一種低炭損的活性炭的再生方法技術

本發明專利技術公開了一種低炭損的活性炭的再生方法，通過先在相對低的溫度下使用鐵或鐵的化合物作為催化劑進行預處理，然后再結合稀釋及超聲洗滌，兩者的協同配合，不僅在低能耗、條件溫和的條件下獲得了吸附值高的再生活性炭，且能在很大程度上減少炭損。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于廢活性炭的再生領域，具體涉及一種低炭損的活性炭的再生方法。
技術介紹
活性炭再生是指在不破壞活性炭原有結構的前提下，用物理或化學方法去除吸附于活性炭微孔的吸附質，恢復其吸附性能的過程。目前活性炭再生方法主要有超聲波再生法、電化學再生法、超臨流體再生法、溶劑再生法、氧化再生法、熱再生法、生物再生法等。通常，現存的活性炭再生方法存在以下不足：①活性炭損失較大；②再生后吸附能力會有明顯下降；③再生時產生的尾氣會造成二次污染；④再生條件苛刻，可實施性難度較大，成本費用較高，經濟效益低。專利CN102989435A公布了一種活性炭再生的方法，其特征在于主要包括往失活活性炭中添加酸混合均勻，將活性炭置于真空加熱裝置中加熱再生；專利CN105582904A公布了一種活性炭的再生方法，其特征在于主要包括由堿性物質、有機溶劑和水組成的再生溶劑與廢活性炭按照一定體積比進行混合，然后微波對水洗后的預處理活性炭進行活化；專利CN105080521A公布了一種活性炭的再生方法，其特征在于主要通過脫附液(有機溶劑和水)與活性炭混合打漿得漿料，該漿料經后處理得到再生活性炭，脫附液通過銅鹽、銠鹽和鈀鹽的一種或幾種催化劑進行催化處理，達到循環使用的目的。目前的活性炭再生技術主流為高溫再生、溶劑再生，高溫再生則無法避免高能耗問題，溶劑再生極易帶來有機溶劑二次污染等問題。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提供一種既能降低能耗，又能避免有機溶劑二次污染、降低炭損，對裝置的要求低，可實現性好，適合工業化應用，處理周期短，通用性強，得到的活性炭的吸附性能好的低炭損的活性炭的再生技術。一種低炭損的活性炭的再生方法，包括以下步驟：1)用去離子水洗滌廢活性炭，并過濾、分離；2)向過濾、分離得到的活性炭中加入相對其質量百分含量為0.1％～5％的鐵或鐵的化合物作為催化劑，然后再按照液固比為10：1～2：1(mL/g)與去離子水混合均勻，在溫度為230～280℃，氣壓為28～64atm的條件下處理1～5h，然后冷卻至50℃以下；3)用質量百分濃度為3-5％的稀鹽酸稀釋至液固比為30～20：1(mL/g)，超聲洗滌，干燥，得到再生活性炭。步驟1)中，用去離子水洗滌廢活性炭，去除其中的酸性物質及部分可溶性無機物。本專利技術進一步包括以下優選的技術方案：優選的方案中，所述鐵或鐵的化合物選自Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeS、FeS2、Fe2S3、FeSO4或Fe2(SO4)3中的一種或幾種。優選的方案中，所述鐵或鐵的化合物為鐵或Fe2O3。優選的方案中，步驟3)中，超聲洗滌過程中，頻率為20KHz-23KHz。優選的方案中，步驟3)中，超聲洗滌過程中，洗滌次數為2～4次。優選的方案中，步驟3)中，超聲洗滌過程中，每次洗滌30～40min。優選的方案中，步驟3)中，所述干燥方式為自然晾干。優選的方案中，步驟2)中，于對位聚苯水熱合成反應釜中進行處理。優選的方案中，步驟1)中，所述洗滌次數為2～3次。本專利技術中，待處理的廢活性炭的微觀空隙內吸附有大量物質(例如有機物)，尤其是吸附有大量復雜高分子、大顆粒的高分子有機物的廢活性炭，其孔隙堵塞嚴重，處理難度遠大于均相體系，高溫、高壓雖有助于活性炭有機物的處理，但容易破壞活性炭的結構，碳損耗高；尋求條件溫和、高效的廢活性炭再生方法一直是廢活性炭處理領域的關鍵。本專利技術人嘗試采用銅鹽、鈀鹽等金屬化合物作為催化劑，對待再生的活性炭進行水熱反應，但碳損耗較高、且再生后的活性炭的吸附性能低。通過進一步的探索發現，采用鐵或鐵的化合物可有效降低活性炭的損耗以及提升其吸附性能，但仍難于達到理想效果。通過深入研究，本專利技術發現，通過將反應的溫度和壓力控制在特定的范圍可達到出人意料的再生效果，可適用的廢活性炭的類別廣，尤其是吸附有高分子有機物或大顆粒有機物的廢活性炭的再生。本專利技術的有益效果在于：本專利技術中，在所述的鐵或鐵的化合物的催化下，并配合所述的壓力及溫度等參數，可使體系中形成大量過熱水，進而達到在無需額外添加有機溶劑、溫和的條件下即可實現廢活性炭的高效再生。本專利技術通過先在相對低的溫度(230～280℃)及鐵或鐵的化合物作為催化劑進行預處理，然后再結合稀釋及超聲洗滌，兩者的協同配合，不僅在低能耗、條件溫和的條件下獲得了吸附值高的再生活性炭，且能在很大程度上減少炭損。