傳統(tǒng)果殼活性炭再生法與新興果殼活性炭再生法

傳統(tǒng)果殼活性炭再生法 加熱再生法     采用外部加熱方法，改變吸附平衡關(guān)系，達(dá)到吸附和分解的目的，是目前果殼活性炭再生普遍采用的一種方法.     根據(jù)吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物分解脫附的溫度的不同，采用加熱再生所需的溫度也不同，可分為低溫再生法(采用水蒸氣再生，溫度在100-200度，吸附的有機(jī)物易脫附型(沸點(diǎn)低))和高溫再生法(采用水蒸氣、CO2、O2等氣體，再生溫度在750-950度).要使牢固吸附在飽和炭上的不可逆吸附有機(jī)物脫附，恢復(fù)果殼活性炭活性，高溫加熱是最恰當(dāng)?shù)姆椒?     在高溫加熱再生過程中，吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物會(huì)根據(jù)加熱溫度的不同而發(fā)生變化，這種變化一般分為干燥、炭化及活化三個(gè)階段。     干燥階段：加熱溫度一般在100-130度，使含水達(dá)40%-50%的飽和炭得到干燥。     炭化階段：將飽和炭加熱升溫，使有機(jī)物揮發(fā)分解、炭化。     活化階段：通過水蒸氣、CO2、O2等氧化性氣體作為活化性氣體，使炭化階段殘留在果殼活性炭微孔中的炭，在溫度為850度時(shí)分解成CO2、CO及H2氣體，果殼活性炭微孔得到清理。重新恢復(fù)吸附功能。 生物再生法     生物再生法是利用經(jīng)馴化的細(xì)菌解吸果殼活性炭上吸附的有機(jī)物，進(jìn)一步氧化分解為好氧法和厭氧法。     生物的再生機(jī)理是利用生物的作用，使水中物質(zhì)含量降低，使細(xì)胞發(fā)生自溶現(xiàn)象(即細(xì)胞的細(xì)胞酶流至胞外，在胞外發(fā)生作用)，果殼活性炭對酶有吸附作用，酶在果殼活性炭表面形成酶促中心，使有機(jī)物解吸，然后再由細(xì)菌作用進(jìn)行氧化分解，達(dá)到再生的目的。     生物再生法簡單易行，可達(dá)到較高的再生效率，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但所需時(shí)間較長，受水質(zhì)和溫度的影響很大，微生物處理污染物的針對性很強(qiáng)，需舊特定物質(zhì)進(jìn)行專門馴化，在降解過程中一般不能將所有的有機(jī)物徹底分解成CO2和H2O，其中間產(chǎn)物仍留在果殼活性炭的微孔中，影響再生效率，其應(yīng)用也受到限制。  新興的再生方法 藥劑再生法     藥劑再生法是利用果殼活性炭、溶劑與被吸附質(zhì)三者之間的相平衡關(guān)系，通過改變溫度、溶劑的pH值等條件，打破吸附平衡，使吸附質(zhì)從果殼活性炭上脫附下來。     這種再生工藝一般通過以下三種途徑來實(shí)現(xiàn):改變對污染物的化學(xué)性質(zhì);使用對污染物親和力更強(qiáng)的溶劑來萃取:使用對果殼活性炭親和力比污染物更強(qiáng)的物質(zhì)來置換.藥劑再生法分為無機(jī)藥劑再生法和有機(jī)藥劑再生法。     無機(jī)藥劑再生法主要用無機(jī)酸(H2SO4、HCL等)或(NaOH)等作再生劑，水處理中，吸附高濃度酚的飽和炭，用NaOH再生，脫附下來的酚作為酚鈉鹽而被回收。     有機(jī)藥劑再生法主要用苯、丙酮及甲醛等有機(jī)溶劑萃取吸附在果殼活性炭上的污染物質(zhì)。     藥劑再生法適合用于吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物為高濃度、低沸點(diǎn)的飽和炭的再生。藥劑再生法的而對特定溶劑的應(yīng)用范圍有一定的限制。 電化學(xué)再生法     電化學(xué)再生法是正在研究的新型果殼活性炭再生技術(shù)。將飽和的粒狀炭置在一電解質(zhì)溶液中，并與一電極相連，陰陽極均為金屬鉑電極(被吸附物質(zhì)帶正電時(shí)或非離子性時(shí)，接陽極；負(fù)電時(shí)接陰極)，而另一極插入電解質(zhì)溶液中，接直流電進(jìn)行電化學(xué)再生。     采用電化學(xué)再生法再生果殼活性炭的效率好壞，主要取決果殼活性炭所處電極、輔助電解質(zhì)的種類和濃度、再生電流的大小、再生時(shí)間等因素.實(shí)驗(yàn)表明，果殼活性炭在陰極上的再生效率比陽極上的再生效率要好，同時(shí)，隨著再生電流的增大，再生效率也提高.