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傳統(tǒng)果殼活性炭再生法與新興果殼活性炭再生法

瀏覽量: 點(diǎn)擊次數(shù):411 更新時(shí)間:2022-09-14   時(shí)間:2022-09-14

傳統(tǒng)果殼活性炭再生法
加熱再生法
    采用外部加熱方法,改變吸附平衡關(guān)系,達(dá)到吸附和分解的目的,是目前果殼活性炭再生普遍采用的一種方法.
    根據(jù)吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物分解脫附的溫度的不同,采用加熱再生所需的溫度也不同,可分為低溫再生法(采用水蒸氣再生,溫度在100-200度,吸附的有機(jī)物易脫附型(沸點(diǎn)低))和高溫再生法(采用水蒸氣、CO2、O2等氣體,再生溫度在750-950度).要使牢固吸附在飽和炭上的不可逆吸附有機(jī)物脫附,恢復(fù)果殼活性炭活性,高溫加熱是*恰當(dāng)?shù)姆椒?
    在高溫加熱再生過程中,吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物會(huì)根據(jù)加熱溫度的不同而發(fā)生變化,這種變化一般分為干燥、炭化及活化三個(gè)階段。
    干燥階段:加熱溫度一般在100-130度,使含水達(dá)40%-50%的飽和炭得到干燥。
    炭化階段:將飽和炭加熱升溫,使有機(jī)物揮發(fā)分解、炭化。
    活化階段:通過水蒸氣、CO2、O2等氧化性氣體作為活化性氣體,使炭化階段殘留在果殼活性炭微孔中的炭,在溫度為850度時(shí)分解成CO2、CO及H2氣體,果殼活性炭微孔得到清理。重新恢復(fù)吸附功能。
生物再生法
    生物再生法是利用經(jīng)馴化的細(xì)菌解吸果殼活性炭上吸附的有機(jī)物,進(jìn)一步氧化分解為好氧法和厭氧法。
    生物的再生機(jī)理是利用生物的作用,使水中物質(zhì)含量降低,使細(xì)胞發(fā)生自溶現(xiàn)象(即細(xì)胞的細(xì)胞酶流至胞外,在胞外發(fā)生作用),果殼活性炭對酶有吸附作用,酶在果殼活性炭表面形成酶促中心,使有機(jī)物解吸,然后再由細(xì)菌作用進(jìn)行氧化分解,達(dá)到再生的目的。
    生物再生法簡單易行,可達(dá)到較高的再生效率,投資和運(yùn)行費(fèi)用較低,但所需時(shí)間較長,受水質(zhì)和溫度的影響很大,微生物處理污染物的針對性很強(qiáng),需舊特定物質(zhì)進(jìn)行專門馴化,在降解過程中一般不能將所有的有機(jī)物徹底分解成CO2和H2O,其中間產(chǎn)物仍留在果殼活性炭的微孔中,影響再生效率,其應(yīng)用也受到限制。
新興的再生方法
藥劑再生法
    藥劑再生法是利用果殼活性炭、溶劑與被吸附質(zhì)三者之間的相平衡關(guān)系,通過改變溫度、溶劑的pH值等條件,打破吸附平衡,使吸附質(zhì)從果殼活性炭上脫附下來。
    這種再生工藝一般通過以下三種途徑來實(shí)現(xiàn):改變對污染物的化學(xué)性質(zhì);使用對污染物親和力更強(qiáng)的溶劑來萃取:使用對果殼活性炭親和力比污染物更強(qiáng)的物質(zhì)來置換.藥劑再生法分為無機(jī)藥劑再生法和有機(jī)藥劑再生法。
    無機(jī)藥劑再生法主要用無機(jī)酸(H2SO4、HCL等)或(NaOH)等作再生劑,水處理中,吸附高濃度酚的飽和炭,用NaOH再生,脫附下來的酚作為酚鈉鹽而被回收。
    有機(jī)藥劑再生法主要用苯、丙酮及甲醛等有機(jī)溶劑萃取吸附在果殼活性炭上的污染物質(zhì)。
    藥劑再生法適合用于吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物為高濃度、低沸點(diǎn)的飽和炭的再生。藥劑再生法的而對特定溶劑的應(yīng)用范圍有一定的限制。
電化學(xué)再生法
    電化學(xué)再生法是正在研究的新型果殼活性炭再生技術(shù)。將飽和的粒狀炭置在一電解質(zhì)溶液中,并與一電極相連,陰陽極均為金屬鉑電極(被吸附物質(zhì)帶正電時(shí)或非離子性時(shí),接陽極;負(fù)電時(shí)接陰極),而另一極插入電解質(zhì)溶液中,接直流電進(jìn)行電化學(xué)再生。
