一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统及方法与流程

1.本发明属于脱硫活性炭再生技术领域，具体涉及一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统及方法。


背景技术：

2.活性炭因其成本低、处理效果好和工艺设备简单等优点被广泛使用于废水和废气的净化处理，如吸附水中染料或用于脱除高炉煤气中的硫化物。但受活性炭比表面积和孔容限制，待其吸附量达到饱和后处理效果便大幅度下降。若直接处理这些废弃的活性炭，或则需要较大的填埋场地进行填埋处理，或则通过焚烧的方式进行处理，既造成了资源的浪费，又对大气环境造成严重的污染，还需要支付高昂的费用。因此，具有经济价值和环保友好的再生技术应用则存在较为明显的优势与意义，即通过再生手段释放活性炭表面被污染物占据的孔道，重新恢复其吸附能力。
3.工艺上常用的活性炭再生方法有热再生法、溶剂法等。热再生法是指在高温和一定气体氛围条件下处理废弃活性炭，如公开号为cn201711361255的中国专利文件，公开了一种活性炭再生装置及其再生方法，并对热再生法以及相关设备进行了介绍。热再生法具有再生效率高、时间短、对吸附质有普适性等优点，但费用高、炭损较大，且大多是把废弃活性炭中吸附的物质强行取代或者释放出来，并没有降解去除，容易产生有害气体。溶剂法则是指将废弃活性炭浸泡在特定溶液中进行再生的方法，常用的溶剂包括无机溶剂(盐酸、氢氧化钠溶液等)和有机溶剂(苯、甲醇等)，其优点在于再生过程可通过回收废液回收有用物质且炭损小，但再生效率低、产生大量废水、活性炭易受药剂腐蚀。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于解决上述再生方法中的缺陷，提供一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统及方法。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统，包括活性炭再生塔、微波发生器以及用于向活性炭再生塔内喷淋溶液的喷淋装置，所述微波发生器设于活性炭再生塔上；所述活性炭再生塔上还连接有吹扫管路、排水管路、尾气排放管路。
7.进一步，所述喷淋装置包括双氧水储存罐、重铬酸钾储存罐以及若干个喷嘴，所述喷嘴设于活性炭再生塔的顶部，所述喷嘴通过管道分别与所述双氧水储存罐、重铬酸钾储存罐连通；所述喷嘴与双氧水储存罐、重铬酸钾储存罐之间的连接管道上均设有调节阀、切断阀。
8.进一步，所述吹扫管路、排水管路、尾气排放管路上均设有切断阀，所述吹扫管路与尾气排放管路上均还设有风阀。
9.进一步，所述微波发生器的输出功率为250～1000w且连续可调，发射时间为0～9999min且连续可调。
10.一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生方法，采用上述的利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统，包括如下步骤：
11.1)获取需再生活性炭的重量，并根据重量设置微波发生器的加热参数；同时将设定浓度的双氧水加入双氧水储存罐中；
12.2)根据需再生的活性炭的重量，预先设置好微波发生器所需输出功率与发射时间；
13.3)关闭吹扫管路、排水管路、尾气排放管路，开启微波发生器，对活性炭进行加热；加热到设定温度后，打开双氧水储存罐，并通过调节阀控制双氧水的流量，通过喷嘴向活性炭再生塔中进行双氧水喷淋，利用双氧水氧化单质硫，去除活性炭中吸附的硫；
14.4)待发射时间结束后，关闭微波发生器与喷淋装置，打开排水管路，将产生的溶液排出；
15.5)打开重铬酸钾储存罐，通过喷嘴向活性炭再生塔内通入重铬酸钾溶液，除去残留在活性炭上的单质硫，并使活性炭吸附铬元素；再打开排水管路，将产生的溶液排出；
16.6)待溶液排净后，关闭排水管路，打开吹扫管路、尾气排放管路，通过吹扫管路向活性炭再生塔内吹入惰性气体，进行吹扫，将活性炭再生塔内的残留气体从尾气排放管路排出，活性炭再生完成。
17.进一步，所述双氧水储存罐中的双氧水溶液浓度为1～30％。
18.进一步，所述微波发生器的发射时间与活性炭重量之比为0.5:1～2:1，并控制活性炭的温度为80～600℃；其中，发射时间单位为分钟，活性炭质量单位为克。
19.进一步，所述惰性气体为氮气或氩气。
20.进一步，控制所述惰性气体流量为1～5l/min，其吹扫时间与活性炭重量之比为1:1～5:1；其中，吹扫时间单位为分钟，活性炭质量单位为克。
21.进一步，所述活性炭为煤质活性炭、生物质活性炭、木质活性炭中的一种或多种混合物。
22.本发明的有益效果在于：
23.1)本发明实现了废弃脱硫活性炭的快速再生，且再生后活性炭硫容恢复率高，活性炭机械磨损小，双氧水及微波发生运行成本低，废液可回收利用。
24.2)本发明中再生塔可采用固定床或移动床工艺，塔内无动设备，脱硫催化剂破损小。
25.3)本发明中先用过氧化氢溶液进行脱硫处理，在微波辐射和双氧水共同存在的条件下，可产生大量羟基自由基，进而氧化活性炭中吸附的硫单质使之生成硫酸根；再通入重铬酸钾溶液，重铬酸钾一方面可以去除活性炭上未处理完的硫单质；另一方面，活性炭是用于脱除硫化物的，残留在活性炭上的铬元素能够参与到活性炭再生后的脱硫过程，起到催化作用，增加活性炭的脱硫效率。
26.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
27.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
28.图1为本发明中利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统示意图；
29.附图标记：1
