活性炭再生方法及使用注意事項(xiàng)

傳統(tǒng)活性炭再生方法
1.熱再生法
熱再生法是應(yīng)用最多，工業(yè)上最成熟的活性炭再生方法。處理有機(jī)廢水后的活性炭在再生過(guò)程中，根據(jù)加熱到不同溫度時(shí)有機(jī)物的變化，一般分為干燥、高溫炭化及活化三個(gè)階段。在干燥階段，主要去除活性炭上的可揮發(fā)成分。高溫炭化階段是使活性炭上吸附的一部分有機(jī)物沸騰、汽化脫附，一部分有機(jī)物發(fā)生分解反應(yīng)，生成小分子烴脫附出來(lái)，殘余成分留在活性炭孔隙內(nèi)成為“固定炭”。在這一階段，溫度將達(dá)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(jìn)行。接下來(lái)的活化階段中，往反應(yīng)釜內(nèi)通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體，以清理活性炭微孔，使其恢復(fù)吸附性能，活化階段是整個(gè)再生工藝的關(guān)鍵。熱再生法雖然有再生效率高、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，但在再生過(guò)程中,須外加能源加熱，投資及運(yùn)行費(fèi)用較高。
2.生物再生法
生物再生法是利用經(jīng)馴化過(guò)的細(xì)菌，解析活性炭上吸附的有機(jī)物，并進(jìn)一步消化分解成H2O和CO2的過(guò)程。生物再生法與污水處理中的生物法相類(lèi)似，也有好氧法與厭氧法之分。由于活性炭本身的孔徑很小，有的只有幾納米，微生物不能進(jìn)入這樣的孔隙，通常認(rèn)為在再生過(guò)程中會(huì)發(fā)生細(xì)胞自溶現(xiàn)象，即細(xì)胞酶流至胞外，而活性炭對(duì)酶有吸附作用，因此在炭表面形成酶促中心，從而促進(jìn)污染物分解，達(dá)到再生的目的。生物法簡(jiǎn)單易行，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但所需時(shí)間較長(zhǎng)，受水質(zhì)和溫度的影響很大。
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(tài)下活性炭上吸附的有機(jī)物氧化分解成小分子的一種處理方法，稱(chēng)為濕式氧化再生法。實(shí)驗(yàn)獲得的活性炭最佳再生條件為：再生溫度230°C,再生時(shí)間1h,充氧pO20.6MPa，加炭量15g，加水量300mL。再生效率達(dá)到(45±5)%，經(jīng)5次循環(huán)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。
傳統(tǒng)的活性炭再生技術(shù)除了各自的弊端外，通常還有三點(diǎn)共同的缺陷：
⑴再生過(guò)程中活性炭損失往往較大；
⑵再生后活性炭吸附能力會(huì)有明顯下降；
⑶再生時(shí)產(chǎn)生的尾氣會(huì)造成空氣的二次污染。
因此，人們或?qū)鹘y(tǒng)的再生技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，或探索全新的再生技術(shù)。
其他新技術(shù)
1.溶劑再生法
溶劑再生法是利用活性炭、溶劑與被吸附質(zhì)三者之間的相平衡關(guān)系，通過(guò)改變溫度、溶劑的pH值等條件，打破吸附平衡，將吸附質(zhì)從活性炭上脫附下來(lái)。
溶劑再生法比較適用于那些可逆吸附，如對(duì)高濃度、低沸點(diǎn)有機(jī)廢水的吸附。它的針對(duì)性較強(qiáng),往往一種溶劑只能脫附某些污染物，而水處理過(guò)程中的污染物種類(lèi)繁多，變化不定，因此一種特定溶劑的應(yīng)用范圍較窄。
2.電化學(xué)再生法
電化學(xué)再生法是一種正在研究的新型活性炭再生技術(shù)。該方法將活性炭填充在兩個(gè)主電極之間，在電解液中，加以直流電場(chǎng)，活性炭在電場(chǎng)作用下極化，一端成陽(yáng)極，另一端呈陰極，形成微電解槽，在活性炭的陰極部位和陽(yáng)極部位可分別發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解，小部分因電泳力作用發(fā)生脫附。該方法操作方便且效率高、能耗低，其處理對(duì)象所受局限性較小，若處理工藝完善，可以避免二次污染。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電化學(xué)再生活性炭具有較高的再生效率，可達(dá)到90%。此外，對(duì)工藝參數(shù)的研究表明，再生位置是活性炭再生工藝中最重要的影響因素，電解質(zhì)NaCl濃度是較重要的影響因素，再生電流和再生時(shí)間對(duì)活性炭的電化學(xué)再生也有一定的影響。
3.超臨界流體再生法
