微波法再生工業(yè)廢活性炭的除油性能研究

楊聲全

摘 要：活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含炭的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成，具有孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、選擇性吸附性能強(qiáng)等特性[1]，在一定的條件下，可對(duì)液相或氣相中的某一種或某一類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行有效吸附[1]。自1911年奧地利的Fanto公司和荷蘭Norit公司首先生產(chǎn)出糖業(yè)脫色用粉狀活性炭以來(lái)，活性炭作為一種高效吸附劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等各行各業(yè)，成為人們現(xiàn)今生活中一種不可或缺的吸附材料。

然而時(shí)至今日，隨著活性炭的廣泛應(yīng)用，廢棄活性炭的處置已經(jīng)逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，由于其特定的吸附性能，即便解析后產(chǎn)生的廢棄活性炭仍然會(huì)夾帶部分吸附殘余物，處置要求、成本隨著環(huán)保要求的提升也在不斷提高。同時(shí)由于活性炭本身價(jià)格較為昂貴、活性炭的吸附能力有限等原因[2]，大量使用活性炭對(duì)企業(yè)成本不可避免的帶來(lái)了較大壓力。

為提高使用效率，人們通過(guò)多方面研究了活性炭的再生方式，以求盡可能的消除、減輕廢棄活性炭帶來(lái)的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。目前根據(jù)活性炭吸附的特性開(kāi)發(fā)出了一系列再生方法，如濕式氧化法、臭氧法、溶劑法、熱再生法等。

微波法是屬于熱再生法中的高溫再生法，是目前工業(yè)應(yīng)用最成熟、最廣泛的一種方法，微波是指頻率在3×106～3×109Hz之間的電磁波，當(dāng)其遇到不同材料時(shí)，依材料性質(zhì)不同會(huì)產(chǎn)生反射、吸收、穿透現(xiàn)象，微波能夠被這些材料中的物質(zhì)吸收，產(chǎn)生非常有效的即時(shí)深層加熱作用（內(nèi)加熱）[3]，因此其在處理吸附物為熱分解型和難脫附型物質(zhì)方面具有極好的效果。

廣西某大型鎳鈷冶煉企業(yè)采用微波法對(duì)車(chē)間產(chǎn)生的除油后廢活性炭進(jìn)行了再生，本文通過(guò)試驗(yàn)對(duì)再生后活性炭與新活性炭的除油性能進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果表明經(jīng)微波法再生后活性炭吸附性能得到較好的恢復(fù)，碘吸附值較新活性炭略有下降，實(shí)際吸附效果基本一致。此外由于再生后活性炭粒度受到一定破壞，分布較新活性炭趨于減小，主要體現(xiàn)在在>1mm部分活性炭，廢棄活性炭>1mm部分炭占比8.1%，新活性炭>1mm部分炭占比32.5%。在常壓吸附過(guò)程中，由于粒度的分布不同的原因，也引起了再生活性炭與新活性炭間存在吸附效果上的略微差異，同等溶液體積過(guò)濾速度下，再生炭吸附效果約為新炭的1.08倍。

關(guān)鍵詞：再生;活性炭;除油性能

1 前言

廣西某大型冶煉企業(yè)萃取車(chē)間采用的除油工藝為：萃余液→超聲波除油→纖維除油→活性炭除油→除油后液，除油后液含油量控制<2mg/L。企業(yè)在活性炭除油工序中，使用的活性炭均為新購(gòu)買(mǎi)的活性炭，一次性使用后變成廢棄活性炭，每年產(chǎn)生廢棄活性炭約500t，活性炭購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用約為500萬(wàn)元，此外廢棄活性炭的處置也給企業(yè)環(huán)保造成一定影響，需要花費(fèi)大量的資金對(duì)廢棄活性炭進(jìn)行無(wú)害化處理。

