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饱和活性炭再生技术的研究进展

应用化工 2022年第7期51卷 2134-2138页

作者：钟焕郭斌侯晓松河北科技大学环境科学与工程学院挥发性有机物与恶臭污染防治技术国家地方联合工程研究中心河北石家庄050018

根据吸附饱和活性炭再生技术的再生介质和再生机理不同,将其分为四大类:真空再生法、生物再生法、化学再生法、物理再生法。调查了目前废活性炭再生的工程应用现状,概括总结了各类再生方法的原理、特点、工业化可行性等,介绍了联用耦合... 详细信息

根据吸附饱和活性炭再生技术的再生介质和再生机理不同,将其分为四大类:真空再生法、生物再生法、化学再生法、物理再生法。调查了目前废活性炭再生的工程应用现状,概括总结了各类再生方法的原理、特点、工业化可行性等,介绍了联用耦合新技术,指出饱和活性炭再生技术的应用研究和工业化发展方向。

关键词：饱和活性炭生物再生化学再生热再生

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饱和活性炭电化学再生机理研究

饱和活性炭电化学再生机理研究

作者：牟尚杰中国矿业大学

学位级别：硕士

活性炭作为工业有机废水处理中最常用的吸附剂,使用量及废弃量都不容忽视。实现饱和活性炭的高效再生利用具有节约资源和保护环境的双重效益,更是实施全面节约战略,推进各类资源节约集约利用,加快构建废弃物循环利用体系的重要举措。与... 详细信息

活性炭作为工业有机废水处理中最常用的吸附剂,使用量及废弃量都不容忽视。实现饱和活性炭的高效再生利用具有节约资源和保护环境的双重效益,更是实施全面节约战略,推进各类资源节约集约利用,加快构建废弃物循环利用体系的重要举措。与传统再生技术相比,电化学再生作为一种新型的活性炭再生技术,因为操作简单,再生效率高,可操作空间大、应用前景好等优点受到众多研究者的关注。然而,目前对于饱和活性炭的电化学再生理论还不够完善,众多研究大多都集中在活性炭的整体再生效率方面,对再生过程和再生机理的研究还不够深入。基于此,本研究以球状颗粒活性炭为载体,以苯酚为目标污染物,先进行饱和吸附,而后采用半动态的方式进行电化学再生。实验过程中通过对再生条件的对比测试,得出了实验室条件下的相对最优条件,验证了电化学再生的有效性与可行性。同时,通过对再生体系的全面分析,解析了其再生机理,进一步完善了电化学再生理论。具体结果如下:(1)实验所用的颗粒活性炭采用动态吸附的方式能更快达到饱和状态,对苯酚的饱和吸附容量为11.88 mg/g。吸附等温模型符合Langmuir等温模型,吸附动力学更接近拟二级动力学过程。通过对不同阳极材料、电流密度、电解质浓度、进水流速、溶液p H等再生条件的对比测试,得出了电化学再生的相对最优条件,具体为:以β-Pb O/Ti作阳极,Ti作阴极,采用恒流模式,电流密度设为10 m A/cm,电解质选择NaSO,浓度为3%,进水流速设为1.0 L/h,溶液p H保持在7.0左右。在此最优条件下,对吸附苯酚的饱和活性炭电解8 h的再生率最高可以达到94.51%,与此同时监测到再生过程中液相中的苯酚浓度表现出随着再生时间的延长而持续增大的趋势,且受再生条件变化的影响较为明显。此外,我们还发现在同等条件下,活性炭的再生效果与污染物的结构有较大关系。苯酚、亚甲基蓝、罗丹明B以及葡萄糖这四种不同结构污染物的8 h再生率分别为94.51%,83.84%,36.76%和20.08%,即不同结构的污染物活性炭有不同的最优再生条件。(2)通过对活性炭连续循环再生的效果测试以及对活性炭理化性质的分析,得出结论:电化学再生确能使活性炭吸附能力恢复,但连续的电化学再生对活性炭的结构有一定的损伤,会使活性炭的吸附能力有所下降。具体来说是,连续五次循环的再生率分别为20.84%、20.05%、15.41%、19.69%和24.41%。从宏观层面看,五次循环再生的炭损失率分别为2.77%、2.94%、1.89%、3.07%和1.66%,即每次再生均会有部分活性炭损失掉。从微观层面看,连续再生使得活性炭表面的结构由原来的凹凸不平逐渐趋于平整,表面碎片碳增多且伴随有裂缝产生同时活性炭孔容积有所增大,部分孔隙结构被破坏;在元素组成上,除了C以外的O、Si、K、Ca等元素含量均出现了不同程度的下降,这些元素含量的变化影响了再生活性炭吸附性能。(3)对饱和活性炭电化学再生机理进行了分析。结合实验结果及相关研究,得出本研究中用于活性炭再生的反应体系是三维电极反应体系,而再生环节是吸附-解吸/降解的复杂过程。其中吸附过程发生在异相界面,受表面化学反应的影响较大。解吸过程由内外浓度差和电化学作用共同决定,活性炭的表面极化是电解吸的主要机制。苯酚的降解是直接氧化和间接氧化二者共同作用的结果,以羟基自由基介导的间接氧化为主且苯酚降解不完全。结合UV测试结果提出了苯酚可能存在的降解机理。此外,通过电化学测试进一步解释了上述相关结论:LSV测试证明β-Pb O/Ti为最优阳极的原因在于析氧电位最高,为1.82 V,同时Tafel斜率最低,仅为40.71 mv dec,并且存在苯酚在阳极表面的直接氧化。CV测试表明苯酚的氧化多为间接氧化,同时从伏安电量的角度解释了Na Cl电解质体系有更强的再生效果。EIS测试结果提供了再生体系的等效电路模型并且发现β-Pb O/Ti电极体系具有最高的析氧电阻和最低的苯酚氧化电阻,这也从反应体系的等效电阻层面解释了β-Pb O/Ti具有较强再生性能。本文共有图33幅,表8个,参考文献105篇。

