活性炭吸附塔中活性炭的再生條件和方法

 

活性炭因其微晶層狀結(jié)構(gòu)而被使用了100多年，既有催化作用，又有吸附作用。如今，活性炭已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)材料，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、***防、科技、環(huán)保和日常生活中。由于活性炭價(jià)格昂貴，研究活性炭技術(shù)，提高其經(jīng)濟(jì)效益迫在眉睫。

 

1活性炭的條件和方法

 

1.1活性炭的條件

 

活性炭的吸附過程是活性炭、吸附質(zhì)和溶劑形成吸附的平衡過程。

 

要脫附活性炭并恢復(fù)其活性，必須破壞原有的平衡條件。有以下幾種方法:

 

(l)改變吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)；(2)用對(duì)吸附質(zhì)有強(qiáng)親和力的溶劑提取吸附質(zhì)；(3)用對(duì)活性炭具有高親和力的物質(zhì)代替吸附質(zhì)；然后用置換物質(zhì)脫附，得到活性炭；(4)外部加熱，升高溫度改變平衡條件，吸附容量隨溫度升高而降低，使吸附質(zhì)脫附；(5)降低溶劑中的溶質(zhì)濃度(或壓力)以脫附吸附質(zhì)；(6)通過分解或氧化去除吸附質(zhì)(有機(jī)物)。

 

1.2活性炭法

 

活性炭的效果取決于吸附性能的恢復(fù)程度和活性炭的損耗程度。一般7%~8%的活性炭損失一次，所以經(jīng)過10~14次就可以得到新的活性炭。

 

傳統(tǒng)活性炭的方法和技術(shù)研究

 

2.1化學(xué)試劑法

 

化學(xué)試劑法是將吸附質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，然后提取并置換，從而脫附其吸附質(zhì)。該方法包括無機(jī)試劑法和有機(jī)溶劑法。

 

2.1.1無機(jī)試劑法(酸或堿法)

 

無機(jī)試劑法利用無機(jī)酸或堿對(duì)吸附的有害物質(zhì)進(jìn)行洗滌和反應(yīng)。

 

吸附水處理中高濃度苯酚的飽和碳與氫氧化鈉反應(yīng)，脫附的苯酚以酚鈉的形式回收。

 

吸附處理重金屬廢水的飽和碳也是用這種方法處理的。

 

2.1.2有機(jī)溶劑法

 

有機(jī)溶劑法是用苯、丙酮或甲醇等有機(jī)溶劑脫附活性炭上吸附的有機(jī)物的方法。

 

吸附廢水中的高濃度苯酚也可以使用溶劑，如苯、丙酮、甲醇等有機(jī)溶劑提取吸附的污染物。

 

焦化廠用有機(jī)溶劑處理煤氣洗滌廢水和飽和碳的工藝流程。

 

有機(jī)溶劑活性炭法的缺點(diǎn)是效率低?；钚蕴渴褂脦字芎笪侥芰?huì)下降，需要補(bǔ)充新的活性炭，丟棄部分廢碳。焚燒可以消除污染，蒸餾可以分離溶劑洗滌劑。

 

2.2加熱方法

 

根據(jù)熱重曲線(t(；a)可分為易脫附型、熱脫附型和難脫附型三種。

 

(l)易脫附型可通過加熱至300℃進(jìn)行脫附，如碳?xì)浠衔锖偷头悬c(diǎn)芳香族有機(jī)物。

 

(2)在熱脫附型加熱中，以易揮發(fā)的形式脫附，另一部分碳化，如聚乙烯醇類有機(jī)物。

 

(3)難脫附型的重量變化緩慢，***量殘留碳?xì)埩粼诨钚蕴康奈⒖字校绫椒?、木質(zhì)素等。根據(jù)活性炭吸附有機(jī)物熱分解的難易程度和脫附溫度的不同，將難脫附類型分為低溫加熱和高溫加熱。

 

2.2.1低溫加熱方法

 

吸附濃度高且易脫附有機(jī)物的飽和碳和氣體吸附用活性炭易脫附。一般采用蒸汽，溫度控制在100~200℃。該過程在吸附塔中進(jìn)行，脫附的蒸汽被冷凝并再循環(huán)。

 

2.2.2高溫方法

 

液相吸附的活性炭由于吸附了顏料、雜質(zhì)等多種污染物，在低溫下難以分解揮發(fā)。因此，采用高溫法處理飽和碳。

 

高溫法的溫度一般控制在700~1000℃，但有時(shí)吸附質(zhì)仍無法脫附，活性炭表面還殘留一些碳化物。因此，有必要引入水蒸氣和其他氧化鋅氣體來進(jìn)一步活化它。高溫活化法需要干燥、炭化和活化三個(gè)階段。

 

(l)干燥階段

 

加熱到100~130℃時(shí)，飽和碳吸附的水分析出，因?yàn)轱柡吞嫉暮扛?40%-50%)，水分蒸發(fā)需要消耗過程中總熱量的50%。

 

(2)碳化階段

 

有機(jī)物在150~170℃加熱揮發(fā)碳化。

 

(3)活化階段

 

炭化階段殘留在活性炭微孔中的碳，需要通過通入水蒸氣和CO2氣體進(jìn)行活化，在850℃左右氣化成CO、CO2等氣體，使微孔得到清洗，吸附能力重新恢復(fù)。

 

活性炭的性能隨著次數(shù)的增加而逐漸降低。在此過程中，沉積的灰分如堿金屬氧化物和鐵可以催化活性炭基體的燃燒，灰分的增加會(huì)降低碘值。例如，飽和碳的性能可以通過用鹽酸處理來改善。

 

一般活化溫度為800~950℃，活化時(shí)間為20 ~ 40分鐘，注氣量為0.8 ~ 1.0千克/(千克碳)，尾氣中殘余氧含量小于1%，一氧化碳含量為2.3%。高溫炭吸附性能回收率***于95%，爐內(nèi)燒損率小于5%。

 

2.3生物學(xué)方法

 

***先用生物法將培養(yǎng)的菌株應(yīng)用于飽和碳的脫附，然后將吸附的有機(jī)物分解成水和CO2，制成飽和碳。

 

生物法對(duì)易吸附和生物降解的污染物效果顯著，吸附的有機(jī)物分解為H2O和CO2，否則可能被活性炭重新吸附。

 

生物法是一種有前途的簡單方法。缺點(diǎn)是時(shí)間長，吸附力恢復(fù)有限。