基于上述情況，該企業(yè)組織開(kāi)展了關(guān)于活性炭再生的研究工作，經(jīng)過(guò)與其他研究機(jī)構(gòu)合作研發(fā)，開(kāi)發(fā)出針對(duì)該企業(yè)廢棄活性炭的微波再生技術(shù)。經(jīng)過(guò)再生后，原廢棄活性炭碘吸附值恢復(fù)至923.23mg/g。與新活性炭碘吸附值相比，僅略有下降，表明再生后活性炭吸附活性得到恢復(fù)。

為探究碘吸附值恢復(fù)后活性炭的使用性能，本文通過(guò)對(duì)再生后活性炭與新活性炭進(jìn)行了除油性能的比對(duì)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明在常壓吸附過(guò)程中，實(shí)際吸附過(guò)程效果基本一致。但由于粒度分布不同，同體積過(guò)柱液的情況下再生炭吸附性能略?xún)?yōu)于新炭。

上述對(duì)比試驗(yàn)表明，微波法再生的該企業(yè)廢活性炭使用性能得到恢復(fù)，為該公司廢活性炭的處置提供了一定的參考依據(jù)。

2試驗(yàn)器材與試驗(yàn)原料

本次試驗(yàn)?zāi)M車(chē)間常壓下活性炭在炭柱中的吸附情況，采用的比對(duì)活性炭為再生活性炭的同批次新活性炭，并同時(shí)跟蹤車(chē)間同批次活性炭的工業(yè)應(yīng)用效果進(jìn)行比對(duì)。

試驗(yàn)采取模擬車(chē)間活性炭使用方式，于試驗(yàn)炭柱底部分別墊襯石英砂、鵝暖石和不同目數(shù)的三層過(guò)濾網(wǎng)，分設(shè)兩組，分別為再生炭的實(shí)驗(yàn)組與新炭的對(duì)照組。

2.1 試驗(yàn)器材

活性炭柱組成（以再生炭柱為例）：

2.2 試驗(yàn)原料

再生后活性炭、新活性炭、鵝暖石、石英石若干。

2.3 試驗(yàn)步驟

模擬活性炭在企業(yè)車(chē)間中的使用方法，常壓下采用蠕動(dòng)泵將車(chē)間除油前液導(dǎo)入試驗(yàn)高位方槽中，通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制相同流量分別引流至再生炭柱（A柱）與新炭柱（B柱）中，除油后液由底部流出，每隔一段時(shí)間測(cè)量一次流量及取樣分析含油情況并記錄。

3結(jié)果分析與討論

3.1 吸附油相情況

1、由圖1可知，車(chē)間實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的除油后液與試驗(yàn)新炭柱除油后液的平均含油量基本相同，分別為1.293mg/L、1.304mg/L，表明試驗(yàn)效果與實(shí)際運(yùn)行效果基本一致;

2、再生炭柱除油后液與新炭柱除油后液平均含油量分別為1.020mg/L、1.304mg/L，表明廢活性炭經(jīng)再生后已恢復(fù)活性，且吸附油效果較好。

3、再生炭吸附的油量為新炭吸附的油量的1.08倍，主要影響因素為再生炭粒度分布趨小，引起了吸附效果的波動(dòng)。

4結(jié)論

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)296小時(shí)的持續(xù)運(yùn)行，試驗(yàn)結(jié)果表明：該企業(yè)經(jīng)微波法再生后的廢活性炭已恢復(fù)使用活性，吸附性能上基本相同，僅由于再生過(guò)程中對(duì)活性炭粒度造成了一定的破壞，使其粒度分布趨小，吸附能力為新炭的1.08倍。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣劍春，孫康. 活性炭制備技術(shù)及應(yīng)用研究綜述[J]. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2017，37（01）：1-13.

[2]姜麗慧. 廢活性炭微波再生工藝優(yōu)化及再生機(jī)理研究[D].山東建筑大學(xué)，2019.

[3]蔣文舉. 微波改性活性炭及其脫硫特性研究[D].四川大學(xué)，2003.