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B139 | 活性炭再生方法及使用注意事项

发布时间: 2021-09-30  点击次数: 544次

常规活性炭再生方法

1.热再生过程

其中,活性炭再生是目前应用最多、成熟方法。活性炭处理有机废水后,根据加热到不同温度对有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化和活化三个阶段。干燥期主要是活性炭上的挥发物去除。高温炭化阶段是将部分吸附在活性炭上的有机物煮沸、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应生成小分子烃脱附出来,剩余组分在活性炭孔隙中形成“固定炭"。此阶段温度可达800~900℃,一般在抽真空或惰性气氛中,避免活性炭氧化。在向反应釜内注入CO2、 CO、H2或水蒸气等气体,使活性炭的微孔恢复吸附性能,这是整个再生工艺的关键。尽管热再生法具有再生效率高、应用范围广等特点,但再生过程需要外加能量加热,投资和运行费用较高。

2.生物再生技术

利用驯化细菌,解析吸附在活性炭上的有机物,进一步消化分解为H2O和CO2,从而实现生物再生。在污水处理中,生物法与生物法相似,有好氧方法和厌氧方法。因为它们本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物就无法进入这种孔隙。通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象,也就是细胞酶流至胞外,活性炭对酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再生的目的。生物学方法简单易行,投资与运行费用低,但所需时间长,受水质和温度的影响较大。

3.湿式氧化再生

该工艺是在高温高压下,以氧或空气为氧化剂,将在液相中活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子,这就是湿式氧化再生法。试验得到的活性炭最优再生条件是:再生温度230℃,再生时间1 h,氧气 pO20.6 MPa,加水300 mL。再生化率(45±5)%,经5次循环再生后再生效率仅下降3%。其再生效率下降的主要原因是表面微孔部分氧化。

常规活性炭再生技术除各自的缺点外,一般有三个共同的缺点:

⑴再生过程中活性炭的损耗较大;

再生剂处理后活性炭的吸附量会显著降低;

回收过程中排放的尾气会对空气造成二次污染。

为此,人们在改进传统的再生技术或开发全新的再生技术。

其它新技术

1.溶剂再生过程

溶剂再生法是利用活性炭、溶剂和被吸附质三者之间的相平衡关系,通过改变温度、溶剂的酸碱度等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上分离下来。

溶液再生法比较适合于对高浓度、低沸点有机废水的可逆吸附。其针对性较强,往往一种溶剂只能脱附一些污染物,而水处理过程中污染物种类多、变化大,所以一种特殊溶剂的应用范围比较窄。

2.电化学再生

电化学再生是目前正在研究的一种新型活性炭再生技术。本发明将活性炭充填于两个主电极之间,在电解液中加一直流电场,使活性炭在电场作用下极化,一端为阳极,另一端为阴极,形成一个微电解槽,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,吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解。此法操作简便,效率高,能耗低,而且对处理对象的限制较小,若处理工艺完善,可避免二次污染。

试验表明,电化学再生活性炭再生效率高,可达90%以上。另外,对工艺参数进行了研究,发现再生位置是活性炭再生工艺中最主要的影响因素,再生电流和再生时间对活性炭的电化学再生效果影响最大,再生电流和再生时间也影响最大。

3.超临界流体再生技术

根据最新研究资料,CO2临界点附近的再生效率变化较大,而未烘干的活性炭需延长再生时间。对于氨基苯磺酸,CO2超临界流体再生的最佳温度为308 K,在308 K以上时再生不受影响;当流速大于1.47×10-4 m/s/s时,流速不影响再生;用 HCl溶液处理后,活性炭再生效果会明显提高。对于苯,随着温度的降低,再生效率在低气压下下降;在16.0 MPa压力下,再生效率好为318 K,随着流速的增加,再生效率也随之提高。

4.超声波再生技术

因为活性炭热再生需要将全部活性炭、被吸附物质和大量水分加热到较高的温度,有时甚至达到汽化温度,因而能耗大,工艺设备复杂。实际上,如在活性炭吸附面施加能量,使被吸附物质获得足够的能量,与吸附表面分离,再返回到溶液中去,则可实现再生活性炭。超声再生正是针对这一点提出的。超声波再生的最大特点是只在局部施加能量,而不需要大量的水溶液和活性炭加热,因此所产生的能量很少。

结果表明,经超声再生后再生的排出液温度仅提高2~3℃。对1 L活性炭的处理,每处理50 W的超声波发生器,相当于每m3活性炭再生100 kWh,每再生一次的活性炭损耗只有干燥物的0.6%~0.8%,耗水则是活性炭体积的10倍。但是它只对物理吸附有效,再生效率仅为45%左右,活性炭的孔径大小对再生效率有较大的影响。

5.微波辐射再生技术

在热再生的基础上,提出了一种基于微波辐射再生的活性炭再生技术。它的原理是以电力为能源,通过微波辐射加热实现再生。再生效率好的试验结果出现在 HI (W)和辐射时间约为80 s时。通过对比,我们发现微波功率对再生后活性炭碘值的恢复影响最大,其次是辐射时间,其次是对活性炭的吸附。微波炉辐射再生活性炭的时间短。其设备结构简单,能耗低,具有良好的应用前景。但微波加热使有机物脱附过程中是否存在中间产物,尚需进一步研究。

