1、活性炭的吸附

1.1活性炭吸脫附過(guò)程的影響因素

活性炭的吸脫附容量的影響因素主要有：VOCs各組分的性質(zhì)（如相對(duì)分子質(zhì)量、偶極距、分子大小等）、混合氣體的組成成分（如共存有機(jī)物、水、氧氣等）、操作條件（如吸附溫度、床層尺寸等）。

活性炭對(duì)廢氣吸附的特點(diǎn)：

（1）對(duì)于芳香族化合物的吸附優(yōu)于對(duì)非芳香族化合物的吸附；對(duì)帶有支鍵的烴類(lèi)物理的吸附優(yōu)于對(duì)直鏈烴類(lèi)物質(zhì)的吸附；對(duì)有機(jī)物中含有無(wú)機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附總是低于不含無(wú)機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附。

（2）對(duì)分子量大和沸點(diǎn)高的化合的的吸附總是高于分子量小和沸點(diǎn)低的化合物的吸附�；钚蕴康目讖揭臀劫|(zhì)的分子或離子的幾何大小相匹配才能有效利用。

（3）一般認(rèn)為，當(dāng)活性炭表明形成堿性氧化物時(shí)，活性炭更易于吸附酸性化合物；當(dāng)表面形成酸性化合物時(shí)，則有利于堿性化合物的吸附。

（4）混合氣體組分越多，活性炭吸附容量降低越嚴(yán)重。

（5）吸附質(zhì)濃度越高，吸附量也越高；吸附劑內(nèi)表面積越大，吸附量越高。

（6）水分子層的覆蓋導(dǎo)致活性炭對(duì)極性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑的吸附力減小，并隨著水蒸氣含量的增高，影響越顯著。氣體濕度大于50%時(shí)，對(duì)吸附的抑制作用顯著增強(qiáng)，特別是對(duì)低濃度的VOCs影響非常顯著。通常濕度在40%以上時(shí)吸附量開(kāi)始下降，80%以上時(shí)吸附量下降50%。

（7）溫度的影響。吸附是放熱反應(yīng)。溫度降低有利于吸附，溫度升高有利于脫附。吸附熱，即活性炭吸附單位重量的吸附質(zhì)溶質(zhì)放出的總熱量，以KJ/mol為單位。吸附熱越大，溫度對(duì)吸附的影響越大。另一方面，溫度對(duì)物質(zhì)的溶解度有影響，因此對(duì)吸附也有影響。

（8）若以粒狀活性炭為吸附劑，溫度控制在40℃以?xún)?nèi)，設(shè)備的氣流空塔速度一般只取0.1-0.6m/s（0.3-0.4m/s時(shí)吸附效果最好），而用蜂窩狀活性炭為吸附劑時(shí)，設(shè)備的氣流空塔速度可以在較大范圍內(nèi)選取，最大可取到2m/s的高空塔速度，因此蜂窩狀活性炭很適合應(yīng)用在大風(fēng)量條件下對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附凈化。低濃度低流速均有利于吸附，穿透和吸附平衡時(shí)間更長(zhǎng)。

（9）吸附帶的長(zhǎng)度隨著流速的增大而增大，隨著活性炭粒徑的增大而增加。對(duì)于單一組份來(lái)說(shuō)，吸附帶長(zhǎng)度隨著吸附流速增回而增加，隨活性炭的粒徑增回而增加。對(duì)于多組份來(lái)說(shuō)，吸附量低的優(yōu)先穿透，吸附量高的后穿透。在吸附帶重合區(qū)，優(yōu)先吸附的被后吸附的壓縮，得到濃縮。

1.2活性炭的吸附特點(diǎn)

