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1、活性炭目前在环境保护，工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱合被更换后,使用单位均将其废弃,掩埋或烧掉,造成资源的浪费和对环境的再污染。 活性炭吸附是一个物理过程，因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。 再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。 活性炭再生技术的发展 随着活性炭的应用范围日趋广泛,活性炭的回收开始得到了人们的重视。如果用过的活性炭无法回收,除了每吨废水的处理费用将会增加0.830.90元外，还会对环境造成二次污染。因此,活性炭的再生具有格外重要的意义。 1传统活性
2、炭再生方法 1.1热再生法 热再生法是目前应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要去除活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段,温度将达到800900C,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中,往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体,以清理活性炭微孔,使其恢复吸附性能,活化阶段是整个再生工艺的关键。
3、热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。 1.2生物再生法 生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。生物再生法与污水处理中的生物法相类似,也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物不能进入这样的孔隙,通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而活性炭对酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再生的目的。生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,受水质和温度的影响很大。 1.3湿式氧化再生法 在高温高压的
4、条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法,称为湿式氧化再生法。实验获得的活性炭最佳再生条件为:再生温度230C,再生时间1h,充氧pO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率达到(455)%,经5次循环再生,其再生效率仅下降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。 传统的活性炭再生技术除了各自的弊端外,通常还有三点共同的缺陷:(1)再生过程中活性炭损失往往较大;(2)再生后活性炭吸附能力会有明显下降;(3)再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。因此,人们或对传统的再生技术进行改进,或探索全新的再生技术。
5、2目前新兴的活性炭再生技术 2.1溶剂再生法 溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系,通过改变温度、溶剂的pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上脱附下来。 溶剂再生法比较适用于那些可逆吸附,如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,而水处理过程中的污染物种类繁多,变化不定,因此一种特定溶剂的应用范围较窄。 2.2电化学再生法 电化学再生法是一种正在研究的新型活性炭再生技术。该方法将活性炭填充在两个主电极之间,在电解液中,加以直流电场,活性炭在电场作用下极化,一端成阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,在活性炭的阴极部位和阳极部位可
6、分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因电泳力作用发生脱附。该方法操作方便且效率高、能耗低,其处理对象所受局限性较小,若处理工艺完善,可以避免二次污染。 实验结果表明,电化学再生活性炭具有较高的再生效率,可达到90%。此外,对工艺参数的研究表明,再生位置是活性炭再生工艺中最重要的影响因素,电解质NaCl浓度是较重要的影响因素,再生电流和再生时间对活性炭的电化学再生也有一定的影响。 2.3超临界流体再生法 据最近的研究资料表明,在CO2的临界点附近,再生效率的变化很大;对未被烘干的活性炭,则需要延长其再生时间。对氨基苯磺酸而言,CO2超临界流体法再生的最佳温度
7、为308K,当温度超过308K时,再生不受影响;当流速大于1.4710-4m/s时,流速不影响再生;用HCl溶液处理后,会使活性炭再生效果明显改善。对苯而言,再生效率在低压下随温度的下降而降低;在16.0MPa压力时的最佳再生温度为318K;在实验流速下,再生效率会随流速加快而提高。 2.4超声波再生法 由于活性炭热再生需要将全部活性炭、被吸附物质及大量的水份都加热到较高的温度,有时甚至达到汽化温度,因此能量消耗很大,且工艺设备复杂。其实,如在活性炭的吸附表面上施加能量,使被吸附物质得到足以脱离吸附表面,重新回到溶液中去的能量,就可以达到再生活性炭的目的。超声波再生就是针对这一点而提出的。超声
