吸附劑再生

吸附劑再生技術是指在不破壞吸附劑原有結構的前提下，用物理或化學方法，使吸附於吸附劑表面的吸附質脫離或分解，恢復其吸附性能，使吸附劑可以重複使用的過程。通過再生可以實現吸附劑的循環使用，降低處理成本，減少廢渣的生成。

基本介紹

• 中文名：吸附劑再生
• 外文名：adsorbent regeneration
• 領域：工程技術
• 套用：水處理技術等

簡介

吸附法具有環境友好性、高效性以及經濟性等特點，已發展成一種高效水質淨化處理手段，在冶金、印染、製藥廢水處理中有廣泛的套用。經一段時間運行後，活性炭、聚合物材料、矽膠、沸石、碳納米管、石墨烯等吸附劑因吸附大量雜質，逐漸趨於飽和，出現失效，無法達到出水水質要求而被廢棄。由於污染物質僅轉移至吸附劑上，並未徹底降解或轉化為無害物質。這些廢棄吸附劑勢必造成資源浪費並產生二次污染。隨著人們環保意識的增強及水處理領域的吸附劑的套用增多，吸附劑再生問題備受矚目。吸附劑失效與在吸附再生過程中沉積物堵塞吸附劑孔隙、活性成分流失和活性成分被覆蓋有關。再生是吸附的逆過程，吸附劑再生是為了讓已吸附飽和或已達不到預期吸附效果的吸附劑，經過物理、化學、生物化學等方法處理， 使其儘可能恢復到吸附前的初始狀態，實現吸附劑的循環利用，延長吸附劑生命周期，降低處理成本和系統排渣量。

實際方法

熱再生法

熱再生法是目前套用最廣泛，技術最成熟的再生方法。它是指通過外部加熱、升高溫度來提高吸附質分子的振動能，使吸附平衡關係發生改變，實現將吸附質從吸附劑中脫附或是熱分解的方法。在水處理中，有機類吸附質種類眾多，它們在加熱升溫的過程中，由於物理化學性質存在差異，脫附程度和分解程度均有一定差異。

超聲再生法

超聲再生法指利用超音波的空化作用、直進流作用和加速度作用， 對浸泡在一定溶劑中的飽和吸附劑進行沖刷，加速吸附質向溶劑擴散、溶解，以恢復吸附劑的吸附位點。超聲再生法能耗低、操作簡便、吸附劑損失小、再生效果均勻一致，可節省化學藥劑投加量，可實現吸附質資源化。投加一定溶劑如表面活性劑以減少液體表面張力， 可增強空化作用，強化再生效果。

電化學再生法

在電場作用下，在電化學反應器中吸附質、吸附劑和電解液組分在陽極上進行氧化反應，在陰極上進行還原反應。吸附質被氧化、還原或脫附，實現吸附劑再生。電化學法能將非生物降解有機物轉化為可生物降解有機物，再生效率可高達100%且再生時間短。但針對不同吸附質需安排不同的再生過程；再生後吸附劑也需洗滌與烘乾，操作較複雜，增加額外能耗；電解液廢液處理不當會產生二次污染。

生物再生法

生物法再生是指利用經過馴化培養的微生物處理吸附飽和的吸附劑，使吸附在吸附劑表面的吸附質被微生物降解為CO₂和H₂O，從而恢復吸附劑的吸附容量，達到重複使用的目的。微生物再生法的效率主要與吸附質的種類相關，僅適用於易於被生物分解、具有吸附可逆性，且容易脫附的有機物作為吸附質的情況。由微生物解析下來的有機物必須可以一步分解成CO₂和H₂O，然而礦化對於生物過程而言是非常困難的，如果不能礦化，那么降解的中間產物仍可能被吸附劑再吸附，使再生不夠徹底，長時間累積吸附中間產物會降低吸附劑的吸附性能，導致最後需要熱再生進行修復。由於許多污染物都是難生物降解，對生物產生較大的毒性，再生過程對水質和水溫的要求也較高，並且再生所需周期較長，所以生物再生法的套用受到了限制。

濕式氧化再生法

濕式氧化再生法是20 世紀70 年代發展起來的一種再生工藝，利用空氣中的氧在高溫和高壓條件下使吸附的有機物氧化的過程，適用於粉狀吸附劑的再生。這種工藝是在完全封閉的系統中進行的，因此操作條件比較嚴格，吸附劑的再生效率和再生過程吸附劑的損失率與再生溫度和再生壓力有關。

濕式氧化實驗裝置