氧化法再生效率低,能耗大。再生温度是影响再生效率的主要因素,但是提高再生温度将增加活性炭的表面氧化,从而降低再生效率。因此,人们考虑使用高效催化剂通过催化湿式氧化来再生活性炭。同济大学水环境控制与资源研究国家重点实验室的研究人员正在这方面进行研究。随着可持续发展概念的普及,活性炭再生工艺和技术受到越来越多的关注。
活性炭吸附的影响因素是什么
活性炭的吸附工作能力主要是受其自身的比表面、孔隙度尺寸、分子结构间力、离子键生成等原因危害;而在具体运用中,对活性炭设备的设计方案,关键是活性炭的过虑总面积、过虑风力、活性炭的层厚。
活性炭过虑风量在《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2026—2013)中,可以查到固定床反应器吸附,选用颗粒吸附剂汽体流动速度宜小于0.6m/s,选用纤维吸附剂汽体流动速度宜小于0.15m/s,选用蜂巢状吸附剂汽体流动速度宜小于1.2m/s;过虑总面积就可以依据解决排风量和过虑风速计算得到。
碳层薄厚的设计方案,就要融合有机废气的形成浓度值、除去高效率、活性炭的拆换时间等原因开展。一般会使用2种方法测算碳层薄厚:一是,依据活性炭必须的替换周期时间,来明确活性炭的总的填装量,以后再依据过虑面积换算碳层薄厚;二是,在考虑到吸附箱规格尺寸、碳层空气阻力、过虑风力的情形下,按照工作经验立即选择一个薄厚值。
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