¿Se pueden volver a eliminar del carbón las cosas adsorbidas por el carbón?
1 Varios métodos de regeneración de carbón activado
1.1 Método químico de elución del reactivo
Para adsorbentes orgánicos de alta concentración y bajo punto de ebullición, la química primero debe considerarse regeneración.
(1) Regeneración de reactivos inorgánicos. Se refiere al uso de ácido inorgánico (ácido sulfúrico, ácido clorhídrico) o álcali (hidróxido de sodio) para eliminar el adsorbato, también conocido como método de regeneración ácido-base. Por ejemplo, el carbono adsorbido con una alta concentración de fenol se lava con una solución de hidróxido de sodio y el fenol desorbido se recupera en forma de fenóxido de sodio. El flujo del proceso de regeneración se muestra en la Figura 1. El carbono que adsorbe los metales pesados en las aguas residuales también se puede regenerar mediante este método. En este momento, se utiliza HCl como regenerante.
(2) Regeneración de disolventes orgánicos. Se utilizan disolventes orgánicos como benceno, acetona y metanol para extraer el adsorbato adsorbido en el carbón activado. El flujo del proceso de regeneración se muestra en la Figura 2. Por ejemplo, el carbono adsorbido con altas concentraciones de fenol también se puede regenerar utilizando disolventes orgánicos. El carbón saturado después del tratamiento con carbón activado en las aguas residuales del lavado de gases de las plantas de coquización también se puede regenerar con disolventes orgánicos.
La regeneración química mediante elución química a veces puede recuperar sustancias útiles del líquido de regeneración, y la operación de regeneración se puede realizar en una torre de adsorción. La pérdida de carbón activado es pequeña, pero la regeneración no es completa y los microporos se bloquean fácilmente, lo que afecta la velocidad de recuperación del rendimiento de la adsorción. El rendimiento de la adsorción cae significativamente después de la regeneración repetida.
1.2 Método de regeneración biológica
Utilice cepas bacterianas domesticadas para tratar el carbón activado fallido, de modo que la materia orgánica adsorbida en el carbón activado se degrade y se oxide en CO2 y H2O, y su adsorción. se restablece el rendimiento. Este método de regeneración microbiana de carbono saturado solo es adecuado para adsorber carbono saturado de materia orgánica que los microorganismos descomponen fácilmente, y la reacción de descomposición debe ser completa, es decir, la materia orgánica eventualmente se descompone en CO2 y H2O, de lo contrario puede ser reabsorbido por el carbón activado. Si el agua tratada contiene materia orgánica difícil de biodegradar o desorber, el efecto de regeneración biológica se verá afectado.
El proceso de prueba de regeneración biológica se muestra en la Figura 3. Durante la prueba de adsorción, se operaron cuatro columnas en serie y durante la operación de regeneración, se operaron cuatro columnas en paralelo.
En los últimos años, las fuertes características de adsorción del carbón activado para la materia orgánica y el oxígeno disuelto en el agua, y la superficie del carbón activado como un buen portador para la agregación, reproducción y crecimiento microbiano, se han utilizado bajo condiciones apropiadas. condiciones para ejercer simultáneamente el efecto de adsorción del carbón activado y la biodegradación microbiana. Esta tecnología colaborativa de tratamiento de agua se llama carbón biológicamente activado (BAC). Este método puede prolongar la vida útil del carbón activado muchas veces en comparación con el período de adsorción habitual, pero después de un cierto período de uso, las sustancias difíciles de biodegradar adsorbidas por el carbón activado seguirán afectando la calidad del efluente. Por lo tanto, en la operación de tratamiento avanzado de agua potable, si el ciclo de adsorción del carbón activado es demasiado largo, será difícil garantizar la calidad del agua efluente y el carbón activado deberá reemplazarse periódicamente.
1.3 Método de oxidación húmeda
Este método de regeneración se suele utilizar para regenerar carbón activado en polvo, como el carbón en polvo añadido para mejorar la capacidad de procesamiento del tanque de aireación. La suspensión de carbón saturado se calienta a 200 ~ 250 °C y se introduce aire para presurizarla a (300 ~ 700) x 104p. La materia orgánica adsorbida por el carbón activado en la torre de reacción se oxida y se descompone a altas temperaturas y altas temperaturas. presión, para que el carbón activado pueda ser regenerado. Una vez que el intercambiador de calor enfría el carbón regenerado, se envía al tanque de almacenamiento de carbón para su reutilización. Las cenizas después de la carbonización de la materia orgánica se acumulan en el fondo del reactor y se descargan periódicamente.
El método de oxidación húmeda es adecuado para el tratamiento de adsorbentes altamente tóxicos y difíciles de biodegradar. La temperatura y la presión deben determinarse de acuerdo con las características del adsorbato, porque afecta directamente la velocidad de recuperación del rendimiento de adsorción del carbón y la pérdida del carbón. El sistema de regeneración de este método de regeneración tiene muchas instalaciones auxiliares y es problemático de operar.