本專利技術中，在鐵或鐵的化合物的催化下，大分子有機物迅速分解為小分子有機物、甚至分解為CO2和水，經過超聲震蕩洗滌之后活性炭孔隙疏通，孔隙率增大，恢復吸附性能，達到再生目的。所得到的再生活性炭質量好、炭損低，活性炭多次循環再生后仍能保持較佳吸附性能，再生時間短、效率高，極大地降低能量消耗，具有非常大的經濟效益。本專利技術無需后續熱再生，只需超聲清洗即可，而且吸附性能恢復情況更好。且由于在整個反應過程中均未加入有機溶劑，可有效避免有機溶劑二次污染?，F有活性炭再生需要投加大量有機溶劑，處理條件苛刻、再生效果差；本專利技術對反應溫度和壓強的要求低，對裝置的要求低，可實現性好，適合大規模應用。本專利技術的再生方法對吸附有機物的活性炭都具有普遍適用性，通用性強。特別是對于難處理的飽和吸附高分子有機物的活性炭，能夠高效再生。本專利技術的炭損低至2％。具體實施方式下面結合具體實施例進一步闡明本專利技術，應理解這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍，在閱讀了本專利技術之后，本領域技術人員對本專利技術的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。以下實施例及對比例，處理的活性炭取自國內某企業工業廢水處理后的廢活性炭，吸附有高分子有機物和大顆粒有機物，如含酚類、醇、苯及其衍生物等。所述的廢活性碳對碘和亞甲基藍已基本無吸附效果。實施例1活性炭的再生方法包括以下步驟：首先，取國內某企業工業廢水處理后的廢活性炭(主要含有機物，成分復雜，如含酚類、醇、苯及其衍生物等)，用去離子水洗滌廢活性炭2～3次，去除其中的酸性物質及部分可溶性無機物，防止其與催化劑發生副反應而影響催化效果，并過濾、分離；其次，將過濾分離得到的活性炭，以質量比0.5％配入Fe2O3做為催化劑，按照液固比為2:1的比例與去離子水混合均勻，加入到對位聚苯水熱合成反應釜中，加熱至230℃，氣壓為28atm，保溫保壓1h，進行有機物分解、溶出反應，冷卻至50℃以下時取出物料；最后，用5％的稀鹽酸將料漿稀釋至液固比為30～20：1，置于超聲震蕩清洗器中用頻率為20KHz-23KHz進行洗滌30～40min，重復2～4次，充分洗去催化劑雜質及活性炭孔隙中殘余物，自然晾干即可得到再生活性炭。通過上述步驟得到的再生活性炭進行吸附性能、炭損進行測試對比新活性炭，得出碘吸附值恢復到新炭的90％，亞甲基藍吸附值恢復到新炭的86％，炭損2％，各方面性能均滿足再生要求。炭損通過再生前后的質量差求得，碘吸附值和亞甲基藍吸附值都是根據國標進行測試，分別GB/T7702.7-2008和GB/T7702.6-2008。實施例2活性炭的再生方法包括以下步驟：首先，用去離子水洗滌廢活性炭2～3次，去除其中的酸性物質及部分可溶性無機物，防止其與催化劑發生副反應而影響催化效果，并過濾、分離；其次，將過濾分離得到的活性炭，以質量比1％配入Fe2O3做本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低炭損的活性炭的再生方法，其特征在于，包括以下步驟：1)用去離子水洗滌廢活性炭，并過濾、分離；2)向過濾、分離得到的活性炭中加入相對其質量百分含量為0.1％～5％的鐵或鐵的化合物作為催化劑，然后再按照液固比為10：1～2：1(mL/g)與去離子水混合均勻，在溫度為230～280℃，氣壓為28～64atm的條件下處理1～5h，然后冷卻至50℃以下；3)進一步用質量百分濃度為3?5％的稀鹽酸稀釋至液固比為30～20：1(mL/g)，超聲洗滌，干燥，得到再生活性炭。

【技術特征摘要】
1.一種低炭損的活性炭的再生方法，其特征在于，包括以下步驟：1)用去離子水洗滌廢活性炭，并過濾、分離；2)向過濾、分離得到的活性炭中加入相對其質量百分含量為0.1％～5％的鐵或鐵的化合物作為催化劑，然后再按照液固比為10：1～2：1(mL/g)與去離子水混合均勻，在溫度為230～280℃，氣壓為28～64atm的條件下處理1～5h，然后冷卻至50℃以下；3)進一步用質量百分濃度為3-5％的稀鹽酸稀釋至液固比為30～20：1(mL/g)，超聲洗滌，干燥，得到再生活性炭。2.根據權利要求1所述的活性炭的再生方法，其特征在于，所述鐵或鐵的化合物選自Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeS、FeS2、Fe2S3、FeSO4或Fe2(SO4)3中的一種或幾種。3.根據權利要求1所述的活性炭的再...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖勁，余柏烈，仲奇凡，袁杰，姚楨，張留運，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43