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蜂窝活性炭脱附和再生是什么?有哪些方法?

来源:www.pxl8create.com    时间:2018-09-04 09:58    作者:金牟山小编

蜂窝活性炭脱附

蜂窝活性炭脱附是吸附的逆过程。是使已被吸附的组分达到饱和的吸附剂中析出,吸附剂得以再生的操作过程。即被吸附于界面的物质在一定条件下,离逸界面重新进入体相的过程,也称解吸。

一般来说,不利于吸附进行的条件常对脱附有利,如加热、减压等。物理吸附是可逆的,吸附分子脱附后性质不变。化学吸附有不可逆性,脱附常需活化能,脱附分子的性质常有变化。

蜂窝活性炭的脱附程度对再次吸附影响很大,脱附程度与脱附方式有很大的关系。工业上常用的脱附方法有升温、减压、冲洗、置换、磁化和超声波等。下述脱附方法各具特点,应从技术、经济两方面权衡。在实际应用中常联合使用吸附、脱附过程,以达到分离、提纯或使吸附剂再生的目的。

蜂窝活性炭脱附及脱附方法

蜂窝活性炭的脱附方法

1、升温脱附

物质的吸附量是随温度的升高而减小的,将蜂窝活性炭的温度升高,可以使已被吸附的组分脱附下来,这种方法也称为变温脱附,整个过程中的温度是周期变化的。微波脱附是由升温脱附改进的一种技术,微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面。在实际工作中,这种方法也是最常用的脱附方法。

2、减压脱附

物质的吸附量是随压力的升高而升高的,在较高的压力下吸附,降低压力或者抽真空,可以使蜂窝活性炭再生,这种方法也称为变压吸附。此法常常用于气体脱附。

3、冲洗脱附

用不被吸附的气体(液体)冲洗蜂窝活性炭,使被吸附的组分脱附下来。采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题,需要用别的方法将它们分离,因此这种方法存在多次分离的不便性。

4、置换脱附

置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来。其后果是蜂窝活性炭上又吸附了置换上去的物质,必须用别的方法使它们分离。例如,活性炭对Ca2+、C1-有一定的吸附能力,这些离子占据了吸附活性中心,可对活性炭吸附无机单质或有机物产生不利影响。因此,用活性炭吸附待分离溶液中的物质后,选用CaCl2作为脱附剂可降低活性炭对吸附质的吸附稳定性,从而达到降低脱附活化能的目的。

5、磁化脱附

由于单分子水的性质比簇团中的水分子活泼得多,能充分显示它的偶极子特性,从而使水的极性增强。预磁处理能增大水的极性,这就能充分解释经过预磁处理后活性炭的吸附容量减小的现象。当磁场强度增大时,分离出的单个水分子越多,则阻碍作用就越大,从而吸附容量减小得也就越多。蜂窝活性炭本身为非极性物质,活性炭的表面由于活化作用而具有氧化物质,且吸附剂是在湿空气条件下活化而成,它使活性炭的表面氧化物质以酸性氧化物占优势,从而使活性炭具有极性,能够吸附极性较强的物质。由于这些带极性的基团易于吸附带极性的水,从而阻碍了蜂窝活性炭在水溶液中吸附非极性物质。这种方法常用于溶液中对吸附质的脱附。

6、超声波脱附

超声波(场)是通过产生协同作用来改变吸附相平衡关系的,在超声波(场)作用下的吸附体系中添加第三组分后,体系相平衡关系朝固相吸附量减少方向移动的程度大于在常规条件下的吸附体系。根据超声波的作用原理推测,可能是因为第三组分改变了流体相的极性,增加了空化核的表面张力,使得微小气核受到压缩而发生崩溃闭合周期缩短的现象,从而产生更强烈的超声空化作用。因此,在用蜂窝活性炭吸附待分离溶液中的物质后,可以用超声波(场)产生协同作用来改变吸附相平衡关系,降低活性炭对吸附质的吸附稳定性,从而达到降低脱附化能的目的。

蜂窝活性炭再生

蜂窝活性炭再生是将吸附饱满的蜂窝炭通过外界刺激带来活性炭外部环境变化,使活性成分重新活化达到重复使用目的的操作和方法。

蜂窝活性炭再生(即活化),是指用物理或化学方法在不破坏活性炭原有结构的前提下,将吸附于活性炭上的吸附质予以去除,恢复其吸附性能,从而达到重复使用的目的,具有明显的经济效益。再生后的蜂窝活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。

蜂窝活性炭再生及再生方法

蜂窝活性炭的再生方法

1、加热再生法

加热再生法是应用最多,工业上最成熟的蜂窝活性炭再生方法。处理有机废水后的蜂窝活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要去除蜂窝活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使蜂窝活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段,温度将达到800-900℃,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中,往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体,以清理蜂窝活性炭微孔,使其恢复吸附性能,活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。

2、生物再生法

生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析蜂窝活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。生物再生法与污水处理中的生物法相类似,也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物不能进入这样的孔隙,通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而蜂窝活性炭对酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再生的目的。生物法简单易行,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。

3、湿式氧化再生法

在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下蜂窝活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法,称为湿式氧化再生法。实验获得的蜂窝活性炭最佳再生条件为:再生温度230℃,再生时间1h,充氧PO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率达到(45±5)%,经5次循环再生,其再生效率仅下降3%。蜂窝活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。

4、溶剂再生法

溶剂再生法是利用蜂窝活性炭、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,将吸附质从蜂窝活性炭上脱附下来。溶剂再生法比较适用于那些可逆吸附,如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,而水处理过程中的污染物种类繁多,变化不定,因此一种特定溶剂的应用范围较窄。

5、电化学再生法

电化学再生法是一种正在研究的新型活性炭再生技术。该方法将蜂窝活性炭填充在两个主电极之间,在电解液中,加以直流电场,活性炭在电场作用下极化,一端成阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,在蜂窝活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应,吸附在蜂窝活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因电泳力作用发生脱附。该方法操作方便且效率高、能耗低,其处理对象所受局限性较小,若处理工艺完善,可以避免二次污染。

6、催化湿式氧化法

传统湿式氧化法再生效率不高,能耗较大。再生温度是影响再生效率的主要原因,但提高再生温度会增加蜂窝活性炭的表面氧化,从而降低再生效率。因此,人们考虑借助高效催化剂,采用催化湿式氧化法再生蜂窝活性炭。我公司与资源化研究国家重点实验室的科研人员正在开展此方面的研究。随着可持续发展观念的深入人心,蜂窝活性炭再生工艺与技术日益得到人们的重视。

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