8、再生的最大特点是只在局部施加能量,而不需将大量的水溶液和活性炭加热,因而施加的能量很小。 研究表明经超声波再生后,再生排出液的温度仅增加23。每处理1L活性炭采用功率为50W的超声发生器120min,相当于每m3活性炭再生时耗电100kWh,每再生一次的活性炭损耗仅为干燥质量的0.6%0.8%,耗水为活性炭体积的10倍。但其只对物理吸附有效,目前再生效率仅为45%左右,且活性炭孔径大小对再生效率有很大影响。 2.5微波辐照再生法 微波辐照再生法是在热再生法基础上发展起来的活性炭再生技术。其原理是以电为能源,利用微波辐照加热实现再生。试验中的最佳再生效率出现在功率为HI(W),辐照时间约为80s
9、时。比较极差S可知,对再生后活性炭碘值恢复影响最大的是微波功率,其次是辐照时间,最后是活性炭的吸附量。微波辐照法再生活性炭的时间短。能耗低、设备构造简单,具有较好的应用前景。然而,在微波加热使有机物脱附过程中,是否有其它的中间产物产生等问题还有待于进一步研究。 2.6催化湿式氧化法 传统湿式氧化法再生效率不高,能耗较大。再生温度是影响再生效率的主要原因,但提高再生温度会增加活性炭的表面氧化,从而降低再生效率。因此,人们考虑借助高效催化剂,采用催化湿式氧化法再生活性炭。同济大学水环境控制与资源化研究国家重点实验室的科研人员正在开展此方面的研究。随着可持续发展观念的深入人心,活性炭再生工艺与技术日
10、益得到人们的重视。一些传统的活性炭再生技术与工艺在近几年有了新的改进与突破。同时新再生技术也在不断涌现。虽然这些新兴技术在工艺路线上还不成熟,目前尚无法投入工业使用。但它们的出现为活性炭的再生带来活性炭的再生（regeneration）为活性炭吸附的逆过程，即将饱和吸附各种杂质的活性炭经过物理、化学或生物化学等方法处理，使其恢复吸附能力，从而延长活性炭的使用寿命，降低运行成本，减少资源的浪费。活性炭的本体是一种具有耐热性、耐酸性、耐碱性、耐氧化醒的耐药性物质。所以，选定再生条件是，除了不损害活性炭以上的性质外，还要使再生炭的吸附性能达到新炭的90120，每次再生得率要达到90以上，而强度基本不
11、变或稍有降低，再生时炭的机械磨损和破损少。另外，唏嘘考虑处理过程的经济型，以现在广泛使用的加热再生法为例，每天活性炭的使用量大致在100kg以上时，进行再生才有利。因此，再生经济性能方面是考查活性炭再生的一个重要因素。活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中，难以控制，很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。粉状炭的缺点是再生比较困难，通常不再生使用，故消耗量较大(近年也有研究将它再生)。粒状活性炭
12、通常都再生使用，消耗量较少。它有不定型颗粒状和柱状颗粒两种，粒度在0.54mm之间。前者是通过适当的破碎和筛选得到的，后者则是将原料通过造粒机压制成型的。 用木屑为原料和用化学活化法通常制造新星牌粉状活性炭。颗粒活性炭多数是用煤或木炭为原料，粉碎后加粘合剂(如煤焦油、木素磺酸等)压制成型，经过干馏炭化，然后活化处理制成(或在活化前再打碎成适当的粒度)。 3、粉状活性炭的质量与性能 新星牌粉状活性炭的质量有多项物理与化学的指标，主要的如：水分、灰分、酸溶物、各种金属和酸根的含量，以及它的吸附性能等。对于不同用途的活性炭，时常用不同的物质和方法来检验它的吸附性能，如亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、焦糖吸
13、附值、奎宁吸附值等。其中亚甲基蓝吸附值是最常用的。亚甲基蓝是一种深蓝色染料，对它的吸附量反映了活性炭吸附小分子物质的能力；具有大量微孔的活性炭，此值较高。焦糖吸附值(或称焦糖脱色率、或糖蜜吸附率)是反映活性炭对具有较高分子量的有色物质的吸附性能，性能良好的活性炭，此值达到100110。 国内外制造的活性炭，都有一类称为“糖用活性炭”的产品，它可用于糖厂，也可以用在其他类似的行业，如葡萄糖溶液及味精溶液的精制脱色等。它的主要特点是具有较多的中孔，因而适于处理含有较多大分子有机物的溶液。这种活性炭的焦糖吸附值比较高。新星牌粉状活性炭选用木材，木炭等为原料，采用化学法或物理法两种活化工艺生产，经后处
14、理科学配方精制而成的新星牌粉状活性炭。 具有吸附速度快、脱色效果好、提高药物纯度、增加药品稳定性，避免药物副作用等特性，尤其对药品及各种针剂注射液去除“致热原”更有特殊效能。 广泛应用于制药工业、精细化工、如原料药脱色、口服药用(矽碳银、解毒剂、清肠剂)、化工原料、医药中间体、化学原料药、生物制药、生化科技、各种制剂注射液的脱色、提纯、精制。适用于医药业如抗菌素、链霉素、洁霉素、庆大霉素、青霉素、氯霉素、磺氨类、生物碱、激素类、布咯芬、扑热息痛、维生素B1、维生素B6、维生素C、甲硝唑、没食子酸等，亦可用于乙二醛、苯骈三氮唑、甲脂、等精细化工制品的脱色、除杂、去异味。粉状活性炭主要看其的粒度、
15、强度、灰分、水分、PH值、比表面积、平均孔径、孔容积及着火点等指标，还有些特性指标，如中孔脱色力、钴吸量、碱吸量、碘值、亚甲蓝吸附值、氯化物含量、铁含量等。药用粉状活性炭的配方要求是：因粉状活性炭用途不同，使用氯化锌制炭时，要求也不同，简述如下：氯化锌溶液的波美浓度与温度有一定的关系，当百分浓度一定时，随着温度的升高，波美浓度降低。所以对于氯化锌溶液的波美浓度，必须注明溶液的温度。例如，要配制60摄氏度下的4546波美浓度的氯化锌溶液，若在30摄氏度下，就应配成4647波美浓度。捏和在捏和机中进行。捏和机用耐酸钢制成，为卧式半圆形槽，槽内有一对之字形的搅拌器，容积一般采用0.5立方米，间歇操作
16、。捏和机设有一个传动机构，按下这一机构的按纽，能使捏和机半圆形槽转动一个角度，以便把锌屑料倾倒入回转炉的料斗中。以优质的木屑等为原料，采用氯化锌法生产，具有发达的中孔结构，吸附容量大、快速过滤等特性。主要适用于各种氨基酸工业，精制糖脱色、味精工业、葡萄糖工业、淀粉糖工业、化学助剂、染料中间体、食品添加剂、药品制剂等高色素溶液的脱色、提纯、除臭、除杂。化学法比较简单，但物理法试验比较麻烦啊，新星牌粉状活性炭的工艺已经很成熟了啊波美浓度是氯化锌法生产厂中广泛使用的表示溶液浓度的一种方式。用波美比重计浸入溶液中所测得的度数表示浓度。 氯化锌溶液在60摄氏度时，浓度为4547波美度，溶液的pH值为1.01.5。为了操作方便，捏和工序还设立
