孟磊

【摘 要】在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，活性炭的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。由于活性炭單位價格較高且資源有限，如果不對活性炭的利用加以有效的控制，活性炭資源供應(yīng)將呈現(xiàn)緊張狀態(tài)，因此，關(guān)于活性炭再生工藝的應(yīng)用成為了業(yè)內(nèi)高度關(guān)注的課題。論文詳細(xì)介紹了一種活性炭的再生工藝設(shè)備，從技術(shù)管理、工藝流程等角度對其工藝優(yōu)化進行闡述，旨在通過分析活性炭再生工藝技術(shù)，探究其技術(shù)要點和優(yōu)化效果，為普及活性炭再生工藝提供技術(shù)參考。

【Abstract】In the process of modern industrial production， the application of activated carbon is more and more extensive. Due to the unit price of activated carbon is high and the limited resources， if the utilization of activated carbon is not effectively controlled， the supply of activated carbon resources will be tight. Therefore， the application of activated carbon regeneration technology has become a highly concerned topic in the industry. This paper introduces a kind of activated carbon regeneration process equipment in detail， elaborates its process optimization from the perspective of technical management and process flow. The purpose of this paper is to analyze the technology of activated carbon regeneration， explore its technical key points and optimization effect， and provide technical reference for popularizing the regeneration process of activated carbon.

【關(guān)鍵詞】活性炭；再生工藝；優(yōu)化效果

【Keywords】 activated carbon； regeneration process； optimization effect

【中圖分類號】TQ424.1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0179-021 技術(shù)原理

廢活性炭的再生工藝核心原理是通過再生反應(yīng)恢復(fù)活性炭的活性，其中溫度控制是保障活性炭性能恢復(fù)的關(guān)鍵。我們設(shè)定700℃、750℃、800℃、850℃和900℃五個溫度測點進行再生實驗。首先，將廢活性炭進行簡單的清洗祛除其表面雜質(zhì)，經(jīng)過磁選工藝后進入料倉備用。然后進行水炭比檢測，保障進入后續(xù)環(huán)節(jié)的活性炭水分比例達(dá)到最佳狀態(tài)，再啟動負(fù)壓裝置對活性炭進行除異味處理，待所有雜質(zhì)和廢氣完全析出后進入活化區(qū)進行處理。

2 工藝流程

廢活性炭在進行入庫處理前要保持一定的水分，可以通過烘干設(shè)備調(diào)節(jié)其水份含量，然后將雜質(zhì)含量較高的廢活性炭分揀出去，同時將游離的雜質(zhì)剔除掉。經(jīng)過篩選的活性炭需要經(jīng)過磁選將金屬過濾掉，之后傳入第一級料倉。在第一級料倉內(nèi)的廢活性炭通過傳統(tǒng)設(shè)備導(dǎo)入第二級料倉，傳送過程中廢活性炭在200℃左右的一級溫區(qū)環(huán)境下將多余水分蒸發(fā)掉，進入二級溫區(qū)。在500～600℃環(huán)境下活性炭內(nèi)殘留的雜質(zhì)和廢物經(jīng)過裂解反應(yīng)從活性炭中脫附，最后進入800℃的三級溫區(qū)。在三級溫區(qū)的超高溫環(huán)境下，廢活性炭內(nèi)的雜質(zhì)廢物基本得到了完全脫附，實現(xiàn)了活性炭活化效果。之后恢復(fù)活性的活性炭在傳統(tǒng)帶驅(qū)動下進入到降溫區(qū)，經(jīng)過連續(xù)二級降溫，活性炭送至出料口進行真空包裝。所有的廢活性炭在恢復(fù)活性的過程中產(chǎn)生的蒸汽和廢物雜質(zhì)都會由專業(yè)的負(fù)壓裝置負(fù)責(zé)導(dǎo)出，并且設(shè)備要經(jīng)過兩級除塵環(huán)節(jié)去除其多余碳成分。當(dāng)廢氣中的毒性物質(zhì)和污染物質(zhì)經(jīng)過降解過濾完成后才能進入引風(fēng)機進行二級吸附操作，并且經(jīng)過RO反滲透膜過濾后排出車間。

3 技術(shù)分析

3.1 再生率分析

廢活性炭的再生率是衡量活性炭再生工藝質(zhì)量的重要指標(biāo)，在生產(chǎn)過程中廢活性炭的含水量被稱為炭水比，其中炭水比是對再生率及活性炭再生質(zhì)量影響最大的生產(chǎn)要素，所以做好炭水比等一系列指標(biāo)的控制至關(guān)重要。表1為活性炭再生工藝試驗中常見要素條件。

根據(jù)表1的試驗結(jié)果可以得出結(jié)論：控制炭水比是保障再生率的關(guān)鍵，且溫度的把控十分重要。造成這種現(xiàn)象的原因主要是由于廢活性炭在不同溫度條件下其內(nèi)部廢物和雜質(zhì)的析出環(huán)境不同，在某些溫度環(huán)境下，廢活性炭的析出效果比較有限，隨著溫度不斷提升，析出速率逐漸加大，并在700℃以上時初現(xiàn)效果。這時如果停止升溫只增加作業(yè)時間，并不會對再生率和析出效果產(chǎn)生質(zhì)變，因為在此溫度下能夠揮發(fā)的物質(zhì)已經(jīng)基本析出，所以需要對廢活性炭進行二次反應(yīng)。從表1中我們可以看出，當(dāng)溫度達(dá)到800～850℃時，再生率可達(dá)到95%以上，這說明如果想要廢活性炭中的雜質(zhì)和廢物成份完全析出，需要將二次反應(yīng)溫度區(qū)的溫度保持在850℃以上。

