¿Alguien conoce una buena manera de lidiar con la humedad en el carbón activado?

La reducción del carbón activado, también conocida como regeneración (o activación) del carbón activado, se refiere al uso de métodos físicos o químicos para eliminar los protones adsorbidos en los microporos del carbón activado sin destruir la estructura original del carbón activado. Y restaurar el rendimiento de adsorción permite su reutilización.

1 Varios métodos de regeneración con carbón activado

1.1 Método químico de elución del agente

Para adsorbatos orgánicos con alta concentración y bajo punto de ebullición, el primer paso es Considere la regeneración química.

(1) Regeneración de agentes inorgánicos. Se refiere al uso de ácidos inorgánicos (ácido sulfúrico, ácido clorhídrico) o álcalis (hidróxido de sodio) y otros agentes para eliminar el adsorbato, también conocido como método de regeneración ácido-base. Por ejemplo, el fenol de alta concentración que absorbe carbono se lava con una solución de hidróxido de sodio y el fenol desorbido se recupera en forma de sal de fenol de sodio. El flujo del proceso de regeneración se muestra en la Figura 1. Con este método también se puede regenerar el carbono que absorbe metales pesados ​​en las aguas residuales. En este caso, el agente regenerador utiliza HCl, etc.

(2) Regeneración de disolventes orgánicos. Utilice 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 que absorbe altas concentraciones de fenol también se puede regenerar con disolventes orgánicos. El carbón saturado tratado con carbón activado procedente de las aguas residuales del lavado de gases de las plantas de coque también se puede regenerar con disolventes orgánicos.

El método de regeneración química mediante elución química a veces puede recuperar sustancias útiles del líquido de regeneración. La operación de regeneración se puede llevar a cabo en la torre de adsorción. La pérdida de carbón activado es pequeña, pero la regeneración no es completa. los microporos son fáciles de obstruir y afectan la tasa de recuperación del rendimiento de la adsorción, y el rendimiento de la adsorción se reduce significativamente después de múltiples regeneraciones.

1.2 Método de regeneración biológica

Utilice cepas de bacterias domesticadas y cultivadas para tratar el carbón activado fallido, de modo que la materia orgánica adsorbida en el carbón activado se degrade y se oxide en C02 y H20. Restaurando su rendimiento de adsorción, este método de usar microorganismos para regenerar carbono saturado solo es aplicable al carbono saturado que adsorbe materia orgánica que los microorganismos descomponen fácilmente, y la reacción de descomposición debe ser completa, es decir, la materia orgánica eventualmente se descompone en C02. y H20, de lo contrario podría 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 se han aprovechado 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 buen portador para la agregación, reproducción y crecimiento de microorganismos. para ejercer simultáneamente el efecto de adsorción del carbón activado y la biodegradación de microorganismos en condiciones adecuadas. Esta tecnología sinérgica de tratamiento de agua se llama Carbón Activado Biológico (BAC). Este método puede extender la vida útil del carbón activado muchas veces más que el ciclo de adsorción habitual, pero después de un cierto período de uso, la parte de las sustancias que son adsorbidas por el carbón activado y difíciles de biodegradar aún afectarán la calidad del efluente. . Por lo tanto, en la operación de tratamiento avanzado de agua potable, será difícil garantizar la calidad del agua efluente si el ciclo de adsorción del carbón activado es demasiado largo y es necesario el reemplazo regular del carbón activado.

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 temperatura de la suspensión de carbono saturado adsorbido se eleva a 200~250 ℃ y se introduce aire para presurizarla a (300~700). 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 adsorbatos altamente tóxicos y biodegradables. La temperatura y presión deben determinarse de acuerdo con las características del adsorbato, porque esto afecta directamente la tasa de recuperación del rendimiento de adsorción del carbón y la pérdida del carbón. Este método de regeneración tiene muchas instalaciones auxiliares en el sistema de regeneración, por lo que la operación es problemática.

1.4 Método de oxidación electrolítica

Utiliza la nueva ecología [O], [C1] y otros oxidantes fuertes generados durante la electrólisis 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.

El electrodo de grafito insoluble tiene desventajas como gran volumen, alta resistencia y alto consumo de energía, por lo que aún 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 descompone y desorbe durante el proceso de calentamiento, la regeneración por calentamiento se divide en regeneración por calentamiento a baja temperatura y calefacción a alta temperatura. regeneración.

(1) Método de regeneración de calefacción a baja temperatura. Para el carbono saturado que adsorbe hidrocarburos de bajo peso molecular y materia orgánica aromática con puntos de ebullición bajos, generalmente se utiliza la extracción con vapor de 100 a 200 °C para regenerar el carbono. La regeneración se puede llevar a cabo en la torre de adsorción. El vapor orgánico desorbido puede reciclarse después de la condensación. Comúnmente utilizado para la regeneración de carbón activado 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 las industrias de cerveza y bebidas.

(2) Método de regeneración de calefacción a alta temperatura. En el tratamiento de agua, el carbón activado adsorbe principalmente materia orgánica descompuesta térmicamente y difícil de desorber, y el ciclo de adsorción es largo. El método de regeneración por calentamiento a alta temperatura generalmente utiliza calentamiento a alta temperatura 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, los métodos de calentamiento a alta temperatura se utilizan comúnmente para regenerar el carbón activado utilizado para el tratamiento del 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 humedad del 50% al 86% se calienta a una temperatura de 100-150°C para evaporar el agua adsorbida en las partículas de carbón y, al mismo tiempo, también se volatiliza parte de la materia orgánica de bajo punto de ebullición. El calor consumido durante 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°C. 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 entre el 60% y el 85%.

(3) Etapa de activación. Después de carbonizar la materia orgánica a alta temperatura, una parte considerable del carburo permanece en los microporos del carbón activado. En este momento, el carburo debe sufrir una reacción de gasificación con gases oxidantes como vapor de agua y dióxido de carbono, de modo que el carburo restante pueda gasificarse en CO2, CO y otros gases a aproximadamente 850°C. Limpia la superficie microporosa y restaura su rendimiento de adsorción.

La fórmula de reacción entre los carburos residuales y el gas oxidante es la siguiente:

C O2 → CO2 ↑

C H2O → CO ↑ H2 ↑

C CO2 → 2CO ↑

Durante el proceso de regeneración a alta temperatura, el oxígeno tiene una gran influencia en la matriz del carbón activado, por lo que debe operarse en condiciones de presión ligeramente positiva. Un exceso de oxígeno hará que el carbón activado se queme y se convierta en cenizas, mientras que un nivel demasiado bajo de oxígeno afectará la temperatura del horno y el efecto de regeneración. Por lo tanto, el oxígeno debe controlarse estrictamente en un horno de regeneración de calefacción general a alta temperatura. El contenido de oxígeno residual es inferior al 1%, el contenido de CO es aproximadamente del 2,5% y la cantidad de inyección de vapor de agua es de 0,2 a 1 kg/kg de carbón activado. (determinado 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. , equipamiento e inversión básica , La complejidad y simplicidad de operación, gestión y mantenimiento.

Además, lo que hay que solucionar adecuadamente en cualquier dispositivo de regeneración de calefacción a alta temperatura con carbón activado es evitar que las partículas de carbón se peguen entre sí, sintericen formando bloques, provoquen incendios locales o bloqueen los canales, e incluso provocando la parálisis de la operación.