據(jù)最近的研究資料表明，在CO2的臨界點(diǎn)附近，再生效率的變化很大；對(duì)未被烘干的活性炭，則需要延長(zhǎng)其再生時(shí)間。對(duì)氨基苯磺酸而言，CO2超臨界流體法再生的最佳溫度為308K,當(dāng)溫度超過(guò)308K時(shí)，再生不受影響；當(dāng)流速大于1.47×10-4m/s時(shí)，流速不影響再生；用HCl溶液處理后，會(huì)使活性炭再生效果明顯改善。對(duì)苯而言，再生效率在低壓下隨溫度的下降而降低；在16.0MPa壓力時(shí)的最佳再生溫度為318K；在實(shí)驗(yàn)流速下，再生效率會(huì)隨流速加快而提高。
4.超聲波再生法
由于活性炭熱再生需要將全部活性炭、被吸附物質(zhì)及大量的水分都加熱到較高的溫度,有時(shí)甚至達(dá)到汽化溫度，因此能量消耗很大，且工藝設(shè)備復(fù)雜。其實(shí)，如在活性炭的吸附表面上施加能量，使被吸附物質(zhì)得到足以脫離吸附表面，重新回到溶液中去的能量，就可以達(dá)到再生活性炭的目的。超聲波再生就是針對(duì)這一點(diǎn)而提出的。超聲再生的最大特點(diǎn)是只在局部施加能量，而不需將大量的水溶液和活性炭加熱，因而施加的能量很小。
研究表明經(jīng)超聲波再生后，再生排出液的溫度僅增加2～3℃。每處理1L活性炭采用功率為50W的超聲發(fā)生器120min,相當(dāng)于每m3活性炭再生時(shí)耗電100kWh,每再生一次的活性炭損耗僅為干燥質(zhì)量的0.6%～0.8%，耗水為活性炭體積的10倍。但其只對(duì)物理吸附有效，再生效率僅為45%左右，且活性炭孔徑大小對(duì)再生效率有很大影響。
5.微波輻照再生法
微波輻照再生法是在熱再生法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的活性炭再生技術(shù)。其原理是以電為能源，利用微波輻照加熱實(shí)現(xiàn)再生。試驗(yàn)中的最佳再生效率出現(xiàn)在功率為HI(W)，輻照時(shí)間約為80s時(shí)。比較極差S可知，對(duì)再生后活性炭碘值恢復(fù)影響最大的是微波功率，其次是輻照時(shí)間，最后是活性炭的吸附量。微波輻照法再生活性炭的時(shí)間短。能耗低、設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，具有較好的應(yīng)用前景。然而，在微波加熱使有機(jī)物脫附過(guò)程中，是否有其它的中間產(chǎn)物產(chǎn)生等問(wèn)題還有待于進(jìn)一步研究。
6.催化濕式氧化法
傳統(tǒng)濕式氧化法再生效率不高，能耗較大。再生溫度是影響再生效率的主要原因，但提高再生溫度會(huì)增加活性炭的表面氧化，從而降低再生效率。因此，人們考慮借助高效催化劑，采用催化濕式氧化法再生活性炭。同濟(jì)大學(xué)水環(huán)境控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員正在開(kāi)展此方面的研究。
隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，活性炭再生工藝與技術(shù)日益得到人們的重視。一些傳統(tǒng)的活性炭再生技術(shù)與工藝在近幾年有了新的改進(jìn)與突破。同時(shí)新再生技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。雖然這些新興技術(shù)在工藝路線(xiàn)上還不成熟，尚無(wú)法投入工業(yè)使用。但它們的出現(xiàn)為活性炭的再生帶來(lái)了新思路與新探討。
物理活化法
也叫做氣體活化，此過(guò)程是將炭化產(chǎn)物于高溫(800-950℃)，通以水蒸氣、二氧化碳或空氣與炭質(zhì)做選擇性炭的氧化，以清除堆積在孔洞的反應(yīng)生成物。
化學(xué)活化法
化學(xué)活化系將原料炭與活化劑直接調(diào)和、炭化與活化同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，此種方法能產(chǎn)生較少炭氫化合物或氧化物，但化學(xué)活化劑之污染與回收則是另一項(xiàng)需要考慮的問(wèn)題。常用的活化劑有氯化鋅及磷酸。
通常都認(rèn)為應(yīng)用活性炭沒(méi)有安全問(wèn)題，但實(shí)際沒(méi)有絕對(duì)的安全，對(duì)活性炭應(yīng)用中的安全不能掉以輕心，對(duì)活性炭的性質(zhì)和不安全的可能性要有所認(rèn)識(shí)。
關(guān)于著火
1)活性炭列入危險(xiǎn)化學(xué)品名錄，屬自燃物品，編號(hào)42521，可燃的。著火后不會(huì)發(fā)生有焰燃燒，只是陰燃。
2)活性炭燃燒時(shí)如果通風(fēng)不足，會(huì)生成有毒的一氧化碳。
關(guān)于貯存
1)活性炭必須存放在盡可能防火的建筑內(nèi)；
2)活性炭不可與氧化劑混放；
3)貯放處禁止明火，火花和吸煙。
泄漏處理