3.2 光學(xué)觀察和元素分析

在顯微鏡下對不同再生工藝作用下的活性炭凈化效果進行觀察，可以發(fā)現(xiàn)廢活性炭的表面比較平整光滑，基本不存在孔隙，由于活性炭在使用過程中吸附了大量的雜質(zhì)和有害有毒物質(zhì)，使其內(nèi)部孔隙全部被雜質(zhì)覆蓋。而觀察經(jīng)再生工藝處理后的活性炭表面孔隙情況，會發(fā)現(xiàn)原先被雜質(zhì)覆蓋和填滿的孔隙得到了恢復(fù)，光滑平整的活性炭表面變得粗糙，呈現(xiàn)出大量微米級孔隙，這表明經(jīng)過再生工藝處理后，原先被廢物雜質(zhì)填充的活性炭得到了有效凈化，孔隙內(nèi)的有毒有害物質(zhì)被析出，活性炭恢復(fù)活性。

為了進一步驗證活性炭再生工藝的效果[1]，我們從化學(xué)分析角度對活性炭再生工藝前后的元素變化情況進行試驗，其詳細(xì)分析結(jié)果見表2。從表2中我們可以看出，經(jīng)過活性炭再生處理后，其內(nèi)部元素結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了非常明顯的變化。在進行再生工藝處理前，活性炭的主要成份除了C以外，還包括N、S、O等元素，其中氮和硫的含量較高，這說明活性炭吸附了大量SO2或NO、NO2等有毒有害氣體。而經(jīng)過再生工藝優(yōu)化后的活性炭，其內(nèi)部炭的比重顯著上升，而硫和氮的比重隨之下降，包括氧等物質(zhì)的比重也有明顯下降，說明之前吸附的有毒氣體被析出，活性炭又重新恢復(fù)活性。

3.3 特性分析

活性炭本身作為一種多孔狀碳元素吸附物質(zhì)，在剛剛出廠時應(yīng)當(dāng)是粗糙且不平整的，從顯微鏡下觀察能夠發(fā)現(xiàn)其表面呈現(xiàn)出凹凸不平和孔洞型結(jié)構(gòu)[2]。一般情況下，活性炭內(nèi)部的孔隙呈現(xiàn)出無序的狀態(tài)，但總體而言其孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、比表面積越大，吸附能力也就越強，活性炭質(zhì)量越高。一般情況下測試活性炭性能的方法可以采用壓汞法或氮氣吸附法。壓汞法的主要原理為：取小塊活性炭進行壓汞分析，觀察活性炭再生工藝前后比表面積的變化情況；而氮氣吸附法的原理在于通過多分子吸附理論來分析活性炭孔隙吸附質(zhì)量，一般情況下前者適用于孔隙較大的活性炭檢測，后者適用于微米級活性炭檢測。

3.4 吸附能力測試

活性炭吸附能力檢測是活性炭經(jīng)再生工藝處理后出廠前的最后一道工序，也是檢驗其再生合格率的必須流程。一般的檢驗方式包括苯酚吸附法、碘吸附法和亞甲基藍(lán)吸附檢驗法等。其中碘吸附測試是較為常用的一種測試手段。由于活性炭具有非常強的碘吸附能力，因此用吸碘值來評估活性炭性能的方法是相對科學(xué)的檢測方法。對碘的吸附效果越明顯，則活性炭的比表面積越大，吸附能力越強。通過觀察再生產(chǎn)過后活性炭對碘吸附效果的檢驗，測試再生活性炭的活化效果，能夠相對客觀的評估再生產(chǎn)效果。經(jīng)系統(tǒng)吸附測試檢驗，在本文再生工藝下的活性炭活化效果基本能夠?qū)崿F(xiàn)較好的吸附效果，具備恢復(fù)上市條件。

綜上所述，由于活性炭的循環(huán)利用具有較好的發(fā)展前景，因此關(guān)于活性炭再生工藝的研究十分重要。通常情況下，活性炭能源的再生采用的是高溫負(fù)壓環(huán)境對廢活性炭進行雜質(zhì)脫附，通過一系列先進工藝恢復(fù)其活性。本文所介紹的活性炭再生工藝及相關(guān)設(shè)備具有較高的再生率，并且可以進行持續(xù)性生產(chǎn)加工，對環(huán)境不產(chǎn)生污染，具有良好的推廣價值。望本文研究內(nèi)容得到相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員的重視，繼續(xù)深化活性炭再生工藝技術(shù)創(chuàng)新，深入探究活性炭再生工藝技術(shù)應(yīng)用，為提升活性炭循環(huán)利用價值，促進可持續(xù)發(fā)展提供建設(shè)性意見。

【參考文獻(xiàn)】

【1】成建光，張忠達(dá)，王懷銀，等.活性炭再生工藝優(yōu)化與效果分析[J].投資與創(chuàng)業(yè)，2016，18（14）：136-139.

【2】范明霞，童仕唐.吸附重金屬離子活性炭再生工藝研究[J].工業(yè)水處理，2017，37（13）：182-184.