活性炭是一種無毒無味,具有發達細孔結構和巨大比表面積的優良吸附劑。20世紀60年代初,歐美各國開始大量使用活性炭吸附法處理城市飲用水和工業廢水。目前,活性炭吸附法已成為城市污水、
工業廢水深度處理和污染水源凈化的一種有效手段。我國于20世紀60年代已將活性炭用于二硫化碳廢水處理,自20世紀70年代初以來,采用粒狀活性炭處理工業廢水,不論是在技術上,還是在應用范圍和處理規模上都發展很快,如在煉油廢水、炸藥廢水、印染廢水、化工廢水和電鍍廢水處理等方面都已有了較大規模的應用,并取得了滿意的效果。 隨著活性炭的應用范圍日趨廣泛,活性炭的回收開始得到了人們的重視。如果用過的活性炭無法回收,除了每噸廢水的處理費用將會增加0.83～0.90元外［1］,還會對環境造成二次污染。因此,活性炭的再生具有格外重要的意義。1 傳統活性炭再生方法 1.1熱再生法 熱再生法是目前應用最多,工業上最成熟的活性炭再生方法［2,3］。處理有機廢水后的活性炭在再生過程中,根據加熱到不同溫度時有機物的變化,一般分為干燥、高溫炭化及活化三個階段。在干燥階段,主要去除活性炭上的可揮發成分。高溫炭化階段是使活性炭上吸附的一部分有機物沸騰、汽化脫附,一部分有機物發生分解反應,生成小分子烴脫附出來,殘余成分留在活性炭孔隙內成為“固定炭”。在這一階段,溫度將達到800～900°C,為避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性氣氛下進行。接下來的活化階段中,往反應釜內通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體,以清理活性炭微孔,使其恢復吸附性能,活化階段是整個再生工藝的關鍵。熱再生法雖然有再生效率高、應用范圍廣的特點,但在再生過程中,須外加能源加熱,投資及運行費用較高。
1.2生物再生法 生物再生法是利用經馴化過的細菌,解析活性炭上吸附的有機物,并進一步消化分解成H2O和CO2的過程［1,2］。生物再生法
1.3濕式氧化再生法 在高溫高壓的條件下,用氧氣或空氣作為氧化劑,將處于液相狀態下活性炭上吸附的有機物氧化分解成小分子的一種處理方法,稱為濕式氧化再生法［4］。再生條件一般為200～250°C,3～7MPa,再生時間大多在60min以內。濕式氧化再生法處理對象廣泛,反應時間短,再生效率穩定,再生開始后無需另外加熱。但對于某些難降解有機物,可能會產生毒性更大的中間產物。 同濟大學環境學院以苯酚吸附等溫線的變化為評價標準,系統地研究了活性炭濕式氧化再生過程中的主要影響因素,并從理論上探討了其規律性;探討了各主要因素之間的協同作用;考察了飽和炭多次循環再生的可能性;并對活性炭自身結構在濕式氧化過程中的變化情況進行了研究。實驗獲得的活性炭最佳再生條件為:再生溫度230°C,再生時間1h,充氧pO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率達到(45±5)%,經5次循環再生,其再生效率僅下降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。
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