一种基于热活化过一硫酸盐的活性炭再生方法与流程

1.本发明涉及一种基于热活化过一硫酸盐的活性炭再生方法。


背景技术：

2.活性炭是一种良好的吸附剂，颗粒活性炭利用其丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中的有机物表现出良好的吸附效果，并且还能够有效去除水体中引起嗅味和色度的物质，从而改善水质口感。活性炭在使用一段时间后，孔隙逐渐被堵塞，吸附达到饱和，从而失去吸附作用，变成固体废物，需进行专业的处置。为了提高资源重复利用率，降低运营成本，提高环保需求，活性炭的再生具有重要意义。
3.活性炭的再生是以不破坏活性炭本身性质和结构为前提，利用生物法、物理法和化学法等一系列手段去除活性炭吸附的污染物，从而恢复活性炭的吸附能力。传统的活性炭再生法包括加热再生法、化学药剂再生法、生物再生法和电化学再生法，现有活性炭再生方法存在易造成二次污染、再生能耗成本高等问题。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明针对现有活性炭再生方法存在的问题，提供一种基于热活化过一硫酸盐的活性炭再生方法。
5.技术方案：本发明所述的基于热活化过一硫酸盐的活性炭再生方法，所述再生方法为：将待活化活性炭先进行干燥、热水洗脱处理后，再在搅拌条件下，将活性炭与活化剂于沸腾的水中进行反应，最后将经活化后的活性炭进行过滤、清洗、干燥得到再生的活性炭。
6.其中，活化剂为过一硫酸盐，活化剂的加入量为：对于每立方米的活性炭，加入总质量为200～400g的过一硫酸盐。
7.其中，加热温度为加热至水沸腾。
8.上述基于热活化过一硫酸盐的活性炭再生方法，具体包括如下步骤：
9.(1)将待活化的活性炭用清水浸泡，清洗直至出水澄清，将水洗后的活性炭过滤，自然晾干；
10.(2)将晾干后的活性炭进行干燥，干燥温度为80
±
10℃，干燥用于去除活性炭上吸附的挥发性有机物，并使活性炭为松散颗粒状；活性炭的粒径为2～3mm，易于团聚；
11.(3)将干燥后的活性炭分散于清水中，加热至水沸腾后搅拌20～25min，搅拌后用沸腾的热水冲洗活性炭并进行固液分离；将固液分离后的活性炭再分散于沸腾的热水中，搅拌20～25min后再用沸腾的热水冲洗活性炭表面并再次进行固液分离；
12.步骤(3)一方面能够将活性炭上掉落的细小的炭粉去除掉，一方面还能够将吸附在活性炭内的有机物用热水溶解出来去除掉；
13.(4)将过滤后的活性炭分散于清水中，搅拌并加热至水沸腾后，往活性炭分散液中加入过一硫酸盐，过一硫酸盐加入量为200～400g/m3活性炭；对于每一立方米活性炭，加入
过一硫酸盐的质量为200～400g；
14.过一硫酸盐投加量过少，会导致热活化后产生的活性自由基不够，不能充分实现活性炭的再生；投加量过多，过多的自由基会氧化活性炭，破坏碳结构；加入总量为200～400g/m3活性炭的过一硫酸盐是不会破坏活性炭结构的安全投加量范围；利用热活化的过一硫酸盐产生具有强氧化性的硫酸根自由基和羟基自由基，利用上述活性自由基灭活活性炭上附着的微生物并与活性炭上吸附的有机物进行氧化还原反应，从而实现活性炭上所吸附的有机物的矿化，将有机物矿化成无机c、n，从而实现活性炭的再生；
15.(5)将完成活化后的活性炭过滤，过滤后用清水洗涤2～3次，清洗后进行干燥即可。
16.其中，步骤(1)中，自然晾干至活性炭的含水率不高于45％。活性炭的含水率过高，会导致第二步骤中烘干时间过长，若活性炭的含水率太低，又会导致其后续分散在清水中时，不易吸水，浮在水面上，导致活化反应时间长。
17.其中，步骤(2)中，干燥时间为1h，干燥至活性炭的含水率＜8％。
18.其中，步骤(4)中，活性炭与清水的混合质量比为1：1。
19.其中，步骤(4)中，过一硫酸盐平均分成3次加入到活性炭分散液中，活化时间为1～2h。热活化过一硫酸盐会生成活性自由基，若一次性加入太多过一硫酸盐，会导致活性自由基本身的淬灭，一点一点往里面加入，如分三次加入能使溶液中不断生成活性自由基，减少自由基的相互清除，从而提高过一硫酸盐的转化率，提高活性炭的再生率。
20.其中，步骤(5)中，干燥温度为80
±
10℃。
21.有益效果：本发明活性炭再生方法解决了现有活性炭热再生法存在的再生能耗高、再生效率低且活性炭损失量大的缺陷，本发明活性炭再生方法采用逐步递进的方式(逐步递进的方式是指，先浸泡清洗去除活性炭表面吸附的易洗脱有机物，再用热水溶解去除溶解性有机物，最后用热活化的过一硫酸盐去除复杂难降解有机物)依次将活性炭上的各类有机物进行去除，并且不会造成活性炭的损失，也不会影响活性炭的强度，同时再生后的活性炭还具有高的吸附性能。