單純的活性炭因?qū)撼粑镔|(zhì)無(wú)特別的選擇吸附性能，且吸附量過(guò)小，幾乎不單獨(dú)用來(lái)處理惡臭氣體。而浸漬活性炭（或稱(chēng)添載活性炭）是常用的脫臭劑，用于脫臭的浸漬炭可分為三類(lèi)——堿性臭氣脫除用炭（添載酸或用酸進(jìn)行處理，使具有離子交換功能的特殊活性炭，可去除如氨、三甲胺等堿性氣體）；酸性臭氣脫除用炭（添載堿或鹵素系金屬鹽，使具有觸媒作用的特殊活性炭，可去除硫化氫、甲基硫醇等酸性氣體）；中性臭氣脫除用炭（添加了鹵素系金屬鹽等化合物，使具有觸媒功能的特殊活性炭，可去除甲硫醚、二甲硫醚等中性氣體）。添加銅系和鐵系金屬鹽類(lèi)或氧化物的活性炭可用于脫除硅烷氣體；添加膦系化合物的活性炭用于脫除氨氣；添加CuO和Cu2O的活性炭可脫除氫氰酸和光氣；加載ZnO和NaZnO2的活性炭觸媒可催化脫除砷化氫及氫氰酸、光氣；加載Ag2O的活性炭觸媒可催化脫除砷化氫；加載硫酸銅的活性炭可脫除氨氣。

2活性炭的脫附再生

脫附是創(chuàng)造與低負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的條件，引入物質(zhì)或能量使吸附質(zhì)分子與活性炭之間的作用力減弱或消失，從而除去可逆吸附質(zhì)。

再生方法主要取決于活性炭的類(lèi)型和活性炭吸附物質(zhì)的性質(zhì)，同時(shí)再生操作要保證不使影響活性炭吸附性能的主要孔隙容積損失太多。再生炭的吸附性能要達(dá)到原炭的90%一105%，再生得率要達(dá)到90%以上，而強(qiáng)度基本不變或稍有降低，再生時(shí)炭的機(jī)械磨損和破碎要少。

活性炭在再生過(guò)程中損失較大約為5%-10%，再生后的活性炭吸附能力明顯下降、機(jī)械強(qiáng)度下降、再生過(guò)程中的尾氣會(huì)造成空氣污染等，當(dāng)廢氣中有氣溶膠物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí)，吸附劑易失效。

常用的脫附方法有兩種，即減壓脫附與加熱脫附。采用加熱脫附常見(jiàn)的如高溫蒸氣脫附、氮?dú)饷摳郊岸栊詺怏w脫附等。要使吸附的溶劑完全脫附出來(lái)，需要大量的蒸氣，增加了運(yùn)行成本。如果控制蒸氣用量，溶劑殘留量增加，活性炭有效吸附量下降，同時(shí)在脫附干燥段易造成溶劑揮發(fā)，從而引起排放的污染物濃度超標(biāo)。變壓脫附溫度可以不變，一般吸附48h后減壓或者是抽真空解吸30min。

2.1熱再生法

熱再生法的原理是在加熱條件下，使被吸附的有機(jī)物以解析、炭化、氧化的形式從活性炭基質(zhì)上消除。一般蜂窩活性炭開(kāi)始的脫附溫度為80~90度，脫附時(shí)間長(zhǎng)，隨著活性炭的使用，脫附溫度逐漸增大，但不能超過(guò)130度，并且進(jìn)入活性炭層的脫附氣體一定要有阻火器。

再生步驟：

（1）干燥，干燥溫度一般低于100℃，主要是蒸發(fā)孔隙水，少量低沸點(diǎn)的有機(jī)物也會(huì)被氣化。該過(guò)程需要大量的蒸發(fā)潛熱，熱再生過(guò)程約有50%的能耗是在干燥過(guò)程中消耗的。

（2）在約350℃時(shí)加熱活性炭，使其中的低沸點(diǎn)有機(jī)物被分離。

（3）高溫炭化，即在約800℃加熱活性炭，使大部分有機(jī)物分解、氣化，或以固定碳的形態(tài)殘留下來(lái)。

（4）活化，即在800℃～1000℃范圍內(nèi)加熱活性炭，使殘留下來(lái)的炭，被水蒸氣、二氧化碳或氧氣等分解。熱再生的步驟根據(jù)加熱爐種類(lèi)的不同也稍有差別，但差別不大。

