在活性炭再生過(guò)程中,需要從多方面因素考慮從而選擇適合的裝置。使再生效率和經(jīng)濟(jì)性都達(dá)到高。以水處理用炭系統(tǒng)為例,需要考慮的因素是處理水量、處理前水質(zhì)及處理后水質(zhì),所使用活性炭的種類、用量、再生董等.另外,還需從運(yùn)輸系統(tǒng)等多方面綜合考慮。
水處理用活性炭的再生裝置一年內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)資料,處理對(duì)象為水體中的 COD,吸附塔是移動(dòng)層式吸附塔,再生爐為5層的多層再生爐。該設(shè)備每周運(yùn)行日期為周一到周五,在周六和周日兩天吸附塔保持原狀停止、而多層爐處于保溫運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。從表中數(shù)據(jù)可以得出,即使在這樣連續(xù)不斷的運(yùn)溯狀況下,年平均再生損失只有0.2%。
活性炭超臨界流體再生法
超臨界流體(SCF)是指溫度和壓力都處于臨界點(diǎn)以上的液體,很多在常溫常壓下溶解度極低的物質(zhì)在亞臨界或是超臨界溶劑中卻具有根強(qiáng)的溶解力。并且當(dāng)溶劑在超臨界狀態(tài)下時(shí),壓力的微小改變可造成溶解度數(shù)量級(jí)的改變)。利用這種性質(zhì),可將超臨界流體作為萃取劑,通過(guò)調(diào)節(jié)操作壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)的分離,即超臨界流體萃取技術(shù)(SFE),將超臨界流體萃取技術(shù)用于濡性炭的再生是利用SCF作為溶劑將吸附在活性炭上的有機(jī)污染物溶解于 SCF之中,根據(jù)流體性質(zhì)對(duì)于溫度和壓力的依賴,將有機(jī)物與SCF有效分離、達(dá)到再生的目的。這是20世紀(jì)70年代末開(kāi)始發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù),再生過(guò)程可同歇操作也可連續(xù)操作。
通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,已證明SCF再生方法在以下幾個(gè)方面優(yōu)于傳統(tǒng)的活性炭再生方法(”):①再生溫度較低:②不改變吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和活性炭的原有結(jié)構(gòu),既便于回收吸附質(zhì)又可使活性炭無(wú)損耗:③可連續(xù)化操作:④SCF再生設(shè)備占地面積小、操作周期短,并且可以大大節(jié)約能源,但是同樣存在以下問(wèn)題:①可采用SCF再生的有機(jī)物種類十分有限,限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用;②由于超臨界流體于CO2,使得活性炭再生過(guò)程受到限制:③SCF再生理論研究方面,包括熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)等尚缺乏必要的數(shù)據(jù)、有待進(jìn)一步深入研究;④SCF再生于實(shí)驗(yàn)研究,中試和工業(yè)規(guī)模研究亟待進(jìn)行,以推進(jìn)該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)程。
同濟(jì)大學(xué)的陳皓等對(duì)工業(yè)廢水中的典型污染物苯進(jìn)行了超臨界CO萃取再生活性炭研究,考察了溫度、壓力、CO:流速、活性炭粒度、循環(huán)再生次數(shù)等因素對(duì)再生效率和再生速率的影響。結(jié)果表明超臨界二氧化碳對(duì)于活性炭中的苯再生效果良好。
四、微波輻射再生法
微波是指波長(zhǎng)在1mm~1m,頻率在300MHz~300GHz范圍內(nèi)的電磁箱射,介于遠(yuǎn)紅外和無(wú)線電波之間。微波對(duì)被照物有很強(qiáng)的穿透力,可對(duì)反應(yīng)物
加熱作用。因此可以利用微波輻射產(chǎn)生高溫使活性炭上的有機(jī)污染物脫
活性炭溶劑再生法
溶劑再生法的原理是利用活性炭、溶劑與吸附質(zhì)三者之間的相平衡關(guān)系,通過(guò)改變溫度、溶劑pH值等條件,破壞原有吸附平衡從而使吸附質(zhì)從活性炭上脫附。根據(jù)所用溶劑類別可分為無(wú)機(jī)溶劑再生法和有機(jī)溶劑再生法。前者用無(wú)機(jī)酸(H?SO1、HCI等)或堿(NaOH等)作為再生溶劑;后者用苯、丙酮及甲醇等有機(jī)溶劑萃取活性炭?jī)?nèi)部的有機(jī)吸附質(zhì),此工藝流程如圖4-10所示,張果金和周永璋等利用一種新型有機(jī)再生溶劑對(duì)印染廢水處理中的活性炭進(jìn)行再生,獲得較好效果。
