基本介紹
- 中文名：活性炭再生
- 使用範圍：工業與民用
- 意義：有利於循環經濟等
- 性質：再生技術
簡介,方法,聲波再生法,化學再生法,流體再生法,氧化再生法,熱再生法,生物再生法,傳統缺點,套用,
簡介
所謂活性炭再生，其實是指通過外界刺激帶來活性炭外部環境變化，使活性成分重新活化達到重複使用目的的操作和方法。隨著活性炭行業的廣泛關注和在市場的發展，如今活性炭已套用在生活中的各個領域內。
一、 活性炭再生的定義
活性炭再生（即活化），是指用物理或化學方法在不破壞活性炭原有結構的前提下，將吸附於活性炭上的吸附質予以去除，恢復其吸附性能，從而達到重複使用的目的。
1、 活性炭再生能達到的指標和效果
2、 對飽和活性炭再生的技術先進性
（1） 連續生產、質量穩定，好控制，裝置結構新穎，操作簡便，基礎設施投入少，設備體積小，設計合理；
（2） 乾燥、焙燒、活化三個階段一次完成；
（3） 可接收活性炭的再生範圍較廣，飽和活性炭的顆粒只要在小於50目以下，都可以再生，對一些不太導電的飽和活性炭難於用放電加熱的再生方法的就可以在該裝置中進行活化再生；
（4） 活化溫度大於800℃設備正常運行後，不需外部補充熱量；
（5） 通入活化氣體即可對炭化料進行活化，製造出新的活性炭，並補充一定量的空氣，來得到製造活性炭所需要的溫度；
（6） 整個製造新炭、再生活性炭操作過程可實現自動控制；
3、採用再生方式
根據多年積累的經驗，首選高溫加熱再生法，高溫加熱再生法的優點在於其在再生過程中能分解多種物質，再生環境良好，從而成為主要再生方法。常用的高溫加熱再生方法有：多層活化爐、流動層活化爐及迴轉式活化爐,採用的是擁有自主智慧財產權的迴轉爐，其特點是能使飽和活性炭在爐堂內滾動均勻，活化透徹，特別是與其它爐型相比，具有更為穩定及可靠的再生質量。
三、 活性炭再生的意義
國家先後發布了《中華人民共和國循環經濟促進法》、《“十二五”循環經濟發展規劃》等檔案，鼓勵各行業重視和加強生產、生活中所產生廢物的再利用。活性炭作為使用廣泛的一種吸附劑，各類行業年使用量相當可觀，再生飽和活性炭再利用具有很強的經濟、環境效益，受到國家政策支持和鼓勵。
1、 有利於循環經濟
活性炭的套用範圍日趨廣泛，但是由於活性炭在使用過程中容易飽和而失去吸附能力，從而必須通過經常更換來達到使用效果。而活性炭價格昂貴，每次更換新炭，就會提升企業的運行成本，所以必須要考慮對飽和活性炭進行再生利用，以達到循環經濟的目的。
2、 有利於節能減排
1噸飽和活性炭如果作為廢棄物被焚燒掉，則相當於對大氣釋放0.128噸二氧化碳。製成1噸優質活性炭，需要消耗8噸木材或者8噸原煤，活性炭的再生可以大量減少對煤資源的消耗，減少大氣污染，降低能源浪費。
四、 飽和活性炭再生的方式
（1）加熱再生法
加熱再生法是套用最多，工業上最成熟的活性炭再生方法。處理有機廢水後的活性炭在再生過程中，根據加熱到不同溫度時有機物的變化，一般分為乾燥、高溫炭化及活化三個階段。在乾燥階段，主要去除活性炭上的可揮發成分。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，一部分有機物發生分解反應，生成小分子烴脫附出來，殘餘成分留在活性炭孔隙內成為“固定炭”。在這一階段，溫度將達到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，往反應釜內通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體，以清理活性炭微孔，使其恢復吸附性能，活化階段是整個再生工藝的關鍵。熱再生法雖然有再生效率高、套用範圍廣的特點，但在再生過程中,須外加能源加熱，投資及運行費用較高。
（2）生物再生法
生物再生法是利用經馴化過的細菌，解析活性炭上吸附的有機物，並進一步消化分解成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。由於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，通常認為在再生過程中會發生細胞自溶現象，即細胞酶流至胞外，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，受水質和溫度的影響很大。
（3）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，將處於液相狀態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。實驗獲得的活性炭最佳再生條件為：再生溫度230℃，再生時間1h，充氧PO20.6MPa,加炭量15g，加水量300mL。再生效率達到(45±5)%，經5次循環再生，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。
