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1、精心整理 精心整理 活性炭脱附方法 1.1 升温脱附 物质的吸附量是随温度的升高而减小的,将吸附剂的温度升高,可以使已被吸附的组 分脱附下来 ,这种方法也称为变温脱附,整个过程中的温度是周期变化的。微波脱附是 由升温脱附改进的一种技术,微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废 水处理等方面。在实际工作中,这种方法也是最常用的脱附方法。微波加热主要还是 依靠加热再生，故具有传统加热的对吸附质基本无选择性的优点，同时与传统的热 再生方法相比，微波再生技术还有效率高、加热均匀且快、能耗低等优点。但是， 由于微波对人体有害，暂时无法投人工业生产。 1.2磁化脱附 由于单分子水的性质比簇团中的水
2、分子活泼得多,能充分显示它的偶极子特性3,从 而使水的极性增强。预磁处理能增大水的极性,这就能充分解释经过预磁处理后活性 炭的吸附容量减小的现象。当磁场强度增大时,分离出的单个水分子越多,则阻碍作用 就越大 ,从而吸附容量减小得也就越多。活性炭本身为非极性物质,活性炭的表面由于 活化作用而具有氧化物质,且吸附剂是在湿空气条件下活化而成,它使活性炭的表面 氧化物质以酸性氧化物占优势,从而使活性炭具有极性 ,能够吸附极性较强的物质。由 于这些带极性的基团易于吸附带极性的水,从而阻碍了吸附剂在水溶液中吸附非极性 物质。这种方法常用于溶液中对吸附质的脱附。 1.3分解氧化 像水处理之类含有多组分有机物
3、或含有较多高分子量或高沸点组分的场合，水处理 炭再生大多使用“使被吸附物质(有机物 )分解或氧化脱除”的方法，此法主要有下列 精心整理 精心整理 几种： (1)在高温下用氧化性气体 (02、H20、C02)氧化。 (2)用微生物氧化分解。 (3)其他的液相氧化方法， 如湿式空气氧化、 超临界流体萃取法或用H202 等氧化剂的 氧化法。试验数据表明，使用H202 氧化再生效果更好。 例子 1活性炭生物再生法 最早由 Westvaco公司做过在嫌气条件下进行活性炭的微生物再生试验，Fram公司提 出 了可将微生物分解作用用作水处理活性炭再生工艺。例如：将好气性污泥混合液通 人用于处理毛纺织印染废水
4、的活性炭吸附塔，使得活性炭去除COD 的性能恢复得很 好。Weber 等人通过大量试验证明并提出了活性炭表面生物膜具有再生效果(见图 8 2)，并观察到活性炭吸附塔使用寿命延长五倍多，因此将此效果称为活性炭吸附塔 内再生，这种微生物分解有机物的效果与活性炭吸附有机物的效果具有协同作用， 在活性炭膜连续运行过程中，活性炭处理过程与再生过程同时进行，即边吸附、边 解吸、边降解，构成了吸附与降解的协同过程。不过，生物再生法只能使失效的活 性炭得以再生，难以生化的物质仍会积累于活性炭孑L 内，最终导致其丧失吸附能 力 。 尽 管 如 此 ， 多 少 年 来 人 们 一 直 在 努 力 推 进 生 物
5、再 生 法 (Bioregenerativeprocessofacficarbon) 的工业应用，因为此法简单易行，便于管理， 节省能源，减少炭耗，降低水处理成本。 例子 2活性炭湿式氧化再生法有哪些特点与应用? 活性炭湿式氧化再生法(Wetoxidatingregenerativeprocessforacticarbon) 是在再生温度为 200250及中压 (如 37MPa)条件下，将吸附有机物的废炭浆直接用空气进行选择 性氧化，以除有机物使活性炭再生。该法主要特点有：能再生粉状活性炭，因是 精心整理 精心整理 处理炭浆，故无粉尘、烧损等；能利用废炭本身氧化热再生；排气无二次污染， 不产生