熱再生法再生率較高，可達(dá)70%～80%；再生時(shí)間短；與化學(xué)藥品再生法相比，具有很強(qiáng)的通用性；不產(chǎn)生再生廢液。缺點(diǎn)：再生后的活性炭損失率較高，一般為5%～10%；炭表面化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，比表面積減��；高溫再生對(duì)再生爐材料要求高，再生爐設(shè)備投資高；再生能耗成本較高；活性炭反復(fù)再生會(huì)喪失吸附性能。一般蜂窩活性炭開(kāi)始的脫附溫度為80~90度，脫附時(shí)間長(zhǎng)，隨著活性炭的使用，脫附溫度逐漸增大，但不能超過(guò)130度，并且進(jìn)入活性炭層的脫附氣體一定要有阻火器。

2.1.1水蒸氣脫附法

由于水蒸氣熱焓高且較易得，經(jīng)濟(jì)性安全性好，廣泛適用于脫附沸點(diǎn)較低的小分子碳?xì)浠衔锖头枷阕逵袡C(jī)物，對(duì)于高沸點(diǎn)物質(zhì)的脫附能力較弱，脫附周期長(zhǎng)，易造成系統(tǒng)腐蝕，對(duì)材料性能要求高。水蒸汽脫附后，吸附系統(tǒng)需要較長(zhǎng)時(shí)間的冷卻干燥才能再次投入使用，還存在冷凝水二次污染的問(wèn)題。采用低壓水蒸氣脫附工藝的脫附，水蒸氣用量4.0mL/min，溫度140℃條件下實(shí)現(xiàn)回收烯烴83.22%。脫附時(shí)水蒸汽帶入雜質(zhì)引起活性炭失效，分離溶劑的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，造成二次污染；可能會(huì)破壞活性炭的孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致吸附能力下降；近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的熱氮?dú)饷摳郊夹g(shù)可以有效的解決上述問(wèn)題。140℃脫附30min，氮?dú)饬髁繛?.6m3/h，脫附率為90%左右。脫附完成后，吸附劑需要較長(zhǎng)時(shí)間的冷卻干燥才能再次投入使用。

2.1.2熱空氣再生法

與水蒸汽解吸相比，熱氣體解吸的冷凝水二次污染很少，對(duì)吸附系統(tǒng)材料的要求較低。利用熱空氣對(duì)活性炭纖維吸附的甲苯進(jìn)行解吸，適宜的脫附工藝條件為溫度180℃，脫附時(shí)間40min，脫附空氣流速0.106m/s；通過(guò)建立示范工程對(duì)熱空氣解吸能耗進(jìn)行分析，結(jié)果表明熱空氣脫附若采用蒸汽為加熱源時(shí)，每回收1kg溶劑約需電0.5kWh及1.6kg蒸汽。

小于一般蒸汽直接加熱回收系統(tǒng)中的2～5kg蒸汽的用量。熱氮?dú)饷摳绞且环N高效的方法，140℃脫附30min，氮?dú)饬髁繛?.6m3/h，脫附率為90%左右。

采用流向變換催化燃燒法處理廢氣時(shí)可熱空氣脫附法。正常吸附前，先將催化床燃燒室預(yù)熱到300℃，一定時(shí)間后，當(dāng)活性炭纖維吸附飽和時(shí)，打開(kāi)脫附閥門(mén)，用120℃熱風(fēng)進(jìn)行脫附，解吸出的有機(jī)廢氣進(jìn)到催化床燃燒分解為CO2和H2O，凈化后的高溫氣體通過(guò)列管熱交換器預(yù)熱脫附氣體，少部分經(jīng)煙囪排放，其余補(bǔ)充新鮮空氣后作為脫附熱風(fēng)返回，此時(shí)可停止電加熱管預(yù)熱，并通過(guò)放空閥和補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)催化燃燒系統(tǒng)的熱平衡。纖維活性炭脫附徹底，經(jīng)多次吸附脫附后仍保持原有的吸附性能，特別是對(duì)10-6級(jí)的吸附質(zhì)仍保持很高的吸附量（蜂窩炭或顆粒炭的吸附能力則大大降低）。

