【正文】 微波輻照時(shí)間、活性炭的吸附量等因素的關(guān)系。微波加熱技術(shù)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：(1加熱均勻，不需經(jīng)過(guò)中間媒體，微波場(chǎng)中元溫度梯度存在，故熱效率高；(2加熱速度快,只需常規(guī)方法的1/1001/10的時(shí)間就可以完成；(3改善勞動(dòng)環(huán)境和勞動(dòng)作業(yè)條件；(4由于微波能透入物料內(nèi)部進(jìn)行加熱，物料的升溫不依靠熱介質(zhì)由物料表面向里層傳熱，物料升溫速度快，且由于物料表面物質(zhì)的蒸發(fā)而使得物料表面溫度略低于內(nèi)部溫度，使得整個(gè)物料的溫度呈負(fù)的溫度梯度狀態(tài)(即內(nèi)部溫度高，外部溫，度低，與脫附時(shí)物料內(nèi)的濃度梯度的方向一致。雖然這些新興技術(shù)在工藝路線上還不成熟,目前尚無(wú)法投入工業(yè)使用。一些傳統(tǒng)的活性炭再生技術(shù)與工藝在近幾年有了新的改進(jìn)與突破。同濟(jì)大學(xué)水環(huán)境控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員正在開(kāi)展此方面的研究。再生溫度是影響再生效率的主要原因，但提高再生溫度會(huì)增加活性炭的表面氧化,從而降低再生效率。大多數(shù)導(dǎo)體能反射微波，所以在微波系統(tǒng)中，導(dǎo)體用來(lái)傳播和反射微波能量；而絕緣體則可以將微波部分反射或被穿透；所以其吸收微波的功率??；介質(zhì)的性能介于金屬和絕緣體之間，具有吸收、穿透和反射微波的性能，故在微波加熱系統(tǒng)中，被處理的物料通常是吸收微波能量的介質(zhì)即有耗介質(zhì)，或極性介質(zhì)。但是，在研究粉末活性炭濕式氧化再生時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，活性炭表面的氧化程度加強(qiáng)，使得活性炭中的孔系被氧化物堵塞，從而表現(xiàn)出再生效率下降的趨勢(shì)。結(jié)果表明，該方法可有效再生活性炭，并使出水的COD明顯下降。在溫度210℃、反應(yīng)1 %， mg由于濕式氧化高溫高壓條件較為苛刻，為此，人們考慮引入高效催化劑，采用催化濕式氧化法再生活性炭，以提高氧化反應(yīng)的效率。這種方法的再生系統(tǒng)附屬設(shè)施多，操作較麻煩。該技術(shù)具有投資少、能耗低、工藝操作簡(jiǎn)單、再生相對(duì)效率高、活性炭損失率低、過(guò)程無(wú)二次污染、對(duì)吸附性能影響小等特點(diǎn)，但該技術(shù)通常用于再生粉末活性炭，適宜處理毒性高，生物難降解的吸附質(zhì)。同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院以苯酚吸附等溫線為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)地研究了活性炭濕式氧化過(guò)程中的主要影響因素，并從理論上探討了其規(guī)律性，考察了飽和炭多次循環(huán)再生的可能性。Chrest及Chornet研究了濕式氧化活性炭再生過(guò)程的動(dòng)力學(xué)。濕式氧化再生活性炭技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新工藝，主要在美國(guó)和日本研究較多。本發(fā)明通過(guò)強(qiáng)化傳質(zhì)使活性炭流化，并利用電催化產(chǎn)生的強(qiáng)氧化物質(zhì)快速高效降解活性炭表面的有機(jī)污染物，從而提高再生效率?；钚蕴侩娀瘜W(xué)再生裝置包括殼體，在殼體的上、下部分別安裝有將殼體自上而下依次分成出水室，電化學(xué)反應(yīng)室和進(jìn)水室的第一水力分布板和第二水力分布板，在電化學(xué)反應(yīng)室的內(nèi)壁裝置陰極，中心設(shè)置陽(yáng)極。該方法操作方便且效率高、能耗低，其處理對(duì)象所受局限性較少。他們結(jié)合有關(guān)研究結(jié)果分析認(rèn)為，活性炭的電化學(xué)再生過(guò)程機(jī)理中包括電脫附，NaOH堿再生，NaClO化學(xué)氧化等過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電化學(xué)再生活性炭，具有較高的再生效率，可達(dá)到90%。