1.4 Método de oxidación electrolítica
Los oxidantes fuertes como el [O] y el [C1] generados durante el proceso de electrólisis se utilizan para oxidar y descomponer la materia orgánica adsorbida por el carbón activado. Sin embargo, en el funcionamiento real, existen problemas como la corrosión de los electrodos metálicos, la pasivación y la obstrucción de flóculos. Sin embargo, el electrodo de grafito insoluble tiene desventajas como gran volumen, alta resistencia y alto consumo de energía, por lo que no se ha utilizado en la práctica.
1.5 Método de regeneración por calentamiento
Según las diferentes temperaturas a las que la materia orgánica se disocia y desorbe durante el proceso de calentamiento, la regeneración por calentamiento se puede dividir en regeneración por calentamiento a baja temperatura y regeneración por calentamiento a alta temperatura. regeneración de calefacción.
(1) Método de regeneración de calefacción a baja temperatura.
Para el carbono saturado que adsorbe hidrocarburos de bajo peso molecular y materia orgánica aromática de bajo punto de ebullición, generalmente se utiliza vapor a una temperatura de 100 a 200 °C para extraer el carbono y regenerarlo, lo que se puede hacer en una torre de adsorción. El vapor orgánico desorbido puede reciclarse después de la condensación. La regeneración con carbón activado se utiliza a menudo para la adsorción de gases. El método de extracción con vapor también se utiliza para la regeneración de carbón activado saturado en el pretratamiento de agua de proceso en la industria de la cerveza y las bebidas.
(2) Método de regeneración de calefacción a alta temperatura. En el tratamiento de agua, la mayor parte de la materia orgánica adsorbida por el carbón activado se descompone térmicamente, lo que es difícil de desorber y tiene un ciclo de adsorción largo. El método de regeneración por calentamiento a alta temperatura generalmente calienta a 850 °C para carbonizar y activar la materia orgánica adsorbida en el carbón activado para lograr el propósito de la regeneración. La tasa de recuperación de la adsorción es alta y el efecto de regeneración es estable. Por lo tanto, el método de calentamiento a alta temperatura se usa ampliamente para la regeneración de carbón activado para el tratamiento de agua.
Todo el proceso de calentamiento y regeneración del carbón activado deshidratado pasa generalmente por las siguientes tres etapas.
(1) Etapa de secado. El carbón húmedo con un contenido de agua del 50 % al 86 % se calienta a una temperatura de 100 a 150 °C para evaporar el agua adsorbida en las partículas de carbón y volatilizar parte de la materia orgánica de bajo punto de ebullición. El calor consumido en esta etapa supone entre el 50% y el 70% del consumo energético total de todo el proceso de regeneración.
(2) Etapa de tostado, o etapa de carbonización. El carbón granular se calienta a 150 ~ 700 ℃. A medida que aumenta la temperatura, diferentes compuestos orgánicos se eliminan de la matriz del carbón activado en forma de volatilización, descomposición, carbonización y oxidación respectivamente. Generalmente en esta etapa, la tasa de recuperación por adsorción del carbón regenerado ha alcanzado el 60% ~ 85%.
(3)Etapa de activación. Después de la carbonización a alta temperatura de la materia orgánica, una parte considerable del carburo permanece en los microporos del carbón activado. En este momento, es necesario vaporizar el carburo con gases oxidantes como vapor de agua y dióxido de carbono, de modo que el carburo restante pueda vaporizarse en gases como CO2 y CO a aproximadamente 850°C. Se limpia la superficie microporosa y se restablecen sus propiedades de adsorción.
La fórmula de reacción del carburo residual y el gas oxidante es la siguiente:
C + O2 → CO2 ↑
C + H2O → CO ↑+H2 ↑
Carbono + dióxido de carbono → dióxido de carbono
Durante el proceso de regeneración a alta temperatura, el oxígeno tiene una gran influencia en la matriz del carbón activado y debe operarse en condiciones de presión ligeramente positiva. Demasiado oxígeno quemará el carbón activado y muy poco oxígeno afectará la temperatura del horno y el efecto de regeneración. Por lo tanto, el horno general de regeneración de calefacción a alta temperatura debe controlar estrictamente el oxígeno, el oxígeno residual es inferior al 1%, el contenido de CO es aproximadamente el 2,5% y la cantidad de inyección de vapor es de 0,2-1 kg/kg de carbón activado (determinado según según el tipo de horno).
Las ventajas y desventajas de los equipos de regeneración con carbón activado se reflejan principalmente en: tasa de recuperación por adsorción, tasa de pérdida de carbono, resistencia, consumo de energía, consumo de material auxiliar, temperatura de regeneración, tiempo de regeneración, impacto en el cuerpo humano y el medio ambiente. , equipos e inversión básica, la complejidad de la gestión de operaciones y mantenimiento.
Además, cualquier dispositivo de regeneración de calefacción de alta temperatura con carbón activado debe resolverse adecuadamente para evitar que las partículas de carbón se adhieran entre sí y se sintericen formando bloques, provocando incendios locales o bloqueando canales, o incluso provocando su funcionamiento. parálisis.