熱氣體脫附的缺點(diǎn)是氣體熱容量小，氣體熱交換所需面積相對(duì)較大，如果直接采用熱空氣解吸，可能存在一定的危險(xiǎn)性，而且氧的存在會(huì)影響回收物質(zhì)的品質(zhì)，所以需要控制再生氣體中氧氣的含量。

2.1.3微波加熱

采用的再生設(shè)備為微波諧振膛，用于干燥或加熱的微波頻率有970MHz及2450MHz兩種。微波加熱的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)微波使炭自身發(fā)熱，升溫速度快，可迅速達(dá)到再生要求的高溫，設(shè)備體積小。缺點(diǎn)是爐膛內(nèi)加熱不均勻，主要是微波能量吸收不均勻所致，有時(shí)產(chǎn)生炭燒結(jié)現(xiàn)象。當(dāng)微波漏能功率大于0.01W/cm2、接觸時(shí)間達(dá)6min以上時(shí)，對(duì)人體有傷害。在微波產(chǎn)生、輸送過(guò)程中，磁控管本身會(huì)消耗30%-40%的功率。

2.1.4遠(yuǎn)紅外線加熱

一般用于干燥活性炭，也可用于再生，主要取決于被加熱物體對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外線的吸收能力。

2.1.5直接通電加熱

利用活性炭自身具有的電阻和炭粒間具有的接觸電阻，使炭產(chǎn)生焦耳熱，逐漸達(dá)到再生溫度，再通入水蒸氣進(jìn)行活化。對(duì)于活性炭纖維，電加熱溫度達(dá)到150℃，可以將吸附的甲苯基本全部脫附下來(lái)。

微波加熱、遠(yuǎn)紅外線加熱、直接通電加熱三種活性炭熱再生法的能耗相差不大，約為1.50kW·h/kg活性炭。

變壓脫附溫度可以不變，一般吸附48h后減壓或者是抽真空解吸30min。工業(yè)上常用采用二個(gè)或二個(gè)以上的固定床并聯(lián)操作，一個(gè)吸附一個(gè)再生，循環(huán)運(yùn)行。

2.2微波/超聲波再生法

在熱再生法的基礎(chǔ)上，微波和超聲波逐漸興起的再生技術(shù)，由于活性炭吸附的吸附質(zhì)多為強(qiáng)極性物質(zhì)且吸收微波的能力強(qiáng)。不同于微波輻射再生方法，超聲波再生方法是利用超聲波作用，可以使活性炭與吸附質(zhì)之間的物理結(jié)合力減弱。超聲波再生僅對(duì)物理吸附有效。該技術(shù)對(duì)活性炭的吸附表面施加能量，通過(guò)“空化泡”爆裂的沖擊使被吸附物質(zhì)得到足以脫離吸附表面重新回到溶液中去的能量，即達(dá)到活性炭再生的目的。超聲波再生的最大特點(diǎn)是只在局部施加能量，再生排出液的溫度僅提高2℃-3℃。有研究表明，超聲波再生能耗僅為0.1kW·h/kg活性炭，但再生率不到50%。

微波再生過(guò)程中，一方面微波可有效地分解吸附物質(zhì)和去除微孔內(nèi)的雜質(zhì)，從而使活性炭得到再生和活化；另一方面所吸附的污染物在分解過(guò)程中可能因缺氧裂解炭化而沉積于活性炭微孔內(nèi)，從而降低其吸附能力。在微波再生1次和2次時(shí)，微波對(duì)活性炭的再生活化作用等于或稍大于污染物的炭化沉積作用，因此活性炭的吸附能力保持不變；再生3次后活性炭吸附能力的下降推測(cè)是污染物炭化沉積作用大于微波再生活化作用所致。