選擇NaCl作為輔助電解質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)再生果殼活性炭效果較好.隨著再生時(shí)間的增加，再生效率也提高，但到5h以后，再生效率隨再生時(shí)間變化很小或不變化.     電化學(xué)再生法再生果殼活性炭與傳統(tǒng)方法相比效率較高，可接近90%，再生均勻，耗能少，炭損少，若工藝處理完善，可避免二次污染. 超臨界萃取再生法     利用超臨界流體(SCF)萃取(SFE)再生果殼活性炭包括:果殼活性炭預(yù)處理，果殼活性炭靜態(tài)吸附及果殼活性炭再生.將經(jīng)過預(yù)處理及靜態(tài)吸附的果殼活性炭放入再生釜，在特定的溫度、壓力、流速的條件下，超臨界流體經(jīng)再生釜，使果殼活性炭再生，這是因?yàn)槌�臨界流體密度大，表面張力小，擴(kuò)散系數(shù)大，具有溶解度大，傳質(zhì)速率高，擴(kuò)散性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而可利用SCF作為溶劑，將吸附在果殼活性炭上的有機(jī)物擴(kuò)散于溶解與SCF之中，根據(jù)流體性質(zhì)依賴于溫度和壓力的關(guān)系，可以將有機(jī)物與SCF有效地分離，從而使果殼活性炭再生，根據(jù)具體情況，在工藝安排上可以實(shí)現(xiàn)間歇操作或連續(xù)操作.超臨界流體可以一次性利用，也可以循環(huán)使用，與傳統(tǒng)的果殼活性炭再生法比較，具有溫度低，節(jié)約能源以及再生過程中果殼活性炭無任何損耗，無二次污染等優(yōu)點(diǎn).     影響再生效率及再生速度的因素主要有溫度、壓力、超臨界流體的性質(zhì)和流速、果殼活性炭粒度及含水率等.不同條件下，起主導(dǎo)作用的因素不同.當(dāng)壓力不太高時(shí)，超臨界流體的密度是主要影響因素，因此，在一定范圍內(nèi)，溫度降低和壓力提高都能提高再生效率.當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，超臨界流體的粘度對擴(kuò)散速度的影響逐漸提高.所以，當(dāng)壓力較高時(shí)，由于密度和粘度的共同作用，溫度對再生效率影響不顯著.在低流速情況下，提高流臨界流體在果殼活性炭微孔中停留時(shí)間較長，與果殼活性炭表面接觸比較充分，能量交換比較完全.果殼活性炭粒度減小增加了擴(kuò)散有效總表面積，提高了擴(kuò)散速率，減少了再生過程中達(dá)到再生極限的平衡時(shí) 間.     超臨界流體對廢果殼活性炭再生效果比較理想，在較溫和的條件下就可達(dá)到較理想的再生效果，并且多次循環(huán)使用再生后，果殼活性炭仍能保持較高的吸附性能，由此可見，超臨界流體萃取法再生果殼活性炭具有廣闊應(yīng)用前景. 微波輻射再生法     微波輻射再生法是在熱再生法基礎(chǔ)發(fā)展起來的再生方法.其原理是經(jīng)過微波輻射果殼活性炭，經(jīng)過高溫使有機(jī)物炭化、活化，從而恢復(fù)其吸附能力的一種方法.它采用間接或直接加熱果殼活性炭并用水蒸汽活化，且必須在密閉條件下控制氧量，實(shí)驗(yàn)過程中一般要控制升溫速率，以防止炭質(zhì)灰化。再生時(shí)間一般為1-6h.     微波輻射過程中，果殼活性炭吸收微波能使溫度1000℃以上.在果殼活性炭的孔隙中吸附著有機(jī)物和CO、CO2、水蒸汽等，在微波作用下，克服范德華力的吸引開始脫附，隨微波能量的聚集，有機(jī)物一部分燃燒分解放出氣體，一部分炭化，這部分炭和原有的殘留炭在高溫下發(fā)生水煤氣反應(yīng)后被去除，因而果殼活性炭內(nèi)部孔隙逐漸擴(kuò)大得到再生.     影響果殼活性炭再生效率的因素有微波功率、微波輻照時(shí)間和果殼活性炭吸附量三個(gè)主要因素。實(shí)驗(yàn)表明，微波功率低，輻照時(shí)間短，果殼活性炭燒損嚴(yán)重，所以應(yīng)選擇合適的微波功率和時(shí)間。     用微波輻射法再生果殼活性炭，時(shí)間段，耗能低，設(shè)備簡單，但若工藝條件控制不當(dāng)，則果殼活性炭燒損比較嚴(yán)重。     果殼活性炭的再生既可以節(jié)省資源，降低水處理費(fèi)用，同時(shí)減少環(huán)境污染。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)果殼活性炭吸附物的成分和含量，選擇合適的再生方法，才能獲得理想的再生效果。