В процессе использования активированный уголь может насыщаться и терять свою адсорбционную способность. Уголь можно использовать несколько раз, прежде чем его нужно будет заменить.
Регенерация активированного угля — наиболее эффективный способ увеличить срок службы активированного угля. Этот метод не только сэкономит вам деньги в долгосрочной перспективе, но и уменьшит ваш углеродный след. Используя меньше первичного углерода, вы вносите свой вклад в озеленение планеты.
Что такое регенерация активированного угля
Регенерация может использоваться для очистки загрязненного активированного угля, а также для продления срока службы угля. Регенерация активированного угля — это процесс, который удаляет адсорбированные материалы из активированного угля без разрушения исходной структуры угля.
Прежде чем выбрать метод регенерации активированным углем, важно иметь четкое представление об объекте обработки и масштабах обработки.
Основу регенерации активированного угля составляют:
- Активированный уголь Внешний нагрев для повышения температуры для изменения условий равновесия, так как количество адсорбированной массы уменьшается - с повышением температуры, таким образом происходит десорбция адсорбированной массы.
- Изменение химических свойств адсорбата.
- Это распространенный метод удаления адсорбата с поверхности. Адсорбат экстрагируют растворителем, имеющим к нему сильное сродство. Это можно сделать, промыв поверхность растворителем или пропуская растворитель по поверхности.
- Одним из вариантов регенерации использованного активированного угля является замена адсорбата веществом, имеющим высокое сродство к углероду. После десорбции замещающего вещества активированный уголь можно регенерировать. Этот процесс можно повторять несколько раз, чтобы продлить срок службы угля.
- Чтобы понизить концентрацию (или давление) растворенного вещества в растворителе, можно использовать различные методы, такие как выпаривание, перегонка или экстракция. При этом адсорбат десорбируется с поверхности адсорбента, а концентрация растворенного вещества в растворе снижается.
- Органические вещества можно удалить с поверхностей путем разложения или окисления. Разложение — это расщепление органического вещества на более мелкие части, а окисление — это химическая реакция органического вещества с кислородом. Оба этих процесса можно использовать для удаления органических веществ с поверхностей из активированного угля.
Методы регенерации активированного угля
Существуют различные методы регенерации активированного угля, такие как метод термической регенерации, метод биологической регенерации, метод мокрого окисления, метод регенерации растворителем, метод электрохимической регенерации, метод каталитического мокрого окисления и т. д. Каждый метод регенерации имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор Метод регенерации активированного угля должен основываться на конкретной ситуации. Если активированный уголь сильно загрязнен, может потребоваться более частая регенерация, поэтому предпочтительным будет метод регенерации, который требует меньше времени и более эффективен.
Метод термической регенерации
Метод термической регенерации является одним из наиболее зрелых методов регенерации активированного угля в промышленности. Основным преимуществом этого метода является его простота и дешевизна. Однако это также один из самых энергоемких методов, который потенциально может повредить активированный уголь.
Стадия сушки заключается в удалении влаги из активированного угля путем нагревания, а стадия высокотемпературной карбонизации заключается в нагревании высушенного активированного угля до определенной температуры, чтобы разложить органическое вещество и сделать поверхность активированного угля более пористой. Стадия активации заключается в использовании окислителя для дальнейшего окисления поверхности высокотемпературного карбонизированного активированного угля, так что удельная площадь поверхности активированного угля становится больше, а адсорбционная способность становится сильнее.
На стадии сушки при производстве активированного угля в основном удаляются летучие компоненты. Это делается путем нагревания активированного угля до температуры около 600 градусов по Цельсию. Это удаляет воду, кислород и другие летучие компоненты, оставляя углерод.
Стадия высокотемпературной карбонизации является важной частью процесса производства активированного угля. На этой стадии часть органического вещества, адсорбированного на активированном угле, кипит, испаряется и десорбируется, а остаточные компоненты остаются в порах активированного угля в виде связанного угля. Во избежание окисления активированного угля процесс обычно проводят в вакууме или в инертной атмосфере.
Это ключ ко всему процессу регенерации. На следующем этапе активации в реактор вводят СО2, СО, Н2 или водяной пар для очистки микропор активированного угля и восстановления его адсорбционных характеристик.
Термическая регенерация представляет собой метод рекуперации отработанного тепла, в котором используется высокотемпературное отходящее тепло для регенерации адсорбента для дальнейшего использования. Процесс термической регенерации обычно требует дополнительной энергии для нагрева, что может привести к увеличению капиталовложений и эксплуатационных затрат. Однако метод имеет преимущества высокой эффективности регенерации и широкой применимости.
Оборудование, используемое в этом процессе, представляет собой электрическую печь для регенерации активированного угля и газовую печь для регенерации активированного угля. В этом процессе используются высокие температуры для удаления загрязняющих веществ из активированного угля.
