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废活性炭的再生处理方法

作者:宁夏永瑞达炭素有限公司 日期:2021年3月11日

  活性炭容易饱和,在使用过程中失去吸附能力,近一半的饱和活性炭是危险废物。目前,我国危险废物年产量约为6000万吨,其中只有废活性炭占65%。如果废活性炭处理不及时或处理不当,必然会对环境造成二次污染。废活性炭有哪些处理方法?一般来说,有两种类型:废活性炭再生和作为危险废物处理。

活性炭再生

  废活性炭的再生具有良好的环境和经济效益,因此本文重点研究废活性炭的再生技术。废活性炭再生是指利用物理或化学手段,在保持活性炭原有结构的基础上,去除吸附的吸附质,恢复活性炭内部的孔隙结构,使其可以重新用于吸附。目前,国内外活性炭再生技术主要包括热再生、化学溶剂再生、生物再生和电化学再生,其中热再生是目前成熟、应用广泛的活性炭再生方法。

  (1)加热再生法

  加热再生法是工业上应用广泛、成熟的活性炭再生方法。在活性炭处理有机废水后的再生过程中,根据有机物加热到不同温度时的变化,一般分为干燥、高温炭化和活化三个阶段。在干燥阶段,活性炭上的挥发性成分主要被去除。在高温炭化阶段,吸附在活性炭上的部分有机物沸腾蒸发脱附,部分有机物发生分解反应生成小分子碳氢化合物并脱附,而残留成分则留在活性炭的孔隙中,成为“固定碳”。这个阶段温度会达到800 ~ 900c,为了避免活性炭氧化,一般在真空或惰性气氛下进行。在下一个活化阶段,将CO2、一氧化碳、H2或蒸汽引入反应釜中,以清洁活性炭的微孔并恢复其吸附性能。活化阶段是整个再生过程的关键。虽然热再生法具有再生效率高、适用范围广的特点,但在再生过程中,需要额外的能量进行加热,投资和运行成本高。

活性炭再生技术

  (2)生物再生法

  生物再生法是利用驯化的细菌对吸附在活性炭上的有机物进行分解,进一步消化分解为H2O和CO2的过程。生物再生法类似于污水处理中的生物法,也有好氧法和厌氧法。因为活性炭本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物无法进入这样的孔隙。一般认为,细胞在再生过程中会发生自溶,即细胞酶会流出细胞,而活性炭会吸附酶,从而在碳表面形成酶中心,从而促进污染物的分解,达到再生的目的。生物法简单易行,投资和运行成本低,但耗时长,受水质和温度影响较大。

  (3)溶剂再生法

  溶剂再生法利用活性炭、溶剂和吸附质之间的相平衡关系,通过改变溶剂的温度、pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上脱附下来。溶剂再生法更适合于可逆吸附,如吸附高浓度、低沸点的有机废水。它针对性强,往往一种溶剂只能解吸部分污染物,但水处理过程中污染物种类繁多,因此特定溶剂的适用范围较窄。

再生活性炭

  (4)电化学再生法

  电化学再生法是正在研究的一种新型活性炭再生技术。在这种方法中,活性炭被填充在两个主电极之间,并且直流电场被施加到电解质。活性炭在电场作用下极化,一端成为阳极,另一端成为阴极,形成微电解池。活性炭的阴极和阳极可以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被分解,少数被电泳力脱附。该方法操作方便,效率高,能耗低,对处理对象限制少,处理工艺完善,可避免二次污染。

  从以上可以发现,废活性炭的再生方法各有利弊,很多都处于不成熟的实验或技术阶段。而且国内运营和提供废活性炭再生服务的企业很少,无法解决大规模应用废活性炭再生吸附不同污染物的问题。因此,废活性炭再生技术在未来很长一段时间内将具有良好的可持续发展前景。