活性炭再生及新技术研究活性炭在水处理运行中存在使用量大、价高的问题，其费用往往占运行成本 30％-45％用 过的活性炭不经处理即行废弃，不仅对资源是很大的浪费，还将造成二次污染因此，将用过的 饱和炭进行再生具有显著的经济价值活性炭再生（或称活化），是指用物理或化学方法在不破坏 活性炭原有结构的前提下，将吸附于活性炭微孔的吸附质予以去除，恢复其吸附性能，达到重复 使用目的1 活性炭再生的几种方法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HC1等图 1 吸附酚的饱和炭无机药剂再生工艺流程（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图 2 有机溶剂再生工艺流程有机溶剂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 CO2和H2O,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CO2和H2O，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图 3 生物再生试验流程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°C,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100〜200C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850C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°C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%〜 70%2) 焙烧阶段，或称碳化阶段粒炭被加热升温至150〜700C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850C左右气化成CO2, CO 等气体使微孔表面得到清理，恢复其吸附性能残留碳化物与氧化性气体的反应式如下：c + O2 T CO2TC + H2O t COf+H 2t C + CO2 T 2COf高温再生过程中，氧对活性炭的基质影响很大，因此必须在微正压条件下运行。
过量的氧将 使活性炭烧损灰化，而过低的氧量又将影响炉内温度和再生效果因此，一般的高温加热再生炉 内对氧必须严格控制，余氧量小于1%, CO含量为2.5%左右，水蒸汽注入量为0.2〜1 kg/kg 活性炭(根据炉型确定)活性炭再生设备的优劣主要体现在：吸附恢复率、炭损率、强度、能量消耗、辅料消耗、再 生温度、再生时间、对人体和环境的影响、设备及基础投资、操作管理检修的繁简程度此外，任何活性炭高温加热再生装置中都需要妥善解决的是防止炭粒相互粘结、烧结成块并 造成局部起火或堵塞通道，甚至导致运行瘫痪的现象2 高温加热再生的几种装置高温加热活性炭再生系统，由脱水装置、活性炭输送、高温加热再生装置、活性炭冷却、废 气处理、活性炭贮罐组成此外还有加热所需的热源，如燃油、天然气、煤气或焦炭以及电力、 蒸汽锅炉其中以再生装置为主加热再生装置有多种形式目前国内外使用较多的有多层式、回转式、流化床式、移动床式2.1 多层式又称立式多段再生炉，或称多层耙式炉主要用于再生粒状炭，在美国采用较普遍，国内也 有引进适用于大型活性炭再生，一般再生量都大于2t/d其特点为：用天然气或油作燃料， 水蒸汽活化，由炉顶部供饱和炭，用转动的粑臂将炭推送至下一层，由上至下 6层(或 8 层)，见 图 4 。