Биологический метод регенерации
Этот метод заключается в использовании одомашненных бактерий для растворения органических веществ, адсорбированных на активированном угле, и дальнейшего их переваривания и разложения на H2O и CO2. Реактивация использованного угля этим методом называется методом биологической регенерации активированного угля. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет достичь цели регенерации активированного угля при одновременном снижении затрат на утилизацию отходов.
Размер пор активированного угля очень мал, обычно всего несколько нанометров. Это означает, что микроорганизмы не могут проникнуть в поры, а в процессе регенерации происходит автолиз клеток (самоуничтожение клеток). Ферменты поступают во внеклеточное пространство, а активированный уголь оказывает адсорбционное действие на ферменты, образуя ферментативный центр на поверхности угля. Это катализирует разложение загрязняющих веществ и достигается цель регенерации.
Биологический метод с активированным углем прост и удобен в реализации, с низкими инвестиционными и эксплуатационными затратами. Однако это занимает много времени и сильно зависит от качества и температуры воды.
Метод влажной окислительной регенерации
Метод регенерации мокрым окислением является популярным выбором для регенерации активированного угля. При высокой температуре и давлении кислород или воздух используются для окисления и разложения органического вещества, адсорбированного на активированном угле. Затем активированный уголь вынимают из реактора и промывают. Органическое вещество полностью разлагается, а активированный уголь возвращается в адсорбционную установку. Весь процесс завершается циклом.
Наилучшие условия регенерации активированного угля следующие: температура регенерации 230 °С, время регенерации 1 час, оксигенация PO 20,6 МПа, добавление угля 15 г, добавление воды 300 мл. Эффективность регенерации достигала 45±5%, а после 5 циклов регенерации эффективность регенерации снизилась всего на 3%.
Частичное окисление микропор поверхности активированного угля является основной причиной снижения эффективности регенерации. Эффективность регенерации активированного угля снижается, так как уголь частично окисляется. Основной причиной частичного окисления активированного угля является наличие кислорода в атмосфере регенерации.
Метод регенерации растворителя
Метод регенерации активированного угля с растворителем представляет собой процесс нарушения адсорбционного равновесия путем изменения температуры, значения pH растворителя и других условий для десорбции адсорбированного материала из активированного угля. Этот метод выгодно использует фазовое равновесие между активированным углем, растворителем и адсорбированным материалом. Изменяя температуру и значение рН растворителя, адсорбированный материал вынужден покидать активированный уголь и собираться в растворителе.
Преимущества метода регенерации с активированным углем в растворителе заключаются в том, что семестр регенерации короткий, эффективность адсорбции высока и он не вызывает вторичного загрязнения. Основные недостатки заключаются в том, что стоимость регенерации высока, процесс сложен, а общая стоимость очистки воды увеличивается.
Метод регенерации растворителя с активированным углем больше подходит для обратимой адсорбции, такой как адсорбция органических сточных вод с высокой концентрацией и низкой температурой кипения. Он более целенаправленный, часто растворитель может десорбировать только определенные загрязнители, в то время как процесс очистки воды от широкого спектра загрязнителей вариабелен, поэтому область применения конкретного растворителя узка.
Метод электрохимической регенерации
Электрохимический метод регенерации активированного угля представляет собой новый тип технологии регенерации активированного угля. В этом методе между двумя основными электродами засыпается активированный уголь, а в электролит добавляется электрическое поле постоянного тока. Под действием электрохимического окисления и восстановления органические вещества, адсорбированные на активированном угле, разлагаются или разлагаются, а активированный уголь регенерируется. Преимущество этого метода регенерации в том, что его можно провести за короткое время, а эффективность использования активированного угля повышается. Этот метод также более экологичен, чем другие методы регенерации, так как не производит никаких вредных побочных продуктов.
Активированный уголь поляризуется под действием электрического поля, при этом один конец становится анодом, а другой — катодом, образуя микроэлектролитическую ячейку.
Метод электрохимической регенерации активированным углем прост в эксплуатации, имеет высокую эффективность и низкое энергопотребление, а объект его очистки имеет меньше ограничений, а при идеальном процессе очистки можно избежать вторичного загрязнения.
Каталитический метод мокрого окисления
Традиционный метод мокрого окисления для регенерации активированного угля имеет относительно низкую эффективность, но большое потребление энергии. Основной причиной низкой эффективности регенерации является температура регенерации. Однако повышение температуры регенерации также увеличивает окисление поверхности активированного угля, что снижает эффективность регенерации.
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ ДЛЯ БЕСПЛАТНОЙ КОНСУЛЬТАЦИИ
Продукты и услуги KINTEK LAB SOLUTION получили признание клиентов по всему миру. Наши сотрудники будут рады помочь с любым вашим запросом. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и поговорите со специалистом по продукту, чтобы найти наиболее подходящее решение для ваших задач!