超聲波再生的優(yōu)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，能耗小、工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單、活性炭損失小、可回收有用物質(zhì)。但最大的不足是再生效率較低。

2.3溶劑置換法

溶劑置換法是以藥劑洗脫和超臨界流體再生為代表，通過(guò)改變吸附組分的濃度，使吸附劑解吸，然后加熱排除溶劑，使吸附劑再生。

2.3.1藥劑洗脫

高濃度、低沸點(diǎn)的有機(jī)物吸附，宜采用化學(xué)藥劑再生�；瘜W(xué)藥劑再生主要分為無(wú)機(jī)藥劑再生和有機(jī)藥劑再生。無(wú)機(jī)藥劑再生一般采用10%酸或者堿再生，使有機(jī)吸附物解析而去除。有機(jī)溶劑再生常用的溶劑有苯、丙酮和甲醇等，適用于可逆吸附�；瘜W(xué)藥劑再生法針對(duì)性強(qiáng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；可從再生液中回收有用物質(zhì)；操作過(guò)程在吸附塔內(nèi)進(jìn)行，活性炭損失小。缺點(diǎn)：一般只能針對(duì)單一物質(zhì)再生，通用性較差；再生率低，與活性炭難分離（尤其是粉末活性炭），微孔容易堵塞，多次使用后再生率明顯降低；存在再生液二次污染的問(wèn)題。

堿再生法中，氫氧化鈉可以和一些吸附在活性炭表面上的吸附質(zhì)生成鈉鹽，而鈉鹽很容易從活性炭表面解吸；另一方面，由于加了氫氧化鈉而形成的高pH值，改變了活性炭表面官能團(tuán)的極性，從而降低了吸附質(zhì)和活性炭之間的吸引力，有利子吸附質(zhì)的解吸。在檸檬酸脫色精制用顆�；钚蕴康脑偕^(guò)程中，溫度80℃，氧化劑量為活性炭用量的3%，氫氧化鈉溶液濃度為4%、脫附4小時(shí)，脫附效率為95%。單用堿處理后第一次再生效率可達(dá)90%，加入氧化劑和表面活性劑，再生效率可達(dá)95%-103%，再生炭的吸附效率比原始炭高。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因一方面是堿處理，使用表面活性劑及洗滌的作用，可除去雜質(zhì)成分。另一方面是氧化劑對(duì)炭的氧化作用，如：2H2O2+C→2H2O+CO2

兩方面的作用能夠使活性炭中存在的原始孔隙擴(kuò)孔并產(chǎn)生一些新孔，因此，再生炭的孔積孔容均較原炭大，活性炭第一次再生后吸附效率可超過(guò)原始炭。

2.3.2超臨界流體

物質(zhì)的溫度和壓力高于它的臨界溫度和臨界壓力時(shí)，稱(chēng)為超臨界流體（SCF）。許多物質(zhì)在常壓常溫下對(duì)某些溶質(zhì)的溶解能力極小，當(dāng)在亞臨界態(tài)(近于臨界態(tài))或超臨界態(tài)下具有異常大的溶解能力。超臨界態(tài)下的溶解度隨著壓力(或密度)變化，且呈強(qiáng)函數(shù)關(guān)系，稍改變壓力溶解度可有數(shù)量級(jí)的變化。超臨界流體再生是以超臨界流體作為溶劑，將吸附在吸附劑的有機(jī)污染物溶解于超臨界流體中，利用流體性質(zhì)與溫度和壓力的關(guān)系，將有機(jī)物與超臨界流體分離，達(dá)到再生的目的。二氧化碳易獲得超臨界態(tài)。二氧化碳的臨界溫度為31℃近于常溫，臨界壓力72×105Pa不甚高，具有無(wú)毒、不可燃、不污染環(huán)境以及易獲得等優(yōu)點(diǎn)，是超臨界流體萃取技術(shù)應(yīng)用中首選的萃取劑。

