传统果壳活性炭再生法与新兴果壳活性炭再生法

传统果壳活性炭再生法 加热再生法     采用外部加热方法，改变吸附平衡关系，达到吸附和分解的目的，是目前果壳活性炭再生普遍采用的一种方法.     根据吸附在果壳活性炭上的有机物分解脱附的温度的不同，采用加热再生所需的温度也不同，可分为低温再生法(采用水蒸气再生，温度在100-200度，吸附的有机物易脱附型(沸点低))和高温再生法(采用水蒸气、CO2、O2等气体，再生温度在750-950度).要使牢固吸附在饱和炭上的不可逆吸附有机物脱附，恢复果壳活性炭活性，高温加热是最恰当的方法.     在高温加热再生过程中，吸附在果壳活性炭上的有机物会根据加热温度的不同而发生变化，这种变化一般分为干燥、炭化及活化三个阶段。     干燥阶段：加热温度一般在100-130度，使含水达40%-50%的饱和炭得到干燥。     炭化阶段：将饱和炭加热升温，使有机物挥发分解、炭化。     活化阶段：通过水蒸气、CO2、O2等氧化性气体作为活化性气体，使炭化阶段残留在果壳活性炭微孔中的炭，在温度为850度时分解成CO2、CO及H2气体，果壳活性炭微孔得到清理。重新恢复吸附功能。 生物再生法     生物再生法是利用经驯化的细菌解吸果壳活性炭上吸附的有机物，进一步氧化分解为好氧法和厌氧法。     生物的再生机理是利用生物的作用，使水中物质含量降低，使细胞发生自溶现象(即细胞的细胞酶流至胞外，在胞外发生作用)，果壳活性炭对酶有吸附作用，酶在果壳活性炭表面形成酶促中心，使有机物解吸，然后再由细菌作用进行氧化分解，达到再生的目的。     生物再生法简单易行，可达到较高的再生效率，投资和运行费用较低，但所需时间较长，受水质和温度的影响很大，微生物处理污染物的针对性很强，需旧特定物质进行专门驯化，在降解过程中一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O，其中间产物仍留在果壳活性炭的微孔中，影响再生效率，其应用也受到限制。  新兴的再生方法 药剂再生法     药剂再生法是利用果壳活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、溶剂的pH值等条件，打破吸附平衡，使吸附质从果壳活性炭上脱附下来。     这种再生工艺一般通过以下三种途径来实现:改变对污染物的化学性质;使用对污染物亲和力更强的溶剂来萃取:使用对果壳活性炭亲和力比污染物更强的物质来置换.药剂再生法分为无机药剂再生法和有机药剂再生法。     无机药剂再生法主要用无机酸(H2SO4、HCL等)或(NaOH)等作再生剂，水处理中，吸附高浓度酚的饱和炭，用NaOH再生，脱附下来的酚作为酚钠盐而被回收。     有机药剂再生法主要用苯、丙酮及甲醛等有机溶剂萃取吸附在果壳活性炭上的污染物质。     药剂再生法适合用于吸附在果壳活性炭上的有机物为高浓度、低沸点的饱和炭的再生。药剂再生法的而对特定溶剂的应用范围有一定的限制。 电化学再生法     电化学再生法是正在研究的新型果壳活性炭再生技术。将饱和的粒状炭置在一电解质溶液中，并与一电极相连，阴阳极均为金属铂电极(被吸附物质带正电时或非离子性时，接阳极；负电时接阴极)，而另一极插入电解质溶液中，接直流电进行电化学再生。     采用电化学再生法再生果壳活性炭的效率好坏，主要取决果壳活性炭所处电极、辅助电解质的种类和浓度、再生电流的大小、再生时间等因素.