該方法將活性炭填充在2個(gè)主電極之間，在電解液中，加以直流電場(chǎng)，活性炭在電場(chǎng)作用下極化，一端成陽(yáng)性，另一端呈陰性，形成微電解槽，在活性炭的陰極部位和陽(yáng)極部位可分別發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，吸附在活性炭上的有機(jī)物大部分因此而分解，小部分因電泳力的作用發(fā)生脫附。這種方法可使活性炭使用周期比通常的吸附周期延長(zhǎng)多倍，但使用一定時(shí)期后，被活性炭圖38 有機(jī)溶劑再生工藝流程吸附而難生物降解的那部分物質(zhì)仍將影響出水水質(zhì)。 采用藥劑洗脫的化學(xué)再生法，有時(shí)可從再生液中回收有用的物質(zhì)，再生操作可在吸附塔內(nèi)進(jìn)行，活性炭損耗較小，但再生不太徹底，微孔易堵塞，影響吸附性能的恢復(fù)率，多次再生后吸附性能明顯降低。再生工藝流程見(jiàn)圖38。吸附廢水中重金屬的炭也可用此法再生，這時(shí)再生藥劑使用HCl等。無(wú)機(jī)藥劑再生，是指用無(wú)機(jī)酸(硫酸、鹽酸 或堿(氫氧化鈉等藥劑使吸附質(zhì)脫除，又稱酸堿再生法。它的針對(duì)性較強(qiáng)，往往一種溶劑只能脫附某些污染物，而水處理過(guò)程中的污染物種類繁多，變化不定，因此，一種特定溶劑的應(yīng)用范圍較窄。南京化工大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)院張果金和周永璋等利用一種新型有機(jī)再生溶劑對(duì)印染廢水處理中的活性炭進(jìn)行再生；后者用苯、丙酮及甲醇等有機(jī)溶劑，萃取吸附在活性炭上的吸附質(zhì)。前者用無(wú)機(jī)酸(H2SOHCl等或堿(NaOH等作為再生溶劑。圖36 強(qiáng)制放電再生裝置溶劑再生法是利用活性炭、溶劑與被吸附質(zhì)三者之間的相平衡關(guān)系，通過(guò)改變溫度、溶劑的pH值等條件，打破吸附平衡，將吸附質(zhì)從活性炭上脫附下來(lái)。(3放電形成的紫外線，使炭粒間空氣中的氧有部分產(chǎn)生臭氧，對(duì)吸附物起放電氧化作用。放電再生所以具有卓越效果，在于放電過(guò)程中有下述功能：(1高溫使吸附的有機(jī)物迅速氣化、碳化。近年來(lái)放電高溫再生方法又有新的創(chuàng)新活性炭調(diào)頻放電脈動(dòng)再生裝置(專利號(hào) ，使放電高溫再生裝置效率更高，體積更小，再生量為100kg／h的再生爐子面尺寸僅為 m， m。圖34 連續(xù)式直接通電加熱再生裝置第4章 回轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)第5章炭再生評(píng)價(jià)第6章設(shè)計(jì)小結(jié)圖35二段式連續(xù)再生裝置國(guó)內(nèi)研制成功的活性炭強(qiáng)制放電再生方法及裝置已應(yīng)用在黃金礦山、熱電廠、啤酒、飲料、化工等行業(yè)的活性炭再生多年，其原理見(jiàn)圖36。碘吸附恢復(fù)率可達(dá)96％～98％，再生總損耗率為3％ 。h／kg 活性炭，干燥段由電加熱室將空氣加熱至200℃，而后熱空氣進(jìn)入流化床干燥器底部，將濕炭干燥1 h，使?jié)裉亢?干基由76％降至6％， kw/kg活性炭， m的直接通電加熱再生爐，停留時(shí)間14 min，完成焙燒、活化。h／kg活性炭。再生電耗1kW kW炭在爐內(nèi)停留6h，再生碘值恢復(fù)率94％96％，再生損耗率1％3％，采用蒸汽活化，日本此類再生爐有間歇式和連續(xù)式。 (3直接通電加熱再生裝置。輻射體一般是用碳化硅板加涂料，二者輻射波長(zhǎng)的匹配將直接影響加熱效率。(2遠(yuǎn)紅外線再生裝置。接觸時(shí)間在6min以上時(shí)，對(duì)人體的健康有損害。缺點(diǎn)是爐膛內(nèi)加熱不易均勻(微波能量吸收不均勻，有時(shí)產(chǎn)生炭燒結(jié)現(xiàn)象。用于干燥或加熱工藝的微波頻970MHz及2450MHz兩種。微波是由磁控管(或速調(diào)管通過(guò)電壓的周期性變動(dòng)而產(chǎn)生，使微波吸收體的內(nèi)部極性分子高速反復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱能。