活性炭 吸附活性及再生机理
来源:    发布时间: 2019-01-05 14:36   51 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  作为世 界上最重要的活性炭生产国和需求国,我国的 活性炭工业起步于20世纪50年代,在20世纪80年代以后快速发展。目前,市面上 出售的活性炭具有颗粒、柱状、粉末等不同形状,广泛应 用于医药行业中的制药;食品行业中的脱色、石油化 工行业中的炼油;
  作为世 界上最重要的活性炭生产国和需求国,我国的 活性炭工业起步于20世纪50年代,在20世纪80年代以后快速发展。目前,市面上 出售的活性炭具有颗粒、柱状、粉末等不同形状,广泛应 用于医药行业中的制药;食品行业中的脱色、石油化 工行业中的炼油;环保领域中的水处理、空气净化、烟气脱 硫等以及军事和日常生活中。如粉末活性炭在医药、葡萄糖 和味精生产中大量使用,而颗粒 在环境保护中作为吸附剂、催化剂 以及催化剂载体应用广泛。目前,我国生 产活性炭的企业有400多家,年产量达到50万t以上,且以10%以上的速率逐年增长。
  重庆活性炭应用领域广泛,但活性炭吸附饱和后,失去净化能力,不仅易 产生大量的废活性炭,且吸附 污染源不一样时,易形成固(危)废。据报道,现阶段 全国每年的危险废物产生量为6 000万t,其中废活性炭就占65%。图2为2015年我国 颗粒活性炭的使用情况,表明以 颗粒活性炭为原料,用于环 境污染治理占活性炭总量的31.20%,即废活性炭产生量为11.23万t。
  废弃活 性炭如果处置不及时或不当,势必造 成污染物浓度高、危害大 的二次环境污染[9],如不规范焚烧,将产生 大量有毒有害气体,含氯有 机物的焚烧会产生二噁英、呋喃类致癌物质,易导致皮肤肿瘤和肝、甲状腺肿瘤,同时对胎儿泌尿、生殖系统有影响等,给人体 健康带来严重危害;不规范填埋,其中的重金属、高毒类 废物将污染土壤和水源,对环境 产生长期性的恶劣影响。此外,废活性炭焚烧,虽可利 用燃烧产生的热能,但同时释放CO2,增加大气污染,对于吸 附了重金属废活性炭,焚烧后 并不能去除污染物;对于吸 附了含氟有机物的废活性炭经过焚烧后排除大量含氟废气,将损害人体骨骼、中枢神经系统等。在国家 环保政策日趋完善下,解决好 废活性炭的处置,成为环 保产业可持续发展的重大问题。
  活性炭 吸附活性及再生机理
  活性炭 具有很强的吸附活性,因其发达的孔隙结构,以及非炭元素,如O、H、N、S等,在活化碳化过程中,活性炭 基本结构上形成各种官能团,如:羧基、内酯基、酚羟基、羰基、酸酐、乳醇基、醚基等 含氧官能团以及酰胺、内酰胺、酰亚胺、嘧啶等含氮官能团[11-12],从而使 得活性炭具有脱色、吸附、净化、过滤、载体、除臭、干燥、保鲜、回收、提纯、去异味 等特异的吸附功能。活性炭 对污染物的物理吸附性能主要靠分子间作用力,且随温 度变化存在可解析性;而活性 炭对污染物的化学吸附则具有不可逆及特异性。张华[13]在对柚 子皮活性炭研究中发现羧基中的CO和芳环中的CC对氨氮、磷有吸附作用,同时氨 基和烃基对磷有吸附作用;药星星[14]玉米杆 活性炭表面的羰基和羧基基团可与苯酚发生反应。故在特 定条件或环境下,活性炭具有不同功能。
  废活性 炭的再生有热再生、生物再 生和湿式氧化再生等传统方法。这些方 法或多或少存有再生炭损失大、二次污染等缺失。为克服 传统再生方法的缺陷,近年来 不断出现新兴的活性炭再生技术,如电化学法、超临界 流体法和超声波法等[15]。比较这些方法(表1),郑双等[16]研究了 用微波紫外耦合辐射再生吸收了硝基苯磺酸钠的活性炭发现,连续再生5次后仍能达到90.02%,再生6次后,损耗率达到3.4%;屈广周[17]在用DBD等离子 体再生活性炭时发现炭损失最高达8.4%;Chen等[18]在用I-TiO2光催化 再生吸附甲苯的废活性炭再生研究发现,重复再生3次后,活性炭 的再生效率达到87.09%。此外光 催化再生活性炭[19]也具有 良好的吸附性能。新兴技 术虽解决了部分传统方法的缺点,但仍存在成本较高、设备要 求技术高以及再生效果不稳定等,加大企业生产成本。http://www.
 
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