6.催化湿式氧化

常规湿法氧化再生效率低,能耗大。再生温度是影响再生效率的主要原因,但再生温度过高会导致活性炭表面氧化,降低再生效率。为此,人们考虑采用高效的催化剂,用催化湿式氧化再生活性炭。同济大学水环境控制与资源化研究国家重点实验室的科研人员正在进行这方面的研究。

伴随着可持续发展理念的深入,活性炭的再生过程和再生技术也越来越受到关注。近年来,一些传统活性炭再生技术和工艺有了新的改进和突破。与此同时,新的再生技术正在兴起。这几种新兴技术的工艺路线不够成熟,还不能工业化应用。但是,它们的出现,给活性炭的再生带来了新的思路和探索。

物理化学作用

又称气体活化,是指在800-950℃的高温下,通过与炭质作选择性炭的氧化,使炭质在800-950℃之间形成。

化学性活化

在化学活性体系中,原料炭和活化剂直接调和、炭化和活化同时进行反应,可减少生成碳氢化合物和氧化物,但化学活化剂的污染和回收是另一个需要考虑的问题。氯化锌和磷酸是常用的活化剂。

人们普遍认为使用活性炭没有安全问题,但实际上并不绝对安全,在使用活性炭时,一定要注意活性炭的特性以及使用活性炭的安全性。

有关火灾

1)活性炭被列入危险化学品目录,属于易燃物品,编号42521。点火后不会有火焰燃烧,只有无烟燃烧。

2)活性炭燃烧时如果通风不足,会产生有毒的一氧化碳。

有关储存

1)活性炭必须尽可能储存在建筑物内,尽可能防火。

2)活性炭不能与氧化剂混合使用

3.储存处禁止明火,火花及吸烟

渗漏处理

泄露:隔离污染区域,限制进入。关闭火源。急救人员最好配带自给式呼吸器和防毒服。

消防处理

燃烧性:可燃。消毒剂:水,泡沫,二氧化碳,砂土。火灾附近可用的灭火介质。

应急处理

吸气:迅速离开现场到空气新鲜处。维持呼吸畅通。如果呼吸困难,给予氧气。如果呼吸停止,立即进行人工呼吸。医疗。

误食:误服者用水漱口。医疗。

与皮肤接触:立即脱掉被污染的衣服,用大量清水冲洗至少15分钟。医疗。

眼接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟,然后就医,净水。

1.使用前应清洁除尘,否则这些黑色粉尘可能会暂时影响水质的清洁。但是不推荐直接用新鲜自来水冲洗,因为活性炭的多孔隙会大量吸收自来水中的氯以及漂白粉,在随后的过滤过程中,对水质造成的损害,不需要我多言。

2.通过日常生活中简单的清洗,就不能将被活性炭孔隙堵塞的杂物清理干净。因此,活性炭一定要定期更换,以免活性炭因“吸附饱和"而失效。而且在换水的时候最好不要等到坏了再换水,这样可以保证活性炭可以不断的将水族箱水质中的有害物质清除掉。活性碳的更换是每月1-2次

3.活性炭处理水质的效率与它的处理量有关,通常是“量多处理水质的效果也比较好"。

4.使用定量活性炭后,在使用初期应定期观察水质的变化,注意观察情况,以便判断何时需要更换活性炭失效的时间。

5.在使用治疗鱼病的药剂时,活性炭应暂时移走,暂停使用。否则活性炭吸附药物就会降低疗效。

6.活性炭在长时间吸附有毒气体时,常将室外排出。若长期吸附会自身释放出吸附的毒气。活性炭本身不会分解有毒气体,作用和窗户一样,室内有毒最重要的还是要多开窗户。

要注意的

1、运输和装卸:活性炭在运输过程中,不能用铁钩拖拉,不能与硬质材料混装,不能强烈振动、磨擦、踩、砸,严禁抛掷,应轻装轻卸,以减少炭粒破碎,影响使用。

贮存:应存放在阴凉干燥处,防止内外包装袋破裂,防止受潮吸附空气中其他物质,影响使用效果。禁止混放有毒、有害气体或挥发性物质,存放时远离污染源。

3、禁止水浸:活性炭属于多孔吸附类物质,因此,在运输、贮存、使用过程中,必须绝对防止水浸,由于水浸后,活性炭比表面填充了活性孔隙,减少了活性炭比表面与气体的直接接触,严重影响使用效果。

4、防止焦油类物质:在使用过程中,应禁止焦油类粘稠物质进入活性炭床,以免堵塞活性炭孔隙或遮盖了展开表面,使气体不能与活性炭展开表面接触而失去应用效果,如气体中含有此类物质,应在气体进入活性炭床之前进行清除(最好有除焦设备),以达到良好的应用效果。

5、防火:活性炭在储存或运输过程中,避免与火源直接接触,以防着火。再生活性炭时避免进氧,再生彻底,再生后必须用蒸汽冷却到800℃以下,否则温度过高,遇氧,活性炭自燃。

6、使用:在装填过程中应先筛去因搬运而产生的碎屑。再逐层均匀铺开,不能直接从进料孔处倒入,以免使大小颗粒填充不均匀,最终导致气体偏流,影响使用效果。装完后,开车前应先吹空,吹出活性炭表面的附尘,避免开车后粉尘进入后段,影响正常生产。

7、安全需知:湿活性炭需要从空气中去除氧气,在安全、密封的容器中消耗氧气会产生有

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