活性炭再生方法

活性炭常識活性炭的作用：防毒、除毒、脫色、去臭活性炭含有一種強(qiáng)烈的“物理吸附”和“化學(xué)吸附”的作用，可將某些有機(jī)化合物吸附而達(dá)成去除效果，運(yùn)用這個(gè)原理，我們就能很快而有效地去除水族箱水質(zhì)中的有害物質(zhì)、臭味以及色素等等，使水質(zhì)獲得直接而快速的改善。水族市場出售有多個(gè)活性炭產(chǎn)品，許多水族愛好者很難分辨它們的好壞。有的產(chǎn)品根本只是木炭而已，無法有效地去除有害物質(zhì)，這種從表面上看起來象木炭的產(chǎn)品，普通含有光澤，最佳不要購置。好的活性炭產(chǎn)品是通過“活化解決”的，所謂“活化解決”是指在制造過程中，將活性炭的孔隙率予以明顯地提高，使其更具吸附力。但是產(chǎn)品與否有通過“活化解決”用肉眼是很難辯識的，普通只能根據(jù)產(chǎn)品的特性闡明去判斷。另外，在選購時(shí)請記住顆粒愈小，效果愈好。由于它的總表面積愈大，孔隙愈多。但顆粒也不可太細(xì)而成粉末狀，以免造成使用上的不便，影響到過濾器的過濾流量。普通以粒度約為直徑較佳。活性炭即使可用予去除水質(zhì)中的懸浮物，但它的空隙很快就會被懸浮物堵塞，而失去原來的功效。因此應(yīng)當(dāng)把它放置在過濾棉的下面，讓過濾棉先解決掉水質(zhì)中的懸浮物后，過濾棉無法解決的可溶性有害物質(zhì)再交由活性炭來解決，但為避免顆粒太小的活性炭隨著濾水的尾程流入水族箱內(nèi)，也為了后來能方便地更換，最佳是將它作為第二層過濾材料來放置，而將其它的過濾材料，諸如：生物過濾球、陶瓷圈等等放置其下。使用活性炭應(yīng)當(dāng)注意一下幾點(diǎn)：使用前要清洗去除粉塵，否則這些黑色的粉塵可能臨時(shí)會影響水質(zhì)的清潔度。但建議不要直接用新鮮的自來水沖洗，由于活性炭的多孔隙一旦吸附大量自來水中的氯以及漂白粉，在隨即放置到過濾器中使用時(shí)對水質(zhì)造成的破壞，相信勿需我多言?？科綍r(shí)簡樸的清洗，是無法將活性炭的多孔隙中堵塞的雜物清潔干凈的。因此，務(wù)必然期更換活性炭，以免活性炭因“吸附飽和”而失去功效。且更換的時(shí)機(jī)最佳不要等它失效后來再更換，如此方可確?；钚蕴磕懿煌５匕阉逑渌|(zhì)中的有害物質(zhì)去除。建議每月更換活性炭的解決水質(zhì)的效率與其解決用量有關(guān)，普通為“用量多解決水質(zhì)的效果也相對好”。定量的活性炭被使用后，在使用早期應(yīng)當(dāng)經(jīng)常觀察水質(zhì)的變化，并留心觀察成果，以作為多長時(shí)間活性炭失效而更換的時(shí)間判斷根據(jù)。在使用治療魚病的藥劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)臨時(shí)將活性炭取出，暫停使用。以免藥品被活性炭吸附而減少治療效果活性炭產(chǎn)品的再生活性炭現(xiàn)在在環(huán)保，工業(yè)與民用方面己被大量使用,并且獲得了相稱的成效,然而活性炭在吸附飽合被更換后,使用單位均將其廢棄,掩埋或燒掉,造成資源的浪費(fèi)和對環(huán)境的再污染?；钚蕴课绞且环N物理過程，因此還能夠采用高溫蒸汽將使用過的活性炭內(nèi)之雜質(zhì)進(jìn)行脫附，并使其恢復(fù)原有之活性，以達(dá)成重復(fù)使用的目的，含有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。再生后的活性炭其用途仍可持續(xù)重復(fù)使用及再生。活性炭產(chǎn)品之間如何分辨，應(yīng)當(dāng)如何選擇活性炭呢活性炭是由多個(gè)富含碳的原料制造而成。因此，用不同的原料制造的活性炭必然會有不同的特性。