具体实施方式
22.实施例1
23.本发明基于热活化过一硫酸盐的活性炭再生方法，具体包括如下步骤：
24.(1)清洗：将某厂水处理用废弃后的活性炭用清水浸泡清洗，搅拌清洗至出水清澈停止，将水洗后的活性炭过滤，过滤后自然晾干，此时活性炭含水率为42.6％；
25.(2)干燥：将晾干后的活性炭置于鼓风干燥箱中干燥，干燥箱的温度为75℃，干燥后活性炭的含水率6.2％；
26.(3)低温热活化：将干燥后的活性炭置于搅拌池中，向搅拌池中加入清水，在100℃水温下搅拌20min，搅拌后再用100℃的清水冲洗活性炭表面后进行固液分离；将固液分离后的活性炭再次分散到100℃的清水中，搅拌20min后用100℃的清水冲洗活性炭表面，冲洗后过滤；
27.(4)过一硫酸盐活化：将过滤后的活性炭置于搅拌池中，往搅拌池中加入清水，得到活性炭分散液，搅拌并加热至100℃，活化温度100℃不仅提高了过一硫酸盐的活化程度，
产生大量活性自由基，也增加了活性自由基与有机物的反应速率，提高了矿化率；往活性炭分散液中平均分三次加入过一硫酸盐，每立方米活性炭中总计加入200g过一硫酸盐，再生时间为1h；
28.(5)干燥：将完成活化后的活性炭过滤，再将过滤后的活性炭用清水洗涤2次，将清洗后的活性炭置于鼓风干燥机中干燥，干燥温度为70℃，干燥后得到的活性炭吸附性能恢复至新炭的85％以上，最后将干燥后的活性炭打包储存。
29.实施例1活化后活性炭再生得率(即再生后的活性炭质量比再生前活性炭质量*100％)为90％，将实施例1活化后的活性炭用球磨机研磨发现，采用本发明活化方法的活性炭强度与活化前一致，强度没有受到影响。
30.实施例2
31.(1)清洗：将某厂水处理用废弃后的活性炭用清水浸泡清洗，搅拌清洗至出水清澈停止，将水洗后的活性炭过滤，过滤后自然晾干，此时活性炭含水率为43.7％；
32.(2)干燥：将晾干后的活性炭置于鼓风干燥箱中干燥，干燥箱的温度为90℃，干燥后活性炭的含水率5.4％；
33.(3)低温热活化：将干燥后的活性炭置于搅拌池中，向搅拌池中加入清水，在100℃水温下搅拌25min，搅拌后再用100℃的清水冲洗活性炭表面后进行固液分离；将固液分离后的活性炭再次分散到100℃的清水中，搅拌25min后用100℃的清水冲洗活性炭表面，冲洗后过滤；
34.(4)过一硫酸盐活化：将过滤后的活性炭置于搅拌池中，往搅拌池中加入清水，得到活性炭分散液，搅拌并加热至100℃；往活性炭分散液中平均分三次加入过一硫酸盐，每立方米活性炭中总计加入400g过一硫酸盐，再生时间为1.5h；
35.(5)干燥：将完成活化后的活性炭过滤，再将过滤后的活性炭用清水洗涤2次，将清洗后的活性炭置于鼓风干燥机中干燥，干燥温度为90℃，干燥后得到的活性炭吸附性能恢复至新炭的87％以上，最后将干燥后的活性炭打包储存。
36.实施例2活化后活性炭再生得率(即再生后的活性炭质量比再生前活性炭质量*100％)为93％，将实施例2活化后的活性炭用球磨机研磨发现，采用本发明活化方法的活性炭强度与活化前一致，强度没有受到影响。
37.对比实施例1
38.(1)清洗：将某厂水处理用废弃后的活性炭用清水浸泡清洗，搅拌清洗至出水清澈停止，将水洗后的活性炭过滤，过滤后自然晾干，此时活性炭含水率为55％；
39.(2)干燥：将晾干后的活性炭置于鼓风干燥箱中干燥，干燥箱的温度为75℃，干燥后活性炭的含水率7.2％；
40.(3)低温热活化：将干燥后的活性炭置于搅拌池中，向搅拌池中加入清水，在100℃水温下搅拌25min，搅拌后再用100℃的清水冲洗活性炭表面后进行固液分离；将固液分离后的活性炭再次分散到100℃的清水中，搅拌25min后用100℃的清水冲洗活性炭表面，冲洗后过滤；
41.(4)过一硫酸盐活化：将过滤后的活性炭置于搅拌池中，往搅拌池中加入清水，得到活性炭分散液，搅拌并加热至50℃；往活性炭分散液中平均分三次加入过一硫酸盐，每立方米活性炭中总计加入150g过一硫酸盐，再生时间为0.5h；
42.(5)干燥：将完成活化后的活性炭过滤，再将过滤后的活性炭用清水洗涤2次，将清洗后的活性炭置于鼓风干燥机中干燥，干燥温度为90℃，干燥后得到的活性炭吸附性能恢复至新炭的42％左右。
43.对比实施例1中，过一硫酸盐投加量较少，不能产生足够的活性自由基依附在活性炭上充分去除有机物；活化温度低，活性炭再生率受到抑制，同时活化时间短，过一硫酸盐没有足够的反应时间充分被热活化，导致过一硫酸盐转化率较低，活性自由基生成率较低，从而降低废弃活性炭的再生率。