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活性炭脱附工艺

编辑:红足一世手机版 日期:2018-07-25 10:05:41 人气:

活性炭脱附工艺:

脱附是创造与低负荷相对应的条件,引入物质或能量使吸附质分子与活性炭之问的作用力减弱或消失,除去可逆吸附质。传统的脱附方法有水蒸汽、热气体脱附,变压脱附,溶剂置换,近年又出现了电热法、超声波再生法、微波辐照等新兴脱附方法。

1、水蒸汽、热气体脱附法

适用于脱附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物,水蒸汽热焓高且易得,经济性、安全性好,但是对于高沸点物质的脱附能力较弱,脱附周期长,易造成系统腐蚀,对材料性能要求高;回收物质的含水量较高,解吸易于水解的污染物(如卤代烃)时会影响回收物的品质;水蒸汽脱附后,吸附系统需要较长时间的冷却干燥才能再次投入使用,还存在冷凝水二次污染的问题。

与水蒸汽解吸相比,热气体解吸的冷凝水二次污染很少,回收到的有机物含水量低(对于水溶性的有机物更显优势),使于进一步精制回收,再生干燥、冷却时问短,对吸附系统材料要求较低。热气体脱附的缺点是气体热容量较小,气体热交换所需面积相对较大,如果直接采用热空气解吸,可能存在一定的危险性,而且氧的存在会影响回收物质的品质,所以需要控制再生气体中氧的含量,增加回收费用。一些学者对热气体解吸提出了改进:2002年 Reiter提出再生蒸气与待吸附污染气流顺流的方法以提高脱附效率、延长活性炭的使用寿命,并采用周边空气而非传统的净化后气体作为干燥用气。Flink采用空气、惰性气体混合气体进行循环解吸。

2、溶剂置换法

以药剂洗脱和超临界流体再生法为代表,通过改变吸附组分的浓度,使吸附剂解吸,然后加热排除溶剂,使吸附剂再生。药剂洗脱法适用于脱附高浓度、低沸点的有机物,使吸附质与适宜的化学药品反应,让活性炭再生,针对性较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,应用范围较窄。所用有机溶剂价格高、有些具有毒性,会带来二次污染,活性炭再生不彻底,易堵塞活性炭的微孔,多次再生后活性炭的吸附性能明显降低。

超临界流体再生法以超临界流体作为溶剂,将吸附在活性炭上的有机污染物溶解于超临界流体之中,再利用流体性质与温度和压力的关系,将有机物与超临界流体分离达到再生目的,一般使用CO2作为萃取剂。1979年,Modell首次采用超临界CO2从活性炭上再生酚,该法操作温度低,不改变吸附物的物理、化学性质和活性炭的原有结构,活性炭基本无损耗,便于收集污染物,有利于吸附质的重新利用,切断二次污染,可实现连续操作,再生设备占地小,能耗少。但是,该法所研究的有机污染物十分有限,难以证明应用的广泛性。

3、电热解吸法

Fabussz和Dubois在1970年利用吸附材料的导电性,向吸附饱和后的吸附剂施加电流,利用焦耳效应生热,为解吸提供能量。目前,有两种方式产生电流:电极直接产生电流和电磁感应间接产生电流。与传统变温解析法相比,电热解吸法再生气体流量可以减少10%-20%,效率高,能耗低,处理对象所受局限较少。但是直接加热时会出现过热点,影响吸附床层温度的控制,难以放大,另外电极布置连接和绝缘方而还有待进一步深入研究。

4、微波脱附法

活性炭可以吸取微波能量用于解吸吸附质。微波加热速度快,只需常规方法的1/100-1/10的时间就可以完成,且加热均匀,只对吸取微波的物料有加热效应,能耗低,设备、操作简单,再生效率高,便于自动控制,但是由于微波加热过程是封闭的,脱附物质不能及时排除,对再生效果会产生一定影响。Ania等分别用2450MHZ的微波和传统电热法对吸附苯酚饱和的活性炭进行再生,发现微波可以显著缩短解吸时于间,且活性炭吸附容量损失少。运用微波辐照再生吸附有甲苯废气的活性炭,并对解吸气进行冷凝,甲苯回收率达60%以上,接近化学纯。用微波解吸再生负载乙醇活性炭,3-4min后脱附率达90%以上。

5、超声波再生

不同学者对超声波解吸的机理有不同的说明:Yu、Bassler、Hamdaoui等认为是声空穴产生的高速微型射流和高压冲击波导致吸附质解吸,B reit-bach等认为是超声波的热效应加速吸附质的解吸。我国学者认为超声波与不同相界面或其他超声波波峰相遇时,会产生巨大的压缩力,随着波的反弹形成一个个微小的“空化泡”,“空化泡”爆裂时爆炸点的温度和压力陡然上升,可以将能量传递给被吸附物质,加剧其热运动,从吸附剂表面脱离。由于超声波只是在局部施加能量,因而能耗较小,炭损失小,工艺设备简单。Hamdaoui的研究结果表明超声波可以显著提高p氯苯的解吸速率,在21到800kHz的范围内,解吸速率随着频率的升高而加快,且在超声波到达38.3w之前,活性炭的稳定性未受到影响。

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