溶劑再生法一般適用于可逆吸附,例如用于處理高濃度、低沸點(diǎn)有機(jī)廢水吸附的活性炭。它的針對(duì)性較強(qiáng),往往一種溶劑只對(duì)某些特定類別的污染物具
活性炭再生條件干燥和炭化階段也在一定程度上影響了再生效果,特別是炭化階段若開(kāi)溫速度過(guò)快則對(duì)活性炭的活化階段有非常不利的影響,表4-2為實(shí)驗(yàn)室回轉(zhuǎn)再生裝置所得的再生活性炭的性質(zhì)狀態(tài)的變化。
項(xiàng)目 一次使用后的活性炭A 一次使用后的活性炭B
干燥 焙燒 活化 干燥 活化
表觀密度/(g/mL3) 0.616 0.546 0.493 0.584 0532 0.502
真密度 1.88 2.13 215 1.88 207 213
微孔容積/mL 0.473 0.590 0.633 0.484 0578 0613
活性炭的再生技術(shù)
(1)低熱再生法常用于氣相吸附用活性炭的再生,這些吸附質(zhì)通常是知燒經(jīng),俑經(jīng),苯系物等沸點(diǎn)較低的低分子有機(jī)物,一般在吸附塔內(nèi)經(jīng)100~200℃蒸汽吹靚即可使飽和炭達(dá)到再生的目的,脫附后含有機(jī)物的蒸汽可經(jīng)冷量后將有機(jī)物回收利用,蒸汽吹脫方法除常用于氣相吸附活性炭的再生以外,也可用于啤酒。飲料行業(yè)工藝用水前級(jí)處理的飽和活性炭再生。
(2)高溫?zé)嵩偕?在水處理中,活性炭的吸附對(duì)象多為分子較大、揮發(fā)性低或無(wú)揮發(fā)性的有機(jī)物,因此蒸汽吹脫法已不適用,只能將飽和活性炭經(jīng)過(guò)850℃左右高溫加熱,使吸附在活性炭上的有機(jī)物炭化分解,進(jìn)一步活化后達(dá)到再生目的。此法具有吸附能力恢復(fù)率較高且再生效果穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。因此這是對(duì)用于本處理的活性炭進(jìn)行再生普遍采用的方法,
Roncken等用熱再生炭從飲用水中分離三氯乙烷,發(fā)現(xiàn)吸附效率降低,多次再生后吸附能力喪失的現(xiàn)象(**),F(xiàn)erro和Moreno等研究了吸附酚類化合物的熱再生炭,發(fā)現(xiàn)吸附效率和比表面積都有所降低,其原因可能是酚的熱解殘留物堵塞了孔隙(,0),Ledesma等也發(fā)現(xiàn)用熱再生法處理吸附對(duì)硝基苯酚飽和的活性炭后可能是由于孔徑變大,氮?dú)馕铰式抵猎康?0%),
熱再生法是目前工藝成熟且應(yīng)用多的再生方法,它的優(yōu)點(diǎn)是再生效率離,再生時(shí)間短,工藝流程相對(duì)較簡(jiǎn)易而且應(yīng)用范圍廣,但也存在再生過(guò)程中炭損失較大(一般在5%-10%),而且再生炭的機(jī)械強(qiáng)度也有所下降的不足之處(*),
近些年來(lái),在對(duì)熱再生充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上,又有一些新的熱再生技術(shù)倆如高頻脈沖再生技術(shù),紅外加熱再生技術(shù)、直流電加熱再生技術(shù)、弧放電加熱再生技術(shù),微波再生技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生,這些技術(shù)與傳統(tǒng)的再生技術(shù)區(qū)別在于冊(cè)采用的熱源有所不同、由于設(shè)備以及防護(hù)問(wèn)題,這些新技術(shù)目前仍處于試驗(yàn)階段,
活性炭開(kāi)始再生時(shí)間的確定
在一套新的設(shè)備開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候,主要通過(guò)監(jiān)測(cè)活性炭處理后出水的雜質(zhì)濃度是否穿造來(lái)決定何時(shí)開(kāi)始對(duì)吸附達(dá)飽和的活性炭進(jìn)行再生操作。如果需去除的雜質(zhì)濃度值接近預(yù)定的大值達(dá)一天或兩天的時(shí)間,例如廢水處理工藝中當(dāng)出水化學(xué)需氧量(COD)的濃度達(dá)到10~20mg/L,或者是當(dāng)檸檬酸溶液精制工藝的濾出液中色素濃度達(dá)到5%。這就說(shuō)明活性炭吸附已達(dá)飽和,應(yīng)該開(kāi)始再生處理了(4),在上升流式接觸器中,每一再生周期通常從每一格接觸器底部排出5%一10%的炭;在下降流式接觸器中,如果有兩個(gè)床串聯(lián)則將級(jí)接觸器的全部活性炭排出再生,之后再通過(guò)變化相應(yīng)的閥門位置使第二級(jí)接想器轉(zhuǎn)移到級(jí)的位置上,此外亦可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行再生時(shí)間的確定,例如可