实验表明，果壳活性炭在阴极上的再生效率比阳极上的再生效率要好，同时，随着再生电流的增大，再生效率也提高.选择NaCl作为辅助电解质进行电化学再生果壳活性炭效果较好.随着再生时间的增加，再生效率也提高，但到5h以后，再生效率随再生时间变化很小或不变化.     电化学再生法再生果壳活性炭与传统方法相比效率较高，可接近90%，再生均匀，耗能少，炭损少，若工艺处理完善，可避免二次污染. 超临界萃取再生法     利用超临界流体(SCF)萃取(SFE)再生果壳活性炭包括:果壳活性炭预处理，果壳活性炭静态吸附及果壳活性炭再生.将经过预处理及静态吸附的果壳活性炭放入再生釜，在特定的温度、压力、流速的条件下，超临界流体经再生釜，使果壳活性炭再生，这是因为超临界流体密度大，表面张力小，扩散系数大，具有溶解度大，传质速率高，扩散性能好等优点，因而可利用SCF作为溶剂，将吸附在果壳活性炭上的有机物扩散于溶解与SCF之中，根据流体性质依赖于温度和压力的关系，可以将有机物与SCF有效地分离，从而使果壳活性炭再生，根据具体情况，在工艺安排上可以实现间歇操作或连续操作.超临界流体可以一次性利用，也可以循环使用，与传统的果壳活性炭再生法比较，具有温度低，节约能源以及再生过程中果壳活性炭无任何损耗，无二次污染等优点.     影响再生效率及再生速度的因素主要有温度、压力、超临界流体的性质和流速、果壳活性炭粒度及含水率等.不同条件下，起主导作用的因素不同.当压力不太高时，超临界流体的密度是主要影响因素，因此，在一定范围内，温度降低和压力提高都能提高再生效率.当压力达到一定值时，超临界流体的粘度对扩散速度的影响逐渐提高.所以，当压力较高时，由于密度和粘度的共同作用，温度对再生效率影响不显著.在低流速情况下，提高流临界流体在果壳活性炭微孔中停留时间较长，与果壳活性炭表面接触比较充分，能量交换比较完全.果壳活性炭粒度减小增加了扩散有效总表面积，提高了扩散速率，减少了再生过程中达到再生极限的平衡时 间.     超临界流体对废果壳活性炭再生效果比较理想，在较温和的条件下就可达到较理想的再生效果，并且多次循环使用再生后，果壳活性炭仍能保持较高的吸附性能，由此可见，超临界流体萃取法再生果壳活性炭具有广阔应用前景. 微波辐射再生法     微波辐射再生法是在热再生法基础发展起来的再生方法.其原理是经过微波辐射果壳活性炭，经过高温使有机物炭化、活化，从而恢复其吸附能力的一种方法.它采用间接或直接加热果壳活性炭并用水蒸汽活化，且必须在密闭条件下控制氧量，实验过程中一般要控制升温速率，以防止炭质灰化。再生时间一般为1-6h.     微波辐射过程中，果壳活性炭吸收微波能使温度1000℃以上.在果壳活性炭的孔隙中吸附着有机物和CO、CO2、水蒸汽等，在微波作用下，克服范德华力的吸引开始脱附，随微波能量的聚集，有机物一部分燃烧分解放出气体，一部分炭化，这部分炭和原有的残留炭在高温下发生水煤气反应后被去除，因而果壳活性炭内部孔隙逐渐扩大得到再生.     影响果壳活性炭再生效率的因素有微波功率、微波辐照时间和果壳活性炭吸附量三个主要因素。实验表明，微波功率低，辐照时间短，果壳活性炭烧损严重，所以应选择合适的微波功率和时间。     用微波辐射法再生果壳活性炭，时间段，耗能低，设备简单，但若工艺条件控制不当，则果壳活性炭烧损比较严重。     果壳活性炭的再生既可以节省资源，降低水处理费用，同时减少环境污染。在实际应用中，应根据果壳活性炭吸附物的成分和含量，选择合适的再生方法，才能获得理想的再生效果。