Ac高頻爐是以電子振蕩器使供電頻率增高，在線圈磁場(chǎng)感應(yīng)下產(chǎn)生渦流的熱場(chǎng),從而使活性炭獲得加熱再生的熱量。日本此類再生爐為全封閉結(jié)構(gòu)，爐體高6m，再生時(shí)間l6h，Ac。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)兩小時(shí)后,爐內(nèi)熱量反射回磁控管易造成磁控管損害。Ac。在產(chǎn)生微波過(guò)程中,磁控管本身消耗3040%的功率,缺點(diǎn)是微波輻射屏蔽困難，178。用于干燥或加熱工藝的微波頻率為970MHz及2450MHz兩種。使吸收體的內(nèi)部極性分子高速反復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱功能。此外，還有電阻式加熱回轉(zhuǎn)爐。炭再生損失約7％10％。由于活性炭在高溫氣體中流動(dòng)，炭粒之間相互的摩擦使粉化損失很大。多數(shù)是夜里把爐子密封起來(lái)，防止溫度下降，使第二天點(diǎn)火時(shí)溫度還能保持在600℃左右。 圖33移動(dòng)層爐流態(tài)化再生爐有內(nèi)燃式和外燃式兩種，有一段式或多段式。這種爐型構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便，再生損耗約5％。燃燒室內(nèi)設(shè)有燒嘴，將活性炭再生過(guò)程中所產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行燃燒。套管的內(nèi)管及外圖32多層爐管上都設(shè)置了通氣孔，充填在內(nèi)外管之間的活性炭，在向下移動(dòng)的過(guò)程中完成再生作業(yè)。移動(dòng)層爐又稱立式移動(dòng)再生爐如圖33。但是作為工業(yè)化應(yīng)用，再生目的首要是控制性能恢復(fù)率在一定范圍內(nèi)，使再生系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能處于最佳狀態(tài)。多層爐的特征是穩(wěn)定而連續(xù)性的運(yùn)轉(zhuǎn)，往往能連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)一年左右。多層爐又稱立式多段再生爐如圖32，或稱多層耙式爐，于1963年開(kāi)發(fā)成功，并廣泛應(yīng)用于各國(guó)活性炭企業(yè)。但由于活性炭在爐內(nèi)隨著回轉(zhuǎn)上升，到達(dá)某一位置后落下來(lái)，因此，活性炭的粉化損失相當(dāng)多，且隨著再生氣體排出爐體外的數(shù)量也多。回轉(zhuǎn)爐再生活性炭，爐體在回轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生的機(jī)械性故障很少，運(yùn)轉(zhuǎn)管理工作比較簡(jiǎn)單。內(nèi)熱式再生活性炭損耗大，外熱式效率較低。回轉(zhuǎn)爐與多層爐適用于大規(guī)模再生，設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝控制都與顆粒活性炭制造工藝中的活化工藝過(guò)程相似，而流態(tài)化爐再生設(shè)備是近年來(lái)出現(xiàn)的。 再生工藝設(shè)備 20世紀(jì)70年代中期，對(duì)活性炭加熱再生裝置的技術(shù)開(kāi)發(fā)取得很大進(jìn)展，各式各樣的再生爐在各個(gè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。濕活性炭脫水后還有4O％50％ 的水分，加熱爐溫至100150℃，炭粒中的水分開(kāi)始蒸發(fā)，同時(shí)部分低沸點(diǎn)有機(jī)物開(kāi)始揮發(fā)；隨著溫度升高至150700℃，多數(shù)有機(jī)物分別以揮發(fā)、分解、炭化的形式，從活性炭孔壁上消除；在活化操作中，溫度進(jìn)一步升至850℃，通水蒸氣、二氧化碳等氧化性氣體進(jìn)行活化反應(yīng)，生成的CO、COH2及氮的氧化物等從活性炭上分解脫附。使微孔表面得到清理，恢復(fù)其吸附性能。 3）活化階段,有機(jī)物經(jīng)高溫碳化后，有相當(dāng)部分碳化物殘留在