傳統(tǒng)活性炭再生方法
熱再生法
熱再生法是目前應(yīng)用多,工業(yè)上成熟的活性炭再生方法。處理有機廢水后的活性炭在再生過程中,根據(jù)加熱到不同溫度時有機物的變化,一般分為干燥、高溫炭化及活化三個階段。在干燥階段,主要去除活性炭上的可揮發(fā)成分。高溫炭化階段是使活性炭上吸附的一部分有機物沸騰、汽化脫附,一部分有機物發(fā)生分解反應(yīng),生成小分子烴脫附出來,殘余成分留在活性炭孔隙內(nèi)成為“固定炭”。在這一階段,溫度將達(dá)到800～900°C,為避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性氣氛下進行。接下來的活化階段中,往反應(yīng)釜內(nèi)通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體,以清理活性炭微孔,使其恢復(fù)吸附性能,活化階段是整個再生工藝的關(guān)鍵。熱再生法雖然有再生效率高、應(yīng)用范圍廣的特點,但在再生過程中,須外加能源加熱,投資及運行費用較高。
生物再生法
生物再生法是利用經(jīng)馴化過的細(xì)菌,解析活性炭上吸附的有機物,并進一步消化分解成H2O和CO2的過程。生物再生法與污水處理中的生物法相類似,也有好氧法與厭氧法之分。由于活性炭本身的孔徑很小,有的只有幾納米,微生物不能進入這樣的孔隙,通常認(rèn)為在再生過程中會發(fā)生細(xì)胞自溶現(xiàn)象,即細(xì)胞酶流至胞外,而活性炭對酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,從而促進污染物分解,達(dá)到再生的目的。
生物法簡單易行,投資和運行費用較低,但所需時間較長,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,需就特定物質(zhì)專門馴化。且在降解過程中一般不能將所有的有機物徹底分解成CO2和H2O,其中間產(chǎn)物仍殘留在活性炭上,積累在微孔中,多次循環(huán)后再生效率會明顯降低。因而限制了生物再生法的工業(yè)化應(yīng)用。
濕式氧化再生法
在高溫高壓的條件下,用氧氣或空氣作為氧化劑,將處于液相狀態(tài)下活性炭上吸附的有機物氧化分解成小分子的一種處理方法,稱為濕式氧化再生法。再生條件一般為200～250°C,3～7MPa,再生時間大多在60min以內(nèi)。濕式氧化再生法處理對象廣泛,反應(yīng)時間短,再生效率穩(wěn)定,再生開始后無需另外加熱。但對于某些難降解有機物,可能會產(chǎn)生毒性更大的中間產(chǎn)物。
同濟大學(xué)環(huán)境學(xué)院以苯酚吸附等溫線的變化為評價標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)地研究了活性炭濕式氧化再生過程中的主要影響因素,并從理論上探討了其規(guī)律性;探討了各主要因素之間的協(xié)同作用;考察了飽和炭多次循環(huán)再生的可能性;并對活性炭自身結(jié)構(gòu)在濕式氧化過程中的變化情況進行了研究。實驗獲得的活性炭佳再生條件為:再生溫度230°C,再生時間1h,充氧pO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率達(dá)到(45±5)%,經(jīng)5次循環(huán)再生,其再生效率僅下降3%。活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。
傳統(tǒng)的活性炭再生技術(shù)除了各自的弊端外,通常還有三點共同的缺陷:(1)再生過程中活性炭損失往往較大;(2)再生后活性炭吸附能力會有明顯下降;(3)再生時產(chǎn)生的尾氣會造成空氣的二次污染。因此,人們或?qū)鹘y(tǒng)的再生技術(shù)進行改進,或探索全新的再生技術(shù)。
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