該技術(shù)操作費(fèi)用比水蒸氣提法降低50%-90%，活性炭的再生效率和和再生后的活性均很高，多次再生的活性幾乎不變；以液態(tài)或超臨界態(tài)的二氧化碳提取再生活性炭，采用液態(tài)優(yōu)于超臨界態(tài)，用活性炭回收吸附，以蒸汽分離回收。

根據(jù)具體情況，在工藝安排上可以實(shí)現(xiàn)間歇操作或連續(xù)操作。超臨界流體可以一次性利用，也可以循環(huán)使用。顯然，在實(shí)際應(yīng)用中，循環(huán)式連續(xù)操作更為合理。

超臨界流體活性炭再生工藝是建立在其基本原理和實(shí)際要求上的。根據(jù)不同情況，它的工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)和控制方法有所不同。下圖給出了一般超臨界流體再生活性炭的工藝流程和主要設(shè)備。

1，2—吸附-再生塔；3—透平膨脹器；4—換熱器；5—分離器；6—壓縮機(jī)；7—換熱器；8—CO2貯槽

在操作中，有機(jī)廢水經(jīng)過(guò)吸附塔1或2，廢水中的有機(jī)物被活性炭吸附，凈化后的廢水達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)吸附塔飽和后，采用超臨界CO2再生。吸附、再生操作可以在同一塔中進(jìn)行，且吸附、再生可通過(guò)高壓閥門(mén)控制在塔1和塔2中交替進(jìn)行。再生過(guò)程可簡(jiǎn)述如下：超臨界二氧化碳（30MPa，35℃）定期進(jìn)入再生塔1或2，與吸附飽和的活性炭接觸，含有溶解有機(jī)物的超臨界CO2通過(guò)透平膨脹器或減壓閥降低壓力，在分離器中分離出有機(jī)物。由于壓力降低會(huì)導(dǎo)致溫度下降（節(jié)流效應(yīng)），為保證流體在分離前對(duì)有機(jī)物溶解度最低，需經(jīng)換熱器將溫度提高，分離后的低壓流體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮并經(jīng)換熱器和冷卻后，進(jìn)入CO2貯槽循環(huán)使用。

超臨界流體再生法在CO2的臨界點(diǎn)附近，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。超臨界流體再生法特點(diǎn)是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。

2.4光催化再生

光催化再生法是用一定范圍的波長(zhǎng)的光，在光催化劑的催化條件下，通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)使吸附在飽和活性炭上的有機(jī)污染物降解，恢復(fù)活性炭的吸附性能，得到再生。目前研究最多的光催化劑TiO2，用TiO2光催化再生處理印染廢水的活性炭。TiO2與飽和活性炭的結(jié)合，首先可以增強(qiáng)凈化能力，其次是該方法可以將某些反應(yīng)的副產(chǎn)物全部降解消失。同時(shí)，利用TiO2與其他催化劑相結(jié)合，增加活性炭與光催化劑之間的負(fù)載力。光催化再生法對(duì)光的條件要求較多，在不同的光照下的催化效果不同，對(duì)活性炭再生的效果也不同，且光催化劑負(fù)載量也有相應(yīng)的影響。

2.5Fenton再生法

Fenton再生法是采用Fenton試劑（H2O2與Fe2+組成）在酸性條件下，飽和活性炭與試劑混合，使廢活性炭里的吸附物分解成CO2、H2O等無(wú)機(jī)小分子。跟其他再生法相比，F(xiàn)enton再生法的氧化效率高、成本低且裝備簡(jiǎn)單。