关键词：饱和活性炭电化学再生苯酚吸附-解吸

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电子束辐照下饱和活性炭的再生技术

环境化学 2014年第5期33卷 799-804页

作者：刘秀华张豫川邓义梁霞中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900

采用电子束辐照技术,对吸附炸药废水的饱和活性炭进行再生处理.研究结果表明,湿润状态下活性炭辐照再生后的吸附性能明显好于干燥状态.饱和活性炭保持湿润状态,同样剂量下氮气氛辐照比空气氛和真空下辐照再生后碘吸附值和比表面积较大.... 详细信息

采用电子束辐照技术,对吸附炸药废水的饱和活性炭进行再生处理.研究结果表明,湿润状态下活性炭辐照再生后的吸附性能明显好于干燥状态.饱和活性炭保持湿润状态,同样剂量下氮气氛辐照比空气氛和真空下辐照再生后碘吸附值和比表面积较大.辐照200 kGy后活性炭的碘吸附值和比表面积分别为未用的新鲜活性炭的97.9%和99.0%,吸附性能在辐照再生后损失较小.

关键词：辐照再生饱和活性炭吸附性能

介质粒径、形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱中迁移的影响

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南华大学学报（自然科学版） 2019年第5期33卷 19-23页

作者：张丹丹余健尚君任文辉柳斌湖南大学土木工程学院

通过室内柱实验,研究了介质粒径、介质形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱内的迁移的影响。结果表明:介质粒径、形状和和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭介质中的沉积与迁移有着重要影响。活性炭介质粒径越小,粪肠球菌在活性炭滤柱中... 详细信息

通过室内柱实验,研究了介质粒径、介质形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱内的迁移的影响。结果表明:介质粒径、形状和和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭介质中的沉积与迁移有着重要影响。活性炭介质粒径越小,粪肠球菌在活性炭滤柱中的沉积量越多,流失率越小,在介质粒径为0.8 mm时,出现表面封阻现象;颗粒活性炭比同粒径的柱状活性炭更利于粪肠球菌的沉积;颗粒活性炭表面附着生物膜时,有利于提高粪肠球菌在饱和活性炭内的沉积量,减小其流失率。

