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中国废活性炭回收厂
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活性炭再生的几种方法

活性炭还原又被称为活性炭再生, 活性炭使用一段时间后,由于杂质占据了活性表面以及孔道,活性炭除氰的能力大为降低,此时,必须对活性炭进行必要的再生,活性炭的使用周期由废水组成而定,组成越简单,废水含铁、锌、钙等低,使用周期越长。

以下几种是活性炭的再生方法:
1.1 药剂洗脱的化学法

对于高浓度、低沸点的有机物吸附质,应首先考虑化学法再生。

(1)无机药剂再生。是指用无机酸(硫酸、盐酸) 或碱(氢氧化钠)等药剂使吸附质脱除,又称酸碱再生法。例如吸附高浓度酚的炭,用氢氧化钠溶液洗涤,脱附的酚以酚钠盐形式被回收,再生工艺流程见图1。吸附废水中重金属的炭也可用此法再生,这时再生药剂使用HCl等。

(2)有机溶剂再生。用苯、丙酮及甲醇等有机溶利,萃取吸附在活性炭上的吸附质。再生工艺流程见图2。例如吸附高浓度酚的炭也可用有机溶剂再生。焦化厂煤气洗涤废水用活性炭处理后的饱和炭也可用有机溶剂再生。
 

采用药剂洗脱的化学再生法,有时可从再生液中回收有用的物质,再生操作可在吸附塔内进行,活性炭损耗较小,但再生不太彻底,微孔易堵塞,影响吸附性能的恢复率,多次再生后吸附性能明显降低。

1.2 生物再生法

利用经过驯化培养的菌种处理失效的活性炭,使吸附在活性炭上的有机物降解并氧化分解成C02 和H20,恢复其吸附性能,这种利用微生物再生饱和炭的方法,仅适用于吸附易被微生物分解的有机物的饱和炭,而且分解反应必须彻底,即有机物最终被分解为C02和H20,否则有被活性炭再吸附的可能。如果处理水中含有生物难降解或难脱附的有机物,则生物再生效果将受影响。

生物再生试验流程见图3。吸附试验时4柱串联运行,再生运行时4柱并联操作。

近年来利用活性炭对水中有机物及溶解氧的强吸附特性,以及活性炭表面作为微生物聚集繁殖生长的良好载体,在适宜条件下,同时发挥活性炭的吸附作用和微生物的生物降解作用,这种协同作用的水处理技术称为生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)。这种方法可使活性炭使用周期比通常的吸附周期延长多倍,但使用一定时期后,被活性炭吸附而难生物降解的那部分物质仍将影响出水水质。因此在饮用水深度处理运行中,过长的活性炭吸附周期将难以保证出水水质,定期更换活性炭是必须的。
 

1.3湿式氧化法

这种再生法通常用于再生粉末活性炭,如为提高曝气池处理能力投加的粉末炭。将吸附饱和的炭浆升温至200~250℃,通入空气加压至(300~700) X104P,,在反应塔内被活性炭吸附的有机物在高温高压下氧化分解,使活性炭得到再生。再生后的炭经热交换器冷却后,送入储炭槽再回用。有机物碳化后的灰分在反应器底部集积后定期排放。

湿式氧化法适宜处理毒性高、生物难降解的吸附质。温度和压力须根据吸附质特性而定,因为这直接影响炭的吸附性能恢复率和炭的损耗。这种再生法的再生系统附属设施多,所以操作较麻烦。

1.4 电解氧化法

利用电解时产生的新生态[O],[C1]等强氧化剂,使活性炭吸附的有机物氧化分解。但在实际运行中,存在金属电极腐蚀、钝化、絮凝物堵塞等问题。而不溶性电极--石墨存在体积大、电阻高、耗电大等缺点,因此尚未见在实践中应用。

1.5 加热再生法

根据有机物在加热过程中分解脱附的温度不同,加热再生分为低温加热再生和高温加热再生。

(1)低温加热再生法。对于吸附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物的饱和炭,一般用 100~200℃蒸汽吹脱使炭再生,再生可在吸附塔内进行。脱附后的有机物蒸汽经冷凝后可回收利用。常用于气体吸附的活性炭再生。蒸汽吹脱方法也用于啤酒、饮料行业工艺用水前级处理的饱和活性炭再生。

(2)高温加热再生法。在水处理中,活性炭吸附的多为热分解型和难脱附型有机物,且吸附周期长。高温加热再生法通常经过850℃高温加热,使吸附在活性炭上的有机物经碳化、活化后达到再生目的,吸附恢复率高、且再生效果稳定。因此,对用于水处理的活性炭的再生,普遍采用高温加热法。

经脱水后的活性炭,加热再生全过程一般需经过下述3个阶段。

(1)干燥阶段。将含水率在50%~86%的湿炭,在100-150℃温度下加热,使炭粒内吸附水蒸发,同时部分低沸点有机物也随之挥发。在此阶段内所消耗热量占再生全过程总能耗的50%一 70%。

(2)焙烧阶段,或称碳化阶段。粒炭被加热升温至150~700℃。不同的有机物随温度升高,分别以挥发、分解、碳化、氧化的形式,从活性炭的基质上消除。通常到此阶段,再生炭的吸附恢复率已达到 60%~85%。

(3)活化阶段。有机物经高温碳化后,有相当部分碳化物残留在活性炭微孔中。此时碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等氧化性气体进行气化反应,使残留碳化物在850℃左右气化成C02,CO等气体。使微孔表面得到清理,恢复其吸附性能。

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