图 4 多层式再生装置16—1Av .• %1(1) 干燥段第1〜3层，停留时间15min，炉温100〜700°C2) 焙烧段第4层，停留时间5 min,炉温700〜800C(3) 活化段第5〜6层，停留时间10min,炉温800〜900C此段内通水蒸汽活化再生炭用水槽急冷后排走再生炭碘值恢复率 86％〜95％，炭再生损耗率 7％〜15％(因为 既有烧损又有转耙磨耗)蒸汽耗量1 kg/kg活性炭，总能耗4 925 kcal / kg活性炭(折合电耗5.72 kW・h/kg活性炭)2.2 回转式又称转炉，有一段式或二段式，有内燃式直接加热或外燃式间接加热内燃式炭再生损耗较 大，外燃式效率较低，活化段须微正压且通水蒸汽活化图5 为二段回转式再生装置，干燥段用 内燃式转炉，焙烧、活化段用外燃式转炉图 5 二段回转式再生装置回转式再生装置操作较简单，一段式转炉炉体长达15m,所以炉体往往要变形，活化段温度 升至750后不易再上升，再生恢复率与达到的最高温度有关停留时间3〜4 h,炭再生损耗率 5%〜7%,总能耗7 899 kcal / kg活性炭（折合电耗9.18 kW・h/kg活性炭）2.3 流化床式又称流化床再生炉，有内燃式及外燃式两种，有一段或多段。
国外用于再生粉末炭及球形炭燃烧重油或煤气，并从炉底通入水蒸汽，使炭呈流化状态活性炭自上而下流动，完成干燥、 焙烧、活化（800〜900°C）图6为二段外燃式流化床再生装置，这种炉型的炉温、水蒸汽投加量 与流化状态调节困难，再生损耗率7%〜10%，再生时间7〜10h，总能耗3 326〜11 341 kcal/ kg活性炭）（折合电耗3.87〜13.18 kW・h / kg活性炭）图 6 二段外燃式流化床再生装置2.4 移动床式又称立式移动床再生炉（见图 7）再生部分由两层不锈钢管组成，炭自上而下在两管隔层中 移动，内管道水蒸汽在活化段由细孔排至隔层中，与活性炭进行氧化反应外管与燃烧室接触， 将热量传导至活性炭，再生气体由上部通气孔排出至燃烧室处置，尾气由旁置烟囱排除炉底有 盘式出料装置将再生炭排出这种炉型构造简单、操作管理较方便，由于再生时间长达6h,所 以炉体高12m，水蒸汽量为0.2kg / kg活性炭），燃气温度入口 1 000 °C，出口 70〜80 °C，再生 损耗3%〜4%,总能耗约6 950 kcal / kg活性炭（折合电耗&07 kW・h/kg活性炭），热回收型总 能耗3 360 kcal / kg活性炭（折合电耗3.9kW・h / kg活性炭）。
进料图 7 外燃式立式移动床再生装置国内研制的盘式炉也属移动床式（见图 8）活性炭自上而下，在由中空的料盘叠成的管状通 道中移动，再生气体由料盘缝隙排出以重柴油作燃料，炉膛燃烧室温度达1 110〜1 300°C，热 量从料盘及料盘缝隙传至活性炭，水蒸汽自炉底通入活性炭在炉膛内得到再生图 8 盘式再生装置2.5 电加热再生装置以电作能源的高温加热再生装置，有微波炉、远红外炉及直接通电式再生炉1) 微波加热微波是由磁控管(或速调管)通过电压的周期性变动而产生，使微波吸收体的内 部极性分子高速反复运动产生热能再生炉体为微波谐振膛用于干燥或加热工艺的微波频率为 970 MHz 及 2450 MHz 两种微波再生的优点是微波使炭自身发热，加热速度快，可迅速达到再 生要求的高温，装置体积小缺点是炉膛内加热不易均匀(微波能量吸收不均匀)，有时产生炭烧 结现象此外，微波辐射需要较好的屏蔽，当漏能功率大于0.01 w / cm2,接触时间在6min以 上时，对人体的健康有损害在微波产生、输送过程中，磁控管本身消耗30%〜40%的功率， 再生能耗一般为1.46kW・h / kg活性炭2) 远红外线再生装置。
远红外线加热，一般用于干燥活性炭，也有用于再生的，其效果取 决于被加热物体对各特定波长的红外线的吸收能力辐射体一般是用碳化硅板加涂料，二者辐射波长的匹配将直接影响加热效率当涂料为三氧化二铁和氧化锆组合时，再生能耗约为1.45kW・h ／kg 活性炭3) 直接通电加热再生装置是利用炭自身具有的电阻和炭粒间具有的接触电阻，使炭产生 焦耳热，逐渐达到再生温度，再通入水蒸汽进行活化日本此类再生炉有间歇式和连续式图 9 为日本连续式直接通电再生装置炭在炉内停留6h，再生碘值恢复率94%〜96%，再生损耗率 1%〜3%,采用蒸汽活化，蒸汽量折合电耗为0.5kW・h/kg活性炭脱臭电耗0.05 kW・h/kg活 性炭再生电耗1 kW・h / kg活性炭，总能耗为1.59kW・h / kg活性炭图10所示为国内研制的直接通电加热再生装置，为二段式连续再生装置，再生饮用水深度 处理后的饱和炭干燥段由电加热室将空气加热至200°C，而后热空。