关键词：粪肠球菌饱和活性炭介质粒径介质形状生物膜

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吸附炸药饱和活性炭相关技术问题分析

科技创新导报 2010年第28期7卷 52-52页

作者：林凤菊山西焦煤集团化工有限责任公司山西孝义032300

活性炭特殊的微晶结构和化学结构,使其成为一种性能优良的吸附剂,如何处理炸药生产过程中的活性炭也显得尤为重要。本文主要介绍了饱和活性炭的再生方法,以及相关方法的优缺点,指出选择的合理的电化学再生法的可行性。

关键词：炸药饱和活性炭吸附再生方法

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工业吸附用饱和废弃活性炭再生方法探究

山西化工 2022年第7期42卷 36-37,79页

作者：屈琳琳杨博王树伟河北石油职业技术大学河北承德067000

活性炭是应用范围最广的吸附剂,可以有效地吸附工业和医药等领域废水中的重金属离子和有机污染物等物质。但活性炭在吸附过程中易饱和,达到饱和状态的活性炭工作性能迅速下降,同时存在资源浪费以及二次污染的问题,使活性炭的产业化推广... 详细信息

活性炭是应用范围最广的吸附剂,可以有效地吸附工业和医药等领域废水中的重金属离子和有机污染物等物质。但活性炭在吸附过程中易饱和,达到饱和状态的活性炭工作性能迅速下降,同时存在资源浪费以及二次污染的问题,使活性炭的产业化推广受到限制。本文针对饱和废弃活性炭的再生循环问题,梳理了目前饱和活性炭的各类再生技术方法的原理及特点,得出结论:要实现饱和废弃活性炭再生循环技术实现工业产业化推广,需综合考虑损失率、再生效率以及重复使用情况,但是由于现有的废活性炭再生循环方法均存在不同程度的技术短板,故活性炭再生循环技术并没有形成产业化规模从而大范围推广应用。建议将多种活性炭再生技术进行耦合以期达到固废利用的预期值,随着活性炭再生技术的不断研究和发展,终将突破瓶颈,逐步实现产业化推广。

关键词：饱和活性炭再生再生效率

吸附有机气体废活性炭再生及在造纸异味源气体控制中应用

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吸附有机气体废活性炭再生及在造纸异味源气体控制中应用

作者：万月亮天津科技大学

学位级别：硕士

活性炭比表面积大、孔隙结构发达,具有较强的表面活性和吸附能力,被广泛应用于各类工业有机挥发性气体的净化处理。活性炭吸附大量污染物后,其表面所带官能团和内部孔隙结构会发生相应的变化,导致活性炭活性下降,需要再生才可恢复。但... 详细信息

活性炭比表面积大、孔隙结构发达,具有较强的表面活性和吸附能力,被广泛应用于各类工业有机挥发性气体的净化处理。活性炭吸附大量污染物后,其表面所带官能团和内部孔隙结构会发生相应的变化,导致活性炭活性下降,需要再生才可恢复。但再生过程无法100%恢复活性炭吸附性能。多次再生后,活性炭活力下降,无法继续使用,成为危险固体废物,需要集中处置。本课题以经多次现场再生,吸附性能下降严重的废活性炭为原料,对其再生方法进行了筛选和优化,并将再生活性炭应用于造纸厂不同部门吸附异味气体。通过对原料表征,探讨了废活性炭结构及性能变化。红外表征显示饱和废活性炭表面C=O基团消失,出现C=C基团和C-O基团,表明活性炭成功吸附污染物;XRD和孔隙分析表明:活性炭吸附的污染物能降低活性炭的石墨化程度,阻塞微孔,使微孔数量减少,平均孔径增大,比表面积减小;脱附物检测结果表明涂料有机挥发性气体成分复杂,主要是苯类、醛类以及烷烃类化合物,其中乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯4种化合物的含量最高,约为总含量的55.53%。通过对比热再生、化学法再生、蒸气再生等方法,确定热再生为饱和废活性炭的最佳再生方法,温度800℃,保温时间60 min为热再生最佳条件。此条件下,再生活性炭得率为75.19%,碘吸附值为329.69 mg/g,亚甲基蓝吸附值为83.95 mg/g,与新活性炭相比,碘吸附性能和亚甲基蓝吸附性能恢复率分别为70.03%和68.83%。通过对再生活性炭表征,探讨了热再生过程活性炭结构及性能变化。红外表征显示经热再生处理,活性炭C=C基团和C-O基团消失,表明吸附质成功实现脱附;XRD和孔隙分析则表明热再生处理能改善活性炭的石墨化程度,被吸附质覆盖、堵塞或填充的微孔会被释放还原,增加微孔数量和比例,再生后活性炭平均孔径由6.85 nm降低至2.26 nm、比表面积由 520.67 m2/g 提高到1143.43 m2/g、孔容由 0.21 cm3/g增加到 0.39 cm3/g,吸附性能得到了很大改善。再生活性炭用于造纸车间异味源气体吸附控制,在7天主动过滤吸附条件下,经GC-MS分析得到:斜筛部吸附气体组分有14种,其中2,2-二甲基丁醇、1-乙基环丁烷、苯3种物质占到了 40.03%;网部吸附气体有9种,其中丁二醛、乙酸乙酯、1-乙基环丁烷、环己烷4种物质占到了 74.29%;干燥部吸附气体组分有8种,其中乙酸占到了 75.43%;污水处理部吸附气体组分有15种,其中3-甲基呋喃、乙酸、苯3种物质占到了 39.27%。因此,造纸车间的主要异味气体为乙酸、苯、以及一些烷烃类化合物。通过热失重实验确定活性炭在15天主动过滤吸附情况下,吸附量达到13.66%,经25.4天吸附实验后,接近一般活性炭吸附饱和值,需再生处理。