Fenton反應(yīng)在含硝基苯、芳胺類(lèi)及各種酚類(lèi)化合物等難生物降解的有毒有機(jī)廢水處理方面有大量的研究。Fenton法在活性炭吸附甘氨酸母液中有機(jī)物的再生實(shí)驗(yàn)，最佳工藝條件為：Fenton中H2O2/Fe2+的摩爾比是24：1，H2O2的濃度22.50mmol/L，再生溫度為60℃，時(shí)間20min，再生pH值為3，廢活性炭吸附能力恢復(fù)75.5%以上。

2.6電化學(xué)再生法

基本沒(méi)有二次污染，再生效率較高，目前尚處于研究階段。該技術(shù)是將活性炭填充在兩個(gè)電極之間，填充電解液（通常為氯化鈉、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉等），通入直流電流，活性炭在電場(chǎng)作用下發(fā)生極化，形成微電解單元。再生過(guò)程一方面依靠電泳力使炭表面有機(jī)物脫附，另一方面依靠電解產(chǎn)物包括氯氣、次氯酸、新生態(tài)氧等氧化分解吸附物或與之生成絮狀物。以NaCl為電解質(zhì)的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2Cl--2e=Cl2

2H2O+2e=H2+2OH-

Cl2+2OH=ClO+Cl+H2O

2Cl-+9H2O-12e=2HClO3+16H++3[O]

電化學(xué)再生活性炭的效果主要取決于活性炭在電極中所處的位置、采用輔助電解質(zhì)的種類(lèi)、電解質(zhì)的濃度、電流大小、再生時(shí)間和pH值等。大多數(shù)研究表明，活性炭在陰極上的再生效率明顯高于陽(yáng)極（約高出20%）。最常用的電解質(zhì)為氯化鈉，活性炭的再生效率一般隨電解質(zhì)濃度的增加而增加，但當(dāng)電解質(zhì)濃度高于一定值時(shí)，再生效率下降。再生效率隨電流的增加而提高，隨再生時(shí)間的增加而提高，但達(dá)到一定時(shí)間后（通常為5h），不再有變化。

電化學(xué)再生法的優(yōu)點(diǎn)是：再生效率高，可達(dá)80%~95%，且多次再生后再生效率降幅不大。缺點(diǎn)是再生能耗較高。

2.7催化濕式氧化再生

催化濕式氧化再生是指在高溫、高壓下，用氧氣或空氣作氧化劑，將處于液相狀態(tài)下的活性炭吸附質(zhì)（有機(jī)物）氧化分解的一種處理方法。實(shí)驗(yàn)獲得的活性炭最佳再生條件一般為200℃～250℃，操作壓力3～7MPa，加炭量15g，加水量300mL，再生時(shí)間不大于60min。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%�；钚蕴勘砻嫖⒖椎牟糠盅趸窃偕氏陆档闹饕�。催化濕式氧化再生的優(yōu)點(diǎn)是：再生效率穩(wěn)定，處理對(duì)象廣泛，活性炭損失�。�≤3%），反應(yīng)時(shí)間短。缺點(diǎn)是再生效率不高，再生設(shè)備需耐腐蝕、耐高壓，產(chǎn)生廢氣要進(jìn)一步處理。

廢水處理脫附再生裝置

高溫加熱活性炭再生系統(tǒng)，由脫水裝置、活性炭輸送、高溫加熱再生裝置、活性炭冷卻、廢氣處理、活性炭貯罐組成。此外還有加熱所需的熱源，如燃油、天然氣、煤氣或焦炭以及電力、蒸汽鍋爐。其中以再生裝置為主。

加熱再生裝置有多種形式。目前國(guó)內(nèi)外使用較多的有多層式、回轉(zhuǎn)式、流化床式、移動(dòng)床式等。

（1）多層式

又稱(chēng)立式多段再生爐，或稱(chēng)多層耙式爐。主要用于再生粒狀炭，在美國(guó)采用較普遍，國(guó)內(nèi)也有引進(jìn)。適用于大型活性炭再生，一般再生量都大于2t／d。其特點(diǎn)為：用天然氣或油作燃料，水蒸汽活化，由爐頂部供飽和炭，用轉(zhuǎn)動(dòng)的粑臂將炭推送至下一層，由上至下6層（或8層），見(jiàn)圖1。冷卻空氣1哪置