泄漏：隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給式呼吸器，穿防毒服。
滅火處理
燃燒性：易燃。滅火劑：水、泡沫、二氧化碳、砂土?；饒?chǎng)周?chē)捎玫臏缁鸾橘|(zhì)。
緊急處理
吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至新鮮空氣處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
誤食：誤服者用水漱口。就醫(yī)。
皮膚接觸：立即脫去被污染衣著，用大量流動(dòng)清水沖洗，至少15分鐘。就醫(yī)。
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動(dòng)清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘，就醫(yī)，環(huán)球凈水。
1.使用前要清洗去除粉塵，否則這些黑色的粉塵可能暫時(shí)會(huì)影響水質(zhì)的清潔度。但建議不要直接用新鮮的自來(lái)水沖洗，因?yàn)榛钚蕴康亩嗫紫兑坏┪酱罅孔詠?lái)水中的氯以及漂白粉，在隨后放置到過(guò)濾器中使用時(shí)對(duì)水質(zhì)造成的破壞，相信無(wú)需我多言。
2.靠平時(shí)簡(jiǎn)單的清洗，是無(wú)法將活性炭的多孔隙中堵塞的雜物清潔干凈的。所以，務(wù)必定期更換活性炭，以免活性炭因“吸附飽和”而失去功效。且更換的時(shí)機(jī)最好不要等它失效以后再更換，如此方可確保活性炭能不斷地把水族箱水質(zhì)中的有害物質(zhì)去除。建議每月更換1-2次活性炭。
3.活性炭的處理水質(zhì)的效率與其處理用量相關(guān)，通常為“用量多處理水質(zhì)的效果也相對(duì)好”。
4.定量的活性炭被使用后，在使用初期應(yīng)該經(jīng)常觀測(cè)水質(zhì)的變化，并留意觀測(cè)結(jié)果，以作為多長(zhǎng)時(shí)間活性炭失效而更換的時(shí)間判斷依據(jù)。
5.在使用治療魚(yú)病的藥劑時(shí)，應(yīng)該暫時(shí)將活性炭取出，暫停使用。以免藥物被活性炭吸附而降低治療效果。
6.活性炭在長(zhǎng)期吸附有毒氣體時(shí)要，經(jīng)常拿出室外釋放。如果長(zhǎng)時(shí)間吸附會(huì)自己把吸附的有毒氣體釋放出來(lái)?；钚蕴勘旧聿环纸庥卸練怏w，作用就像開(kāi)窗，有毒室內(nèi)最重要的還是要多多開(kāi)窗。
注意事項(xiàng)
1、運(yùn)輸與裝卸：活性炭在運(yùn)輸過(guò)程中，不得用鐵鉤拖拽，應(yīng)防止與堅(jiān)硬物質(zhì)混裝，不可強(qiáng)烈振動(dòng)、摩擦、踩、砸，嚴(yán)禁拋擲，應(yīng)輕裝輕卸，以減少炭粒破碎，影響使用。
2、儲(chǔ)存：應(yīng)儲(chǔ)存于陰涼干燥處，防止內(nèi)外包裝袋破裂，防止受潮和吸附空氣中其它物質(zhì)，影響使用效果。嚴(yán)禁與有毒有害氣體或易揮發(fā)物質(zhì)混放，存放要遠(yuǎn)離污染源。
3、嚴(yán)禁水浸：活性炭屬于多孔性吸附類(lèi)物質(zhì)，所以在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，都要絕對(duì)防止水浸，因水浸后，水填充了活性孔隙，減少了活性炭比表面與氣體的直接接觸，嚴(yán)重影響使用效果。
4、防止焦油類(lèi)物質(zhì)：在使用過(guò)程中，應(yīng)禁止焦油類(lèi)粘稠物質(zhì)進(jìn)入活性炭床，以免堵塞活性炭孔隙或遮蓋了活性炭展開(kāi)表面，使氣體不能與活性炭展開(kāi)表面接觸，失去應(yīng)用效果，如氣體中含有此類(lèi)物質(zhì)，應(yīng)在氣體進(jìn)入活性炭床前進(jìn)行清除（最好有除焦設(shè)備）以達(dá)到好的應(yīng)用效果。
5、防火：活性炭在儲(chǔ)存或運(yùn)輸時(shí)，防止與火源直接接觸，以防著火?；钚蕴吭偕鷷r(shí)避免進(jìn)氧并再生徹底，再生后必須用蒸氣冷卻降至800℃以下，否則溫度高，遇氧，活性炭自燃。
6、使用：裝填時(shí)應(yīng)先篩去因搬運(yùn)產(chǎn)生的碎粒與粉塵。然后層層均勻鋪開(kāi)，不得從進(jìn)料孔處直接倒入，以免使大小顆粒裝填不均，最終造成氣體偏流，影響使用效果。裝填結(jié)束，開(kāi)車(chē)前應(yīng)先吹空，吹出活性炭表面粘附粉塵，避免開(kāi)車(chē)后粉塵帶入后工段而影響正常生產(chǎn)。
7、安全需知：濕的活性炭需要從空氣中除去氧，在安全密閉的容器內(nèi)氧的消耗會(huì)造成有毒的環(huán)境，假如工人進(jìn)到含有活性炭的容器內(nèi)適當(dāng)取樣或低含氧空間作業(yè)，應(yīng)遵守國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及作業(yè)規(guī)范。
來(lái)源：VOCs減排工作站