改性活性炭吸附-高效再生技术

活性炭因其具有比表面积大、吸附性能良好、耐酸碱等优点，成为了工业废水处理的最佳吸附材料之一。一般通过物理或者化学活化的方法制备，活化工艺复杂，价格昂贵，1000碘值的活性炭高达1-1.2万元/吨。

吸附饱和的活性炭被列入为固废，因其吸附的吸附质会对环境造成危害，因此对失活活性炭重复再生具有很高的经济价值。

活性炭的再生本质上分为两类：

• 一类是通过外加能量或化学物质使吸附质从活性炭表面脱附，但是这种方法只是将污染物从固体表面转移到液相或者气相物质之中，这样就会造成二次污染；

• 另一类是通过氧化剂或还原剂使吸附质转化降解成无毒害的物质，完成活性炭的再生，两种再生方式可以相互补充、相辅相成，以达到既保证活性，炭完整性和对环境友好的目的。

常用的活性炭再生方法包括热再生法、超声再生法、化学药剂再生法、电化学再生法、湿式氧化再生法。

这些方法各有优缺点：

• 热再生法再生效果好，应用广泛，但需要消耗大量能量，多次再生后活性炭功能丧失；

• 超声波再生法再生工艺简单、能耗低，缺点是再生效率低；

• 化学药剂再生法的针对性强、再生效果好，缺点是需要使用大量化学药剂，容易造成二次污染；

• 生物再生法最早应用于固定床中的活性炭再生，使用微生物将床层内的有机物分解成二氧化碳和水，大分子有机物被分解成小分子后，固定床压损下降，实现了再生，但分解过程中产生的中间产物往往会堵塞孔道，因此生物再生法效率一般较低。

我公司所研发的生物炭微波高效再生技术（MACT）是在热再生基础上发展而来，两种活性炭的再生方法都是采用加热来改变活性炭的吸附性能从而实现吸附质解吸和活性炭的活化，同时实现活性炭的再生。在微波作用下活性炭中的水分子以及其他有机物等迅速被加热，一部分有机物受热分解成CO2气体和水蒸气，产生的蒸汽气压从原料内部向外部爆炸般的压出，在这种剧烈作用下，活性炭的大部分孔隙得到恢复，形成显著的多孔结构，一部分有机物被碳化，并和原有的残留炭，在高温下发生水煤气反应，进一步恢复了活性炭的孔隙。

相比于热再生，微波再生与之最大的区别在于微波与介电材料之间的升温方式。微波对于材料的基本性质呈现为反射、穿透和吸收三个特性，据此可将材料分为导体、绝缘体和介电材料三类。活性炭即属于介电材料。在微观层面，微波的加热效应由离子传导和偶极子转动产生。离子传导指可解离的离子在电磁场中定向转移产生电流，遇到介质阻挡产生热效应。偶极子转动指材料中带正、负电荷的分子在电磁场的作用下重新排列产生热量。由于活性炭是高介电损耗材料，微波加热可使其快速升温，几分钟即可达到上千摄氏度的高温，从而实现活性炭的快速再生。实现活性炭的循环使用，大大降低运成本。通过改变再生的方式，该技术可以适用于各类污水的针对性处理，实现深度净化污水的目的。