关键词：饱和活性炭再生造纸车间异味源气体

废纸生产瓦楞原纸企业不同区域的异味源气体成分分析

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天津造纸 2019年第2期41卷 21-26页

作者：王燕燕赵梦醒武晨煜万月亮刘廷志中国轻工业造纸与生物质精炼重点实验室天津市制浆造纸重点实验室天津科技大学造纸学院

工业企业异味源气体是对通过空气介质作用于人的嗅觉器官感知而引起不愉快并有害的一类公害气态污染物质的总称。异味源气体控制是大气质量管控的重要指标之一,需要根据不同异味源气体的性质采用相应的处理和控制技术进行处理。本研究... 详细信息

工业企业异味源气体是对通过空气介质作用于人的嗅觉器官感知而引起不愉快并有害的一类公害气态污染物质的总称。异味源气体控制是大气质量管控的重要指标之一,需要根据不同异味源气体的性质采用相应的处理和控制技术进行处理。本研究采用活性炭吸附方法富集吸收天津某废纸制浆造纸企业的异味源气体,采用顶空气相技术对不同区域有机气体进行成分分析,以期为异味源气体控制提供技术参考。研究表明:废纸碎浆制浆段(斜筛部)吸附气体组分有14种,其中氯代异戊烷、1-乙基环丁烷、苯3种物质占到了40.03%;网部吸附气体组分有9种,其中丙硫醇、乙酸乙酯、1-乙基环丁烷、环己烷4种物质占到了74.29%;干燥部吸附气体组分有8种,其中乙酸占到了75.43%;污水处理部吸附气体组分有15种,其中3-甲基呋喃、乙酸、苯3种物质占到了39.27%。因此,造纸车间的主要异味气体为乙酸、苯、以及一些烷烃类化合物。

关键词：饱和活性炭再生造纸车间异味源气体

Fenton试剂与活性炭联用处理电厂锅炉清洗废水研究

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科技视界 2014年第1期 316-316,365页

作者：郑坚龚泽伟上海电力学院环境与化学工程学院中国上海200090

目前电厂EDTA锅炉清洗废水COD高达数万毫克每升,采用常规处理方法很难处理达标。本文作者利用Fenton试剂和吸附饱和活性炭联合处理电厂锅炉EDTA酸洗废水。通过改变pH调节方式、H2O2投加量及饱和活性炭投加量,使此联合方法对EDTA酸洗废... 详细信息

目前电厂EDTA锅炉清洗废水COD高达数万毫克每升,采用常规处理方法很难处理达标。本文作者利用Fenton试剂和吸附饱和活性炭联合处理电厂锅炉EDTA酸洗废水。通过改变pH调节方式、H2O2投加量及饱和活性炭投加量,使此联合方法对EDTA酸洗废水的处理效果最佳。

关键词：饱和活性炭 Fenton 高级氧化 EDTA锅炉清洗废水氨水