VOCs治理技术 |一文读懂活性炭再生的几种方式和优缺点对比
南大万贤
2025年02月21日 13:17:19
来自于大气治理
只看楼主

活性炭的进行再生的过程,就是在不破坏活性炭原有自身结构的条件,用物理、化学等一系列方法去除被活性炭吸附的污染物质,恢复活性炭的吸附能力,进而再次使用的过程,有如下几种方式: 1. 热再生 该方法是通过加热的方法处理废活性炭,使被活性炭吸附的有机物在高温条件下炭化分解,转化成气态物质逸出,从而恢复活性炭的吸附性能。根据不同温度阶段,活性炭吸附有机物的变化情况,该方法被划分为干燥、高温炭化及活化

活性炭的进行再生的过程,就是在不破坏活性炭原有自身结构的条件,用物理、化学等一系列方法去除被活性炭吸附的污染物质,恢复活性炭的吸附能力,进而再次使用的过程,有如下几种方式:


1. 热再生

该方法是通过加热的方法处理废活性炭,使被活性炭吸附的有机物在高温条件下炭化分解,转化成气态物质逸出,从而恢复活性炭的吸附性能。根据不同温度阶段,活性炭吸附有机物的变化情况,该方法被划分为干燥、高温炭化及活化3个阶段。干燥阶段,活性炭吸附的水分等可挥发性成分通过蒸发的形式被有效去除。在高温炭化阶段,被活性炭吸附的部分有机物发生分解,以小分子形式汽化脱附去除,剩余残留在活性炭孔隙内的有机物成为“固定炭”,此过程温度将达到800~900°C,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。在活化阶段,对活性炭通入CO2、CO 或水蒸气等气体,对其内部微孔结构进行清理,再次恢复活性炭吸附活性。


目前,热再生法是活性炭再生应用最成熟的方法之一。

技术优点:

1)再生效率高,应用范围广,可以使活性炭恢复80%的功效。

2)该方法也可在日常生活中得到部分应用,例如阳光暴晒,高温水煮等。

技术缺点:

1)在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。

2)该方法不可处理工业生产中使用的滤毒件中的活性炭。工业生产中使用的滤毒件中的活性炭是经过特殊手段活化的,其再生方法也是针对不同活性炭种类而发生改变,没有专业的技术是无法再生工业生产中使用的滤毒件中的活性炭的。

2. 氧化再生

湿式氧化再生法是在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子,以达到活性炭吸附性能恢复率高、损耗率低的目的。一般是在200-250℃,3-7MPa的高温高压条件下进行的,大多一次再生过程为60分钟。

技术优点:

能耗较低、工艺简单、再生率高、损失率低、环境污染小、对吸附性能影响小等特点。该技术通常用于再生粉末活性炭的处理,例如处理毒性高、生物降解难的吸附物质。

技术缺点:

由于湿式氧化采用高温高压的条件较为苛刻。


因湿式氧化条件苛刻,可采用高效催化剂来提高氧化效率。即将氧从气相传输进入液相后,使其产生羟基自由基(·OH),对脱附出来的有机物进行氧化,从而提高氧化反应的效率,再生活性炭。

技术有点:

该方法具有快速、能耗低、二次污染小等特点。

技术缺点:

需选用催化剂,增加了成本,且氧化物也会堵塞活性炭的孔系,从而造成再生效率降低。

3. 生物再生

生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析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。通常活性炭再生过程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而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。 

技术有点:对活性炭结构无损伤,且再生工艺和再生设备均比较简单,投资和运行费用较低;

技术缺点:微生物对活性炭吸附污染物的降级速度慢,从而造成恢复活性炭吸附能力的周期较长。而且微生物对活性炭吸附的污染物质具有选择性,吸附不能被微生物降解污染物质的废活性炭,不能用该方法再生。

4. 化学法再生

对于高浓度、低沸点的有机物吸附质,应首先考虑化学法再生。

1)无机药剂再生。是指用无机酸(硫酸、盐酸)或碱(氢氧化钠)等药剂使吸附质脱除,又称酸碱再生法。例如吸附高浓度酚的炭,用氢氧化钠溶液洗涤,脱附的酚以酚钠盐形式被回收。吸附废水中重金属的炭也可用此法再生,这时再生药剂使用HCl等。

2)有机溶剂再生。用苯、丙酮及甲醇等有机溶利,萃取吸附在活性炭上的吸附质。例如吸附高浓度酚的炭也可用有机溶剂再生。

§ 


技术优势:

采用药剂洗脱的化学再生法,有时可从再生液中回收有用的物质;再生操作可在吸附塔内进行,活性炭损耗较小。

技术缺点:

再生不太彻底,微孔易堵塞,影响吸附性能的恢复率,多次再生后吸附性能明显降低。




以上活性炭再生技术除了各自的弊端外,通常还有三点共同的缺陷:再生过程中活性炭损失往往较大,再生后活性炭吸附能力会有明显下降,再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。因此,人们或对传统的再生技术进行改进,或探索全新的再生技术。


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yj蓝天
2025年02月22日 07:56:57
2楼

总结的很好,对于活性炭的再生使用具有很大的帮助,谢谢楼主分享

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