（4）溶劑再生法
溶劑再生法是利用活性炭、溶劑與被吸附質三者之間的相平衡關係，通過改變溫度、溶劑的pH值等條件，打破吸附平衡，將吸附質從活性炭上脫附下來。溶劑再生法比較適用於那些可逆吸附，如對高濃度、低沸點有機廢水的吸附。它的針對性較強,往往一種溶劑只能脫附某些污染物，而水處理過程中的污染物種類繁多，變化不定，因此一種特定溶劑的套用範圍較窄。
（5）電化學再生法
（6）催化濕式氧化法
傳統濕式氧化法再生效率不高，能耗較大。再生溫度是影響再生效率的主要原因，但提高再生溫度會增加活性炭的表面氧化，從而降低再生效率。因此，人們考慮藉助高效催化劑，採用催化濕式氧化法再生活性炭。同濟大學水環境控制與資源化研究國家重點實驗室的科研人員正在開展此方面的研究。隨著可持續發展觀念的深入人心，活性炭再生工藝與技術日益得到人們的重視。
方法
聲波再生法
活性炭超音波再生法在活性炭的吸附表面上施加能量,使被吸附物質得到足以脫離吸附表面,重新回到溶液中去。超聲再生的最大特點是只在局部施加能量,而不需將大量的水溶液和活性炭加熱,因而施加的能量很小。
化學再生法
電化學再生法是將活性炭填充在兩個主電極之間,在電解液中,加以直流電場,活性炭在電場作用下極化,一端成陽極,另一端呈陰極,形成微電解槽,在活性炭的陰極部位和陽極部位可分別發生還原反應和氧化反應,吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因電泳力作用發生脫附。電化學法的特點是能耗低,其處理對象所受局限性較小,工藝完善,可避免二次污染。
流體再生法
超臨界流體再生法在CO2的臨界點附近,對氨基苯磺酸而言,CO2超臨界流體法再生的最佳溫度為308K,當溫度超過308K時,再生不受影響;當流速大於1.47×10-4m/s時,流速不影響再生;用HCl溶液處理後,會使活性炭再生效果明顯改善。對苯而言,再生效率在低壓下隨溫度的下降而降低;在16.0MPa壓力時的最佳再生溫度為318K;在實驗流速下,再生效率會隨流速加快而提高。超臨界流體再生法特點是再生效率的變化很大;對未被烘乾的活性炭,則需要延長其再生時間。
氧化再生法
在高溫高壓的條件下,（一般溫度230°C）用氧氣或空氣作為氧化劑,稱為濕式氧化再生法。實驗獲得的活性炭最佳再生條件為:再生溫度230°C,再生時間1h,充氧pO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率達到(45±5)%,經5次循環再生,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。
熱再生法
熱再生法分為乾燥、高溫炭化及活化三個階段。
在乾燥階段,主要去除活性炭上的可揮發成分。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,一部分有機物發生分解反應,生成小分子烴脫附出來,殘餘成分留在活性炭孔隙內成為“固定炭”。在這一階段,溫度將達到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,往反應釜內通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體,以清理活性炭微孔,使其恢復吸附性能。
生物再生法
傳統缺點
1)再生過程中活性炭損失往往較大;(2)再生後活性炭吸附能力會有明顯下降;(3)再生時產生的尾氣會造成空氣的二次污染。礦晶石和海泡石，凹凸棒土等礦物晶體精製而成具有礦晶分子結構的顆粒，其孔多，孔隙大，呈晶體排列，吸附能力是普通活性炭的5000倍以上。針對車內甲醛、苯系、氨、TVOC、異味、細菌蟎蟲等有害物質的消毒淨化功能尤為顯著，同時釋放氧離子，可循環使用，無二次污染。避免傳統活性炭所擁有的缺點。
套用
活性炭今天在環境保護/工業與民用方面已被大量使用，活性炭吸附是個物理過程，採用高溫蒸汽將其內部雜質進行脫副，使其恢復原有活性，有明顯經濟效益。
經二級處理後的廢水首先進入混合槽，然後進入凝聚槽，在氯化鐵、氫氧化鈣及高分子凝聚劑的作用下，使廢水中的懸浮雜質微粒形成沉澱，上層的澄清水用泵送入沙濾塔過濾後，再用泵送入活性炭吸附塔。隨著吸附過程的進行，活性炭的吸附能力會逐漸下降，故要定期將失效活性炭從吸附塔底部放入失效炭槽，失效的活性炭在酸洗塔間歇的用稀硫酸進行酸洗，然後送入脫水機脫水至40%-50%，脫水後的失效炭經料斗和給料器皿進入沸騰床再生爐再生。再生後的活性炭依次進入再生活性炭接受槽和再生活性炭儲槽。再生活性炭從再生炭儲槽送至吸附塔頂部，用來補充吸附用活性炭，再進行水的處理。再生時，失效上吸附的cod成分和其他雜質變成氣體，經過脫臭爐和濕式氣體洗滌器淨化後由煙囪排出。
流程
流程