作者:寧夏永瑞達炭素有限公司 日期:2021年3月11日
活性炭容易飽和,在使用過程中失去吸附能力,近一半的飽和活性炭是危險廢物。目前,我國危險廢物年產量約為6000萬噸,其中只有廢活性炭占65%。如果廢活性炭處理不及時或處理不當,必然會對環(huán)境造成二次污染。廢活性炭有哪些處理方法?一般來說,有兩種類型:廢活性炭再生和作為危險廢物處理。
廢活性炭的再生具有良好的環(huán)境和經濟效益,因此本文重點研究廢活性炭的再生技術。廢活性炭再生是指利用物理或化學手段,在保持活性炭原有結構的基礎上,去除吸附的吸附質,恢復活性炭內部的孔隙結構,使其可以重新用于吸附。目前,國內外活性炭再生技術主要包括熱再生、化學溶劑再生、生物再生和電化學再生,其中熱再生是目前成熟、應用廣泛的活性炭再生方法。
(1)加熱再生法
加熱再生法是工業(yè)上應用廣泛、成熟的活性炭再生方法。在活性炭處理有機廢水后的再生過程中,根據(jù)有機物加熱到不同溫度時的變化,一般分為干燥、高溫炭化和活化三個階段。在干燥階段,活性炭上的揮發(fā)性成分主要被去除。在高溫炭化階段,吸附在活性炭上的部分有機物沸騰蒸發(fā)脫附,部分有機物發(fā)生分解反應生成小分子碳氫化合物并脫附,而殘留成分則留在活性炭的孔隙中,成為“固定碳”。這個階段溫度會達到800 ~ 900c,為了避免活性炭氧化,一般在真空或惰性氣氛下進行。在下一個活化階段,將CO2、一氧化碳、H2或蒸汽引入反應釜中,以清潔活性炭的微孔并恢復其吸附性能。活化階段是整個再生過程的關鍵。雖然熱再生法具有再生效率高、適用范圍廣的特點,但在再生過程中,需要額外的能量進行加熱,投資和運行成本高。
(2)生物再生法
生物再生法是利用馴化的細菌對吸附在活性炭上的有機物進行分解,進一步消化分解為H2O和CO2的過程。生物再生法類似于污水處理中的生物法,也有好氧法和厭氧法。因為活性炭本身的孔徑很小,有的只有幾納米,微生物無法進入這樣的孔隙。一般認為,細胞在再生過程中會發(fā)生自溶,即細胞酶會流出細胞,而活性炭會吸附酶,從而在碳表面形成酶中心,從而促進污染物的分解,達到再生的目的。生物法簡單易行,投資和運行成本低,但耗時長,受水質和溫度影響較大。
(3)溶劑再生法
溶劑再生法利用活性炭、溶劑和吸附質之間的相平衡關系,通過改變溶劑的溫度、pH值等條件,打破吸附平衡,將吸附質從活性炭上脫附下來。溶劑再生法更適合于可逆吸附,如吸附高濃度、低沸點的有機廢水。它針對性強,往往一種溶劑只能解吸部分污染物,但水處理過程中污染物種類繁多,因此特定溶劑的適用范圍較窄。
(4)電化學再生法
電化學再生法是正在研究的一種新型活性炭再生技術。在這種方法中,活性炭被填充在兩個主電之間,并且直流電場被施加到電解質?;钚蕴吭陔妶鲎饔孟禄欢顺蔀殛?,另一端成為陰,形成微電解池?;钚蕴康年幒完柨梢苑謩e發(fā)生還原反應和氧化反應,吸附在活性炭上的污染物大部分被分解,少數(shù)被電泳力脫附。該方法操作方便,效率高,能耗低,對處理對象限制少,處理工藝完善,可避免二次污染。
從以上可以發(fā)現(xiàn),廢活性炭的再生方法各有利弊,很多都處于不成熟的實驗或技術階段。而且國內運營和提供廢活性炭再生服務的企業(yè)很少,無法解決大規(guī)模應用廢活性炭再生吸附不同污染物的問題。因此,廢活性炭再生技術在未來很長一段時間內將具有良好的可持續(xù)發(fā)展前景。
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