活性炭吸附塔中活性炭的再生条件和方法

活性炭吸附塔中活性炭的再生条件和方法

 

活性炭因其微晶层状结构而被使用了100多年，既有催化作用，又有吸附作用。如今，活性炭已经成为一种基础材料，广泛应用于工业、农业、***防、科技、环保和日常生活中。由于活性炭价格昂贵，研究活性炭技术，提高其经济效益迫在眉睫。

 

1活性炭的条件和方法

 

1.1活性炭的条件

 

活性炭的吸附过程是活性炭、吸附质和溶剂形成吸附的平衡过程。

 

要脱附活性炭并恢复其活性，必须破坏原有的平衡条件。有以下几种方法:

 

(l)改变吸附质的化学性质；(2)用对吸附质有强亲和力的溶剂提取吸附质；(3)用对活性炭具有高亲和力的物质代替吸附质；然后用置换物质脱附，得到活性炭；(4)外部加热，升高温度改变平衡条件，吸附容量随温度升高而降低，使吸附质脱附；(5)降低溶剂中的溶质浓度(或压力)以脱附吸附质；(6)通过分解或氧化去除吸附质(有机物)。

 

1.2活性炭法

 

活性炭的效果取决于吸附性能的恢复程度和活性炭的损耗程度。一般7%~8%的活性炭损失一次，所以经过10~14次就可以得到新的活性炭。

 

传统活性炭的方法和技术研究

 

2.1化学试剂法

 

化学试剂法是将吸附质进行化学反应，然后提取并置换，从而脱附其吸附质。该方法包括无机试剂法和有机溶剂法。

 

2.1.1无机试剂法(酸或碱法)

 

无机试剂法利用无机酸或碱对吸附的有害物质进行洗涤和反应。

 

吸附水处理中高浓度苯酚的饱和碳与氢氧化钠反应，脱附的苯酚以酚钠的形式回收。

 

吸附处理重金属废水的饱和碳也是用这种方法处理的。

 

2.1.2有机溶剂法

 

有机溶剂法是用苯、丙酮或甲醇等有机溶剂脱附活性炭上吸附的有机物的方法。

 

吸附废水中的高浓度苯酚也可以使用溶剂，如苯、丙酮、甲醇等有机溶剂提取吸附的污染物。

 

焦化厂用有机溶剂处理煤气洗涤废水和饱和碳的工艺流程。

 

有机溶剂活性炭法的缺点是效率低。活性炭使用几周后吸附能力会下降，需要补充新的活性炭，丢弃部分废碳。焚烧可以消除污染，蒸馏可以分离溶剂洗涤剂。

 

2.2加热方法

 

根据热重曲线(t(；a)可分为易脱附型、热脱附型和难脱附型三种。

 

(l)易脱附型可通过加热至300℃进行脱附，如碳氢化合物和低沸点芳香族有机物。

 

(2)在热脱附型加热中，以易挥发的形式脱附，另一部分碳化，如聚乙烯醇类有机物。

 

(3)难脱附型的重量变化缓慢，***量残留碳残留在活性炭的微孔中，如苯酚、木质素等。根据活性炭吸附有机物热分解的难易程度和脱附温度的不同，将难脱附类型分为低温加热和高温加热。

 

2.2.1低温加热方法

 

吸附浓度高且易脱附有机物的饱和碳和气体吸附用活性炭易脱附。一般采用蒸汽，温度控制在100~200℃。该过程在吸附塔中进行，脱附的蒸汽被冷凝并再循环。

 

2.2.2高温方法

 

液相吸附的活性炭由于吸附了颜料、杂质等多种污染物，在低温下难以分解挥发。因此，采用高温法处理饱和碳。

 

高温法的温度一般控制在700~1000℃，但有时吸附质仍无法脱附，活性炭表面还残留一些碳化物。因此，有必要引入水蒸气和其他氧化锌气体来进一步活化它。高温活化法需要干燥、炭化和活化三个阶段。

 

(l)干燥阶段

 

加热到100~130℃时，饱和碳吸附的水分析出，因为饱和碳的含水量高(40%-50%)，水分蒸发需要消耗过程中总热量的50%。

 

(2)碳化阶段

 

有机物在150~170℃加热挥发碳化。

 

(3)活化阶段

 

炭化阶段残留在活性炭微孔中的碳，需要通过通入水蒸气和CO2气体进行活化，在850℃左右气化成CO、CO2等气体，使微孔得到清洗，吸附能力重新恢复。

 

活性炭的性能随着次数的增加而逐渐降低。在此过程中，沉积的灰分如碱金属氧化物和铁可以催化活性炭基体的燃烧，灰分的增加会降低碘值。例如，饱和碳的性能可以通过用盐酸处理来改善。

 

一般活化温度为800~950℃，活化时间为20 ~ 40分钟，注气量为0.8 ~ 1.0千克/(千克碳)，尾气中残余氧含量小于1%，一氧化碳含量为2.3%。高温炭吸附性能回收率***于95%，炉内烧损率小于5%。

 

2.3生物学方法

 

***先用生物法将培养的菌株应用于饱和碳的脱附，然后将吸附的有机物分解成水和CO2，制成饱和碳。

 

生物法对易吸附和生物降解的污染物效果显著，吸附的有机物分解为H2O和CO2，否则可能被活性炭重新吸附。

 

生物法是一种有前途的简单方法。缺点是时间长，吸附力恢复有限。