椰殼活性炭目前在環境保護，工業與民用方面己被大量使用,并且取得了相當的成效,然而椰殼活性炭在吸附飽合被更換后,使用單位均將其廢棄,掩埋或燒掉,造成資源的浪費和對環境的再污染。 椰殼活性炭吸附是一個物理過程，因此還可以采用高溫蒸汽將使用過的椰殼活性炭內之雜質進行脫附，并使其恢復原有之活性，以達到重復使用的目的，具有明顯的經濟效益。 再生后的椰殼活性炭其用途仍可連續重復使用及再生。 椰殼活性炭再生技術的發展 隨著椰殼活性炭的應用范圍日趨廣泛,椰殼活性炭的回收開始得到了人們的重視。如果用過的椰殼活性炭無法回收,除了每噸廢水的處理費用將會增加0.83～0.90元外，還會對環境造成二次污染。因此,椰殼活性炭的再生具有格外重要的意義。 1傳統椰殼活性炭再生方法 1.1熱再生法 熱再生法是目前應用最多,工業上最成熟的椰殼活性炭再生方法。處理有機廢水后的椰殼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,主要去除椰殼活性炭上的可揮發成分。高溫炭化階段是使椰殼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,殘余成分留在椰殼活性炭孔隙內成為“固定炭”。在這一階段,溫度將達到800～900°C,為避免椰殼活性炭的氧化,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,以清理椰殼活性炭微孔,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,解析椰殼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。生物再生法與污水處理中的生物法相類似,也有好氧法與厭氧法之分。由于椰殼活性炭本身的孔徑很小,有的只有幾納米,微生物不能進入這樣的孔隙,通常認為在再生過程中會發生細胞自溶現象,即細胞酶流至胞外,而椰殼活性炭對酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,從而促進污染物分解,達到再生的目的。生物法簡單易行,投資和運行費用較低,但所需時間較長,受水質和溫度的影響很大。 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,將處于液相狀態下椰殼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。實驗獲得的椰殼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%。椰殼活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。 傳統的椰殼活性炭再生技術除了各自的弊端外,通常還有三點共同的缺陷:(1)再生過程中椰殼活性炭損失往往較大;(2)再生后椰殼活性炭吸附能力會有明顯下降;(3)再生時產生的尾氣會造成空氣的二次污染。因此,人們或對傳統的再生技術進行改進,或探索全新的再生技術。 2目前新興的椰殼活性炭再生技術 2.1溶劑再生法 溶劑再生法是利用椰殼活性炭、溶劑與被吸附質三者之間的相平衡關系,通過改變溫度、溶劑的pH值等條件,打破吸附平衡,將吸附質從椰殼活性炭上脫附下來。 溶劑再生法比較適用于那些可逆吸附,如對高濃度、低沸點有機廢水的吸附。它的針對性較強,往往一種溶劑只能脫附某些污染物,而水處理過程中的污染物種類繁多,變化不定,因此一種特定溶劑的應用范圍較窄。 2.2電化學再生法 電化學再生法是一種正在研究的新型椰殼活性炭再生技術。該方法將椰殼活性炭填充在兩個主電極之間,在電解液中,加以直流電場,椰殼活性炭在電場作用下極化,一端成陽極,另一端呈陰極,形成微電解槽,在椰殼活性炭的陰極部位和陽極部位可分別發生還原反應和氧化反應,吸附在椰殼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生脫附。該方法操作方便且效率高、能耗低,其處理對象所受局限性較小,若處理工藝完善,可以避免二次污染。 實驗結果表明,電化學再生椰殼活性炭具有較高的再生效率,可達到90%。此外,對工藝參數的研究表明,再生位置是椰殼活性炭再生工藝中最重要的影響因素,電解質NaCl濃度是較重要的影響因素,再生電流和再生時間對椰殼活性炭的電化學再生也有一定的影響。 2.3超臨界流體再生法 據最近的研究資料表明,在CO2的臨界點附近,再生效率的變化很大;對未被烘干的椰殼活性炭,則需要延長其再生時間。對氨基苯磺酸而言,CO2超臨界流體法再生的最佳溫度為308K,當溫度超過308K時,再生不受影響;當流速大于1.47×10-4m/s時,流速不影響再生;用HCl溶液處理后,會使椰殼活性炭再生效果明顯改善。對苯而言,再生效率在低壓下隨溫度的下降而降低;在16.0MPa壓力時的最佳再生溫度為318K;在實驗流速下,再生效率會隨流速加快而提高。 2.4超聲波再生法 由于椰殼活性炭熱再生需要將全部椰殼活性炭、被吸附物質及大量的水份都加熱到較高的溫度,有時甚至達到汽化溫度,因此能量消耗很大,且工藝設備復雜。其實,如在椰殼活性炭的吸附表面上施加能量,使被吸附物質得到足以脫離吸附表面,重新回到溶液中去的能量,就可以達到再生椰殼活性炭的目的。超聲波再生就是針對這一點而提出的。超聲再生的最大特點是只在局部施加能量,而不需將大量的水溶液和椰殼活性炭加熱,因而施加的能量很小。 研究表明經超聲波再生后,再生排出液的溫度僅增加2～3℃。每處理1L椰殼活性炭采用功率為50W的超聲發生器120min,相當于每m3椰殼活性炭再生時耗電100kWh,每再生一次的椰殼活性炭損耗僅為干燥質量的0.6%～0.8%,耗水為椰殼活性炭體積的10倍。但其只對物理吸附有效,目前再生效率僅為45%左右,且椰殼活性炭孔徑大小對再生效率有很大影響。
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