什么是活性炭的再生

活性炭再生是通过各种方法恢复饱和活性炭的吸附性能,达到重复使用的目的。再生方法主要取决于活性炭的类型和活性炭吸附的物质的性质。目前,国内外比较成熟的再生方法有三种,即热再生、化学再生和生物再生。

(1)热再生法

目前,热再生法是发展历史最长、应用最多、最成熟的工业活性炭再生方法。活性炭的热再生法始于20世纪初,当时用回转炉再生骨炭。20世纪30年代引入了多层炉。蓄热式炉技术在20世纪40、50年代基本成熟。

热再生法的原理是在加热条件下,将吸附在活性炭基体上的有机物以分解、碳化和氧化的形式消除。活性炭的热再生通常需要几个步骤:

1)脱水,即通过机械和物理作用除去活性炭表面的水分。

2)干燥,干燥温度一般低于100℃,主要是蒸发孔隙水,少量低沸点有机物也会气化。这一过程需要大量的蒸发潜热,热再生过程中约50%的能耗消耗在干燥过程中。

3)在350℃左右加热活性炭,分离低沸点有机物。

4)高温炭化,即在800℃左右加热活性炭,使大部分有机物分解、气化或以固定碳的形式残留。

5)活化,即将活性炭在800℃ ~ 1000℃范围内加热,用蒸汽、二氧化碳或氧气分解剩余的碳。热再生的步骤根据加热炉的类型略有不同,但差别不大。

热再生法的优点:再生率高,可达70% ~ 80%;再生时间短;与化学再生法相比,具有很强的普适性;没有再生废液产生。缺点:再生活性炭损失率高,一般为5% ~ 10%;炭表面化学结构发生变化,比表面积减小;高温再生对蓄热式炉材料要求高,蓄热式炉设备投资高;再生能耗成本高;活性炭反复再生会失去吸附性能。

(2)化学药剂再生法

对高浓度、低沸点有机物的吸附要用化学药剂再生。化学药剂再生主要分为无机药剂再生和有机药剂再生。通常,无机酸(硫酸、盐酸)或碱(氢氧化钠)用于在无机试剂的再生中除去吸附剂。比如吸附高浓度苯酚的活性炭可以用氢氧化钠溶液再生,苯酚以苯酚钠的形式回收;吸附重金属的活性炭可以用盐酸溶液再生。有机溶剂再生常用的溶剂有苯、丙酮、甲醇,适合可逆吸附,如吸附高浓度苯酚的活性炭;用于处理焦化厂煤气废水的活性炭可以用有机溶剂再生。

化学药剂再生法的优点:针对性强,设备简单,经济优势;可以从再生液体中回收有用的物质;操作过程在吸附塔中进行,活性炭损失小。缺点:一般只能针对单一物质再生,通用性差;再生率低,微孔易堵塞,重复使用后再生率明显降低;存在再生液二次污染的问题。

(3)生物再生法

生物再生法类似于生物活性炭技术。活性炭吸附有机物,微生物降解有机物,使活性炭得以再生。由于活性炭可以长时间在其表面吸附有机物,微生物可以降解一些不可降解的有机物,使活性炭再生。但是,对于不能被微生物降解的有机物,生物再生法的使用将受到限制。