6、 NO。 、SO。等有害气体。该法存在的缺点是吸附物质种类不同则氧化程度不 同，致使活性炭性 能相应变坏，特别是在氧化能不足时，需提高温度，易使活性炭本身氧化，降低其 再生收率。为提高氧化能力，可使用催化剂，如用水溶性催化剂或助催化剂，实施 催化湿式氧化再生过程，以提高再生效果。此法特别适用于难处理的较重污染水和 废水处理炭再生。例如，由于湿式催化氧化再生法优势突出，因此被广泛地应用于 石化废水活性污泥处理、水粉炭三级处理过程中的废炭再生以及废水脱色炭再生和 城市污水处理炭再生。 13 化学药品再生法 化学药品再生法可分为反应再生法和溶剂萃取法两种。反应再生是指使用酸或碱改 变溶液 pH 值而
7、使活性炭脱附，它只适用于活性炭的吸附值pH 值影响很大的场合， 否则效果有限。使用有机溶剂对废炭进行萃取使吸附质脱附的方法为溶剂萃取法。 通常使用的溶剂有乙醇、丙酮、甲醇和四氢呋喃等。化学药品再生法所使用的溶剂 必须满足如下要求： (1)再生率高；(2)溶剂容易从活性炭上除去； (3)容易回收吸附质； (4)溶剂的价格便宜和安全性好。药品再生法的优点是吸附质易于回收，活性炭的损 失不大。其缺点是溶剂使用后处理不当易产生二次污染，且由于废液与再生炭分离 困难，对粉状活性炭难于再生。溶剂再生法一般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
8、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。在工业水处理中，由于化学药品再生的再生效果有限，常与其他再生方法 结合使用，如热再生等。故对于活性炭的再生及其应用，应以一种开放发展的眼光 来看这些工艺，有效地将技术联用，从而达到1+12 的更佳效果。 精心整理 精心整理 15 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 主电极之问，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分别发生还原反 应和氧化反应，吸附在活性炭上的有机物大部分因此而
9、分解，小部分因电泳力的作 用发生脱附。张会平等在一定的实验条件下用苯酚吸附饱和后的活性炭在电化学搅 拌槽反应器中可以得到有效的再生，再生效率大于80。通过强制搅拌，使得传质 过程和酚被氧化的速度得以强化，再生效率也随着再生循环次数的增加逐步降低， 在 4次再生循环后， 再生效率的下降不到5。唐玉霖等实验研究了电化学再生被苯 酚耗尽吸附能力的颗粒活性炭电化学再生吸附苯酚的活性炭，在015h 的时间段 内溶液的 pH值上升较快，这说明在开始的时段阳极主要发生反应，使溶液呈碱性， 这对苯酚在活性炭上的脱附是有利的。电化学再生活性炭中产生的Cl：量及其产物 对反应起主要作用，碱再生的作用并不明显。苯磺
10、酸钠吸附在活性炭上的再生率比 苯酚吸附在活性炭上的要大。电化学方法对不同有机吸附物活性炭的再生具有普遍 性，适用于再生处理过焦化废水的吸附有多种不同有机质的废活性炭。 17 超声波再生法 活性炭再生就是一个脱附的过程，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。超声波再生具有能耗小、工艺及设备简单、活性炭损失小、 可回收有用物质等优点。但其只对物理吸附有效，且活性炭孔径大小对再生效率有 很大影响。郑文轩等为研究水处理活性炭的再生，利用超声波处理技术，以甲基橙 为有机化合物模型， 进行吸附饱和木质活性炭的超声处理再生实验。结果表明：Fe、 精心整理 精心整理 Cu的加人明显提高了超声反应的脱色率。在pH 值为 10，温度为 3Ooc，声能密度 为 180WL，Fe和 Cu 的投加量为 06 gI 的条件下，超声反应30min 后，脱色率 都可达到 955。Fe。和 Cu在超声波再生过程中可以起到催化作用，看来还有很 大的研究空间，值得我们去深入探索。