普通來說，以煤為原料制造的活性炭普通采用水蒸氣或二氧化碳?xì)怏w活化，產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，其孔徑分布以微孔居多，更適合于吸附液相和氣相中分子量和分子直徑較小的物質(zhì)，吸附性能指標(biāo)普通以亞甲藍(lán)吸附值和碘吸附值表達(dá)；以木屑為原料制造的活性炭普通采用化學(xué)法活化，產(chǎn)品的形狀以粉狀為主，其孔徑分布可通過調(diào)節(jié)化學(xué)活化劑的配比來進(jìn)行控制，比較靈活，既能夠制造出孔徑分布以微孔居多的產(chǎn)品也可制造出孔徑分布中孔（過渡孔）占較大比例的產(chǎn)品，后者則比較適合于吸附液相中分子量和分子直徑較大的物質(zhì)吸附性能指標(biāo)以焦糖脫色率表達(dá)；以果殼類為原料制造的活性炭普通采用水蒸氣和二氧化碳?xì)怏w活化，產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，由于其特殊材質(zhì)的因素，其孔徑分布介于上述兩類活性炭之間，因此其應(yīng)用范疇更為廣泛，缺點(diǎn)是受國內(nèi)原材料的限制，成品較高?；钚蕴坑惺裁葱阅苤笜?biāo)呢活性炭產(chǎn)品的性能指標(biāo)可分為物理性能指標(biāo)、化學(xué)性能指標(biāo)、吸附性能指標(biāo)。三種性能指標(biāo)對活性炭的選擇和應(yīng)用都起到非常重要的作用。重要物理性能指標(biāo)有：形狀、外觀、比表面積、孔容積、比重、目數(shù)、粒度、耐磨強(qiáng)度、漂浮率等。重要化學(xué)性能指標(biāo)有：PH值、灰分、水分、著火點(diǎn)、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸鹽、酸溶物、醇溶物、鐵含量、鋅含量、鉛含量、砷含量、鈣鎂含量、重金屬含量、磷酸鹽等。重要吸附性能指標(biāo)有：亞甲藍(lán)吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值、飽和硫容量、穿透硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防護(hù)時(shí)間、ABS值等。用過的活性炭如何再生再生是活性炭應(yīng)用后的延伸工序，再生的方式隨應(yīng)用的具體狀況而不同：有的邊應(yīng)用邊再生，即邊吸附邊解吸；有的多次應(yīng)用，合并再生；有的分散應(yīng)用，集中再生。再生辦法可分為兩大類：（1）加熱再生a、熱空氣再生-----以空氣為脫附載體。b、水蒸氣再生-----低沸點(diǎn)溶劑用普通蒸汽，高沸點(diǎn)溶劑用過熱蒸汽。加熱再生是慣用的辦法，過程以下：干燥----加熱到100~150攝氏度蒸發(fā)活性炭中的水分和一部分低沸點(diǎn)有機(jī)物；碳化-加熱到300~700攝氏度，揮發(fā)或分解某些有機(jī)物，有部分有機(jī)物碳化留在活性炭中?；罨?--加熱到700攝氏度以上，使留在活性炭中的碳和活化氣體反映，逸出所生成的氣態(tài)產(chǎn)物，重新造孔。冷卻---活化后急冷以防氧化。（2）無熱再生（3）移動床再生（4）流化床再生（5）加熱再生（6）生物再生（7）催化廢炭再生（8）微波再生（9）超生再生（10）化學(xué)法再生（11）用表面活化劑再生(12)廢水解決炭再生活性炭是如何生產(chǎn)的呢活性炭重要采用兩種活化手段，一種是化學(xué)法，一種是物理法?；瘜W(xué)法是用氯化鋅或磷酸等化學(xué)品為活化劑，針對的原料重要為木屑；物理法是選用水蒸氣或二氧化碳等為活化劑，針對的原料為煤、木材、果殼等。下列是兩種活化辦法的工藝流程：1、藥劑洗脫的化學(xué)法對于高濃度、低沸點(diǎn)的有機(jī)物吸附質(zhì)，應(yīng)首先考慮化學(xué)法再生。(1)無機(jī)藥劑再生。是指用無機(jī)酸(硫酸、鹽酸)或堿(氫氧化鈉)等藥劑使吸附質(zhì)脫除，又稱酸堿再生法。例如吸附高濃度酚的炭，用氫氧化鈉溶液洗滌，脫附的酚以酚鈉鹽形式被回收，再生工藝流程見圖1。吸附廢水中重金屬的炭也可用此法再生，這時(shí)再生藥劑使用HCl等。圖1吸附酚的飽和炭無機(jī)藥劑再生工藝流程(2)有機(jī)溶劑再生。用苯、丙酮及甲醇等有機(jī)溶利，萃取吸附在活性炭上的吸附質(zhì)。再生工藝流程見圖2。例如吸附高濃度酚的炭也可用有機(jī)溶劑再生。