    采用電化學(xué)再生法再生果殼活性炭的效率好壞,主要取決果殼活性炭所處電極、輔助電解質(zhì)的種類和濃度、再生電流的大小、再生時(shí)間等因素.實(shí)驗(yàn)表明,果殼活性炭在陰極上的再生效率比陽極上的再生效率要好,同時(shí),隨著再生電流的增大,再生效率也提高.選擇NaCl作為輔助電解質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)再生果殼活性炭效果較好.隨著再生時(shí)間的增加,再生效率也提高,但到5h以后,再生效率隨再生時(shí)間變化很小或不變化.
    電化學(xué)再生法再生果殼活性炭與傳統(tǒng)方法相比效率較高,可接近90%,再生均勻,耗能少,炭損少,若工藝處理完善,可避免二次污染.
超臨界萃取再生法
    利用超臨界流體(SCF)萃取(SFE)再生果殼活性炭包括:果殼活性炭預(yù)處理,果殼活性炭靜態(tài)吸附及果殼活性炭再生.將經(jīng)過預(yù)處理及靜態(tài)吸附的果殼活性炭放入再生釜,在特定的溫度、壓力、流速的條件下,超臨界流體經(jīng)再生釜,使果殼活性炭再生,這是因?yàn)槌R界流體密度大,表面張力小,擴(kuò)散系數(shù)大,具有溶解度大,傳質(zhì)速率高,擴(kuò)散性能好等優(yōu)點(diǎn),因而可利用SCF作為溶劑,將吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物擴(kuò)散于溶解與SCF之中,根據(jù)流體性質(zhì)依賴于溫度和壓力的關(guān)系,可以將有機(jī)物與SCF有效地分離,從而使果殼活性炭再生,根據(jù)具體情況,在工藝安排上可以實(shí)現(xiàn)間歇操作或連續(xù)操作.超臨界流體可以一次性利用,也可以循環(huán)使用,與傳統(tǒng)的果殼活性炭再生法比較,具有溫度低,節(jié)約能源以及再生過程中果殼活性炭無任何損耗,無二次污染等優(yōu)點(diǎn).
    影響再生效率及再生速度的因素主要有溫度、壓力、超臨界流體的性質(zhì)和流速、果殼活性炭粒度及含水率等.不同條件下,起主導(dǎo)作用的因素不同.當(dāng)壓力不太高時(shí),超臨界流體的密度是主要影響因素,因此,在一定范圍內(nèi),溫度降低和壓力提高都能提高再生效率.當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí),超臨界流體的粘度對擴(kuò)散速度的影響逐漸提高.所以,當(dāng)壓力較高時(shí),由于密度和粘度的共同作用,溫度對再生效率影響不顯著.在低流速情況下,提高流臨界流體在果殼活性炭微孔中停留時(shí)間較長,與果殼活性炭表面接觸比較充分,能量交換比較完全.果殼活性炭粒度減小增加了擴(kuò)散有效總表面積,提高了擴(kuò)散速率,減少了再生過程中達(dá)到再生極限的平衡時(shí) 間.
    超臨界流體對廢果殼活性炭再生效果比較理想,在較溫和的條件下就可達(dá)到較理想的再生效果,并且多次循環(huán)使用再生后,果殼活性炭仍能保持較高的吸附性能,由此可見,超臨界流體萃取法再生果殼活性炭具有廣闊應(yīng)用前景.
微波輻射再生法
    微波輻射再生法是在熱再生法基礎(chǔ)發(fā)展起來的再生方法.其原理是經(jīng)過微波輻射果殼活性炭,經(jīng)過高溫使有機(jī)物炭化、活化,從而恢復(fù)其吸附能力的一種方法.它采用間接或直接加熱果殼活性炭并用水蒸汽活化,且必須在密閉條件下控制氧量,實(shí)驗(yàn)過程中一般要控制升溫速率,以防止炭質(zhì)灰化。再生時(shí)間一般為1-6h.
    微波輻射過程中,果殼活性炭吸收微波能使溫度1000℃以上.在果殼活性炭的孔隙中吸附著有機(jī)物和CO、CO2、水蒸汽等,在微波作用下,克服范德華力的吸引開始脫附,隨微波能量的聚集,有機(jī)物一部分燃燒分解放出氣體,一部分炭化,這部分炭和原有的殘留炭在高溫下發(fā)生水煤氣反應(yīng)后被去除,因而果殼活性炭內(nèi)部孔隙逐漸擴(kuò)大得到再生.
    影響果殼活性炭再生效率的因素有微波功率、微波輻照時(shí)間和果殼活性炭吸附量三個(gè)主要因素。實(shí)驗(yàn)表明,微波功率低,輻照時(shí)間短,果殼活性炭燒損嚴(yán)重,所以應(yīng)選擇合適的微波功率和時(shí)間。
    用微波輻射法再生果殼活性炭,時(shí)間段,耗能低,設(shè)備簡單,但若工藝條件控制不當(dāng),則果殼活性炭燒損比較嚴(yán)重。
    果殼活性炭的再生既可以節(jié)省資源,降低水處理費(fèi)用,同時(shí)減少環(huán)境污染。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)果殼活性炭吸附物的成分和含量,選擇合適的再生方法,才能獲得理想的再生效果。


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