圖1多層式再生裝置

（1）干燥段。第1～3層，停留時(shí)間15min，爐溫100～700℃。

（2）焙燒段。第4層，停留時(shí)間5mln，爐溫700～800℃

（3）活化段。第5～6層，停留時(shí)間10min，爐溫800～900℃。此段內(nèi)通水蒸汽活化。

再生炭用水槽急冷后排走。再生炭碘值恢復(fù)率86％一95％，炭再生損耗率7％～15％（因?yàn)榧扔袩龘p又有轉(zhuǎn)耙磨耗）。蒸汽耗量1kg／kg活性炭，總能耗4925kcal／kg活性炭（折合電耗5.72kW·h／kg活性炭）。

（2）回轉(zhuǎn)式

又稱(chēng)轉(zhuǎn)爐，有一段式或二段式，有內(nèi)燃式直接加熱或外燃式間接加熱。內(nèi)燃式炭再生損耗較大，外燃式效率較低，活化段須微正壓且通水蒸汽活化。圖2為二段回轉(zhuǎn)式再生裝置，干燥段用內(nèi)燃式轉(zhuǎn)爐，焙燒、活化段用外燃式轉(zhuǎn)爐。燃燒

圖2二段回轉(zhuǎn)式再生裝置

回轉(zhuǎn)式再生裝置操作較簡(jiǎn)單，一段式轉(zhuǎn)爐爐體長(zhǎng)達(dá)15m，所以爐體往往要變形，活化段溫度升至750℃后不易再上升，再生恢復(fù)率與達(dá)到的最高溫度有關(guān)。停留時(shí)間3～4h，炭再生損耗率5％～7％，總能耗7899kcal／kg活性炭（折合電耗9.18kW·h／kg活性炭）。

（3）流化床式

又稱(chēng)流化床再生爐，有內(nèi)燃式及外燃式兩種，有一段或多段。國(guó)外用于再生粉末炭及球形炭。

燃燒重油或煤氣，并從爐底通入水蒸汽，使炭呈流化狀態(tài)�；钚蕴孔陨隙铝鲃�(dòng)，完成干燥、焙燒、活化（800～900℃）。圖3為二段外燃式流化床再生裝置，這種爐型的爐溫、水蒸汽投加量與流化狀態(tài)調(diào)節(jié)困難，再生損耗率7％～10％，再生時(shí)間7～10h，總能耗3326～11341kcal／kg活性炭）（折合電耗3.87～13.18kW，h／kg活性炭）。

圖3二段外燃式流化床再生裝置

（4）移動(dòng)床式

又稱(chēng)立式移動(dòng)床再生爐（見(jiàn)圖4）。再生部分由兩層不銹鋼管組成，炭自上而下在兩管隔層中移動(dòng)，內(nèi)管道水蒸汽在活化段由細(xì)孔排至隔層中，與活性炭進(jìn)行氧化反應(yīng)。外管與燃燒室接觸，將熱量傳導(dǎo)至活性炭，再生氣體由上部通氣孔排出至燃燒室處置，尾氣由旁置煙囪排除。爐底有盤(pán)式出料裝置將再生炭排出。這種爐型構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作管理較方便，由于再生時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6h，所以爐體高12m，水蒸汽量為0.2kz／kg活性炭），燃?xì)鉁囟热肟?000℃，出口70～80℃，再生損耗3％～4％，總能耗約6950kcal／kg活性炭（折合電耗8.07kW·h／kg活性炭），熱回收型總能耗3360kcal／kg活性炭（折合電耗3.9kW·h／kg活性炭）。

 

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時(shí)間：2018年5月4日

 

地點(diǎn)：上海 新國(guó)際博覽中心 會(huì)議區(qū)E6-6271

 

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