焦化廠煤氣洗滌廢水用活性炭解決后的飽和炭也可用有機(jī)溶劑再生。圖2有機(jī)溶劑再生工藝流程采用藥劑洗脫的化學(xué)再生法，有時(shí)可從再生液中回收有用的物質(zhì)，再生操作可在吸附塔內(nèi)進(jìn)行，活性炭損耗較小，但再生不太徹底，微孔易堵塞，影響吸附性能的恢復(fù)率，多次再生后吸附性能明顯減少。1．2生物再生法運(yùn)用通過馴化培養(yǎng)的菌種解決失效的活性炭，使吸附在活性炭上的有機(jī)物降解并氧化分解成C02和H20，恢復(fù)其吸附性能，這種運(yùn)用微生物再生飽和炭的辦法，僅合用于吸附易被微生物分解的有機(jī)物的飽和炭，并且分解反映必須徹底，即有機(jī)物最后被分解為C02和H20，否則有被活性炭再吸附的可能。如果解決水中含有生物難降解或難脫附的有機(jī)物，則生物再生效果將受影響。生物再生實(shí)驗(yàn)流程見圖3。吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)4柱串聯(lián)運(yùn)行，再生運(yùn)行時(shí)4柱并聯(lián)操作。近年來運(yùn)用活性炭對水中有機(jī)物及溶解氧的強(qiáng)吸附特性，以及活性炭表面作為微生物聚集繁殖生長的良好載體，在適宜條件下，同時(shí)發(fā)揮活性炭的吸附作用和微生物的生物降解作用，這種協(xié)同作用的水解決技術(shù)稱為生物活性炭(BiologicalActivatedCarbon，BAC)。這種辦法可使活性炭使用周期比普通的吸附周期延長多倍，但使用一定時(shí)期后，被活性炭吸附而難生物降解的那部分物質(zhì)仍將影響出水水質(zhì)。因此在飲用水深度解決運(yùn)行中，過長的活性炭吸附周期將難以確保出水水質(zhì)，定時(shí)更換活性炭是必須的。圖3生物再生實(shí)驗(yàn)流程1．3濕式氧化法這種再生法普通用于再生粉末活性炭，如為提高曝氣池解決能力投加的粉末炭。將吸附飽和的炭漿升溫至200～250℃，通入空氣加壓至(300～700)X104P，，在反映塔內(nèi)被活性炭吸附的有機(jī)物在高溫高壓下氧化分解，使活性炭得到再生。再生后的炭經(jīng)熱交換器冷卻后，送入儲炭槽再回用。有機(jī)物碳化后的灰分在反映器底部集積后定時(shí)排放。濕式氧化法適宜解決毒性高、生物難降解的吸附質(zhì)。溫度和壓力須根據(jù)吸附質(zhì)特性而定，由于這直接影響炭的吸附性能恢復(fù)率和炭的損耗。這種再生法的再生系統(tǒng)附屬設(shè)施多，因此操作較麻煩。1．4電解氧化法運(yùn)用電解時(shí)產(chǎn)生的新生態(tài)[O]，[C1]等強(qiáng)氧化劑，使活性炭吸附的有機(jī)物氧化分解。但在實(shí)際運(yùn)行中，存在金屬電極腐蝕、鈍化、絮凝物堵塞等問題。而不溶性電極--石墨存在體積大、電阻高、耗電大等缺點(diǎn)，因此尚未見在實(shí)踐中應(yīng)用。1．5加熱再生法根據(jù)有機(jī)物在加熱過程中分解脫附的溫度不同，加熱再生分為低溫加熱再生和高溫加熱再生。(1)低溫加熱再生法。對于吸附沸點(diǎn)較低的低分子碳?xì)浠衔锖头枷阕逵袡C(jī)物的飽和炭，普通用100～200℃蒸汽吹脫使炭再生，再生可在吸附塔內(nèi)進(jìn)行。脫附后的有機(jī)物蒸汽經(jīng)冷凝后可回收運(yùn)用。慣用于氣體吸附的活性炭再生。蒸汽吹脫辦法也用于啤酒、飲料行業(yè)工藝用水前級解決的飽和活性炭再生。(2)高溫加熱再生法。在水解決中，活性炭吸附的多為熱分解型和難脫附型有機(jī)物，且吸附周期長。高溫加熱再生法普通通過850℃高溫加熱，使吸附在活性炭上的有機(jī)物經(jīng)碳化、活化后達(dá)成再生目的，吸附恢復(fù)率高、且再生效果穩(wěn)定。因此，對用于水解決的活性炭的再生，普遍采用高溫加熱法。經(jīng)脫水后的活性炭，加熱再生全過程普通需通過下述3個(gè)階段。(1)干燥階段。將含水率在50％～86％的濕炭，在100-150℃溫度下加熱，使炭粒內(nèi)吸附水蒸發(fā)，同時(shí)部分低沸點(diǎn)有機(jī)物也隨之揮發(fā)。