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活性炭再生塔；2
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微波发生器；3
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喷淋装置；4
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吹扫管路；5
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风阀；6
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切断阀；7
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调节阀；8
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切断阀；9
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双氧水储存罐；10
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排水管路；11
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切断阀；12
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尾气排放管路；13
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风阀；14
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切断阀；15
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调节阀；16
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切断阀；17
‑
重铬酸钾储存罐。
具体实施方式
30.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
32.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
33.实施例1
34.请参阅图1，为一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统，包括活性炭再生塔1、微波发生器2以及用于向活性炭再生塔1内喷淋溶液的喷淋装置3，微波发生器2安装在活性炭再生塔1侧壁上；活性炭再生塔1上还连接有吹扫管路4、排水管路10、尾气排放管路12。
35.其中，喷淋装置3包括双氧水储存罐9、重铬酸钾储存罐17以及若干个喷嘴，喷嘴安装在活性炭再生塔1的顶部，喷嘴通过管道分别与双氧水储存罐9、重铬酸钾储存罐17连通；喷嘴与双氧水储存罐9、重铬酸钾储存罐17之间的连接管道上均安装有调节阀7、切断阀8和调节阀15、切断阀16。
36.其中，吹扫管路4上安装有切断阀6，排水管路10上安装有切断阀11，尾气排放管路12上安装有切断阀14，吹扫管路4上还安装有风阀5，尾气排放管路12上还安装有风阀13。
37.微波发生器2的输出功率为250～1000w且连续可调，发射时间为0～9999min且连续可调。
38.一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生方法，采用上述的利用微波耦合双氧
水的脱硫活性炭再生系统，包括如下步骤：
39.1)获取需再生活性炭的重量，并根据重量设置微波发生器2的加热参数；同时将设定浓度的双氧水加入双氧水储存罐9中；
40.2)根据需再生的活性炭的重量，预先设置好微波发生器2所需输出功率与发射时间；
41.3)关闭吹扫管路4、排水管路10、尾气排放管路12，开启微波发生器2，对活性炭进行加热；加热到设定温度后，打开双氧水储存罐9，并通过调节阀7控制双氧水的流量，通过喷嘴向活性炭再生塔1中进行双氧水喷淋，利用双氧水氧化单质硫，去除活性炭中吸附的硫；
42.4)待发射时间结束后，关闭微波发生器2与喷淋装置3，打开排水管路10，将产生的溶液排出；
43.5)打开重铬酸钾储存罐17，并通过调节阀15控制重铬酸钾溶液的流量，通过喷嘴向活性炭再生塔1内通入重铬酸钾溶液，除去残留在活性炭上的单质硫，并使活性炭吸附铬元素；再打开排水管路10，将产生的溶液排出；
44.6)待溶液排净后，关闭排水管路10，打开吹扫管路4、尾气排放管路12，通过吹扫管路4向活性炭再生塔1内吹入氮气或氩气，进行吹扫，控制惰性气体流量为1～5l/min，其吹扫时间与活性炭重量之比为1:1～5:1；其中，吹扫时间单位为分钟，活性炭质量单位为克；将活性炭再生塔1内的残留气体从尾气排放管路12排出，活性炭再生完成。
45.其中，需脱硫活性炭重量为100g，装入活性炭再生塔，设置微波发生时间为60min，输出功率为800w，控制活性炭的温度为80℃，双氧水浓度为10％，对废脱硫活性炭进行再生处理。
46.实施例2
47.本实施例与实施例1的区别在于，需脱硫活性炭的重量为100g，装入活性炭再生塔，设置微波发生时间为120min，输出功率为600w，控制活性炭的温度为200℃；双氧水浓度为20％，对废脱硫活性炭进行再生处理。
48.将实施例1与实施例2中获得的再生活性炭进行饱和硫容测定，其中，实施例1中再生活性炭的饱和硫容达150mg/g，达到原饱和硫容的42.9％；实施例2中再生活性炭的饱和硫容达188mg/g，达到原饱和硫容的53.7％。
49.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。