在此階段內(nèi)所消耗熱量占再生全過程總能耗的50％一70％。(2)焙燒階段，或稱碳化階段。粒炭被加熱升溫至150～700℃。不同的有機(jī)物隨溫度升高，分別以揮發(fā)、分解、碳化、氧化的形式，從活性炭的基質(zhì)上消除。普通到此階段，再生炭的吸附恢復(fù)率已達(dá)成60％～85％。(3)活化階段。有機(jī)物經(jīng)高溫碳化后，有相稱部分碳化物殘留在活性炭微孔中。此時(shí)碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等氧化性氣體進(jìn)行氣化反映，使殘留碳化物在850℃左右氣化成CO2，CO等氣體。使微孔表面得到清理，恢復(fù)其吸附性能。殘留碳化物與氧化性氣體的反映式以下：C+O2→CO2↑C+H2O→CO↑+H2↑C+CO2→2CO↑高溫再生過程中，氧對活性炭的基質(zhì)影響很大，因此必須在微正壓條件下運(yùn)行。過量的氧將使活性炭燒損灰化，而過低的氧量又將影響爐內(nèi)溫度和再生效果。因此，普通的高溫加熱再生爐內(nèi)對氧必須嚴(yán)格控制，余氧量不大于1％，CO含量為2．5％左右，水蒸汽注入量為0．2-1kg／kg活性炭(根據(jù)爐型擬定)。活性炭再生設(shè)備的優(yōu)劣重要體現(xiàn)在：吸附恢復(fù)率、炭損率、強(qiáng)度、能量消耗、輔料消耗、再生溫度、再生時(shí)間、對人體和環(huán)境的影響、設(shè)備及基礎(chǔ)投資、操作管理檢修的繁簡程度。另外，任何活性炭高溫加熱再生裝置中都需要妥善解決的是避免炭?；ハ嗾辰Y(jié)、燒結(jié)成塊并造成局部起火或堵塞通道，甚至造成運(yùn)行癱瘓的現(xiàn)象。3放電高溫加熱再生法3．1辦法介紹這是一種與傳統(tǒng)高溫加熱再生辦法完全不同的再生辦法。傳統(tǒng)辦法是在密閉條件下，通過爐體間接或在爐內(nèi)空間直接向活性炭加熱，使炭由表及里地逐步升溫，最后達(dá)成850℃高溫并通入水蒸汽。國外學(xué)者認(rèn)為普通的加熱再生升溫速度不能超出10℃／mid，以防炭基質(zhì)燒損，因此再生全過程長達(dá)6h。而該辦法是讓炭本身快速升溫，使干燥、焙燒、活化三個(gè)階段在5～10min內(nèi)快速完畢。不需要在密閉條件下操作，不需要通入水蒸汽活化。在達(dá)成高溫850℃狀況下可與空氣接觸，自然冷卻，不至于全部灰化。其強(qiáng)度也不受影響，炭損耗率<2％，碘吸附恢復(fù)率95％一100％。放電再生法不僅效率高，能耗也低。干炭(干基含水率6％左右)再生電耗僅0．18～0．20kW·h／kg活性炭。濕炭(干基含水率約86％)再生全過程電耗約0．8kW·h／kg活性炭，此電耗值是多層耙式爐能耗的1／7，是熱回收移動床再生爐能耗的1／5；是熱不回收移動床再生爐能耗的1／10；是直接通電式二段爐能耗的1／2。放電高溫加熱再生法與直接通電式再生法的類同點(diǎn)是運(yùn)用了炭本身導(dǎo)電性并含有電阻這一特性。但放電高溫加熱再生是控制能量，使其強(qiáng)制形成脈沖電孤，對被再生的炭進(jìn)行放電，放電頻率在3000次／min左右，使再生全過程在5～10min完畢，再生溫度達(dá)成800-900℃。國內(nèi)研制成功的活性炭強(qiáng)制放電再生辦法及裝置(發(fā)明專利號．A)已應(yīng)用在黃金礦山、熱電廠、啤酒、飲料、化工等行業(yè)的活性炭再生數(shù)年，其原理見圖11。再生量為100ks／h的強(qiáng)制放電再生爐平面尺寸僅為1．6mX2．0m，高度為2．5m。近年來放電高溫再生辦法又有新的創(chuàng)新--活性炭調(diào)頻放電脈動再生裝置(專利號ZL01210957．6)，使放電高溫再生裝置效率更高，體積更小，再生量為100kg／h的再生爐子面尺寸僅為1．3mXl．2m，高度僅2．0m。是一種值得推廣的活性炭再生裝置。放電過程的功效放電再生因此含有卓越效果，在于放電過程中有下述功效：(1)高溫使吸附的有機(jī)物快速氣化、碳化。(2)放電孤隙中的氣體熱游離和電錘效應(yīng)，使活性