热再生法
原理:热再生是通过升高温度使活性炭吸附的有机物等杂质分解或挥发,从而恢复活性炭的吸附性能。在高温条件下,被吸附的有机物会发生热分解反应,从活性炭的孔隙中脱附出来。一般来说,热解温度在 700 - 1000℃左右,具体温度取决于活性炭的种类和吸附的物质。
步骤:首先将使用过的活性炭从过滤器中取出,放置在专门的再生炉中。在加热过程中,要控制升温速率,避免活性炭因温度变化过快而损坏。加热到预定温度后,保持一段时间,使有机物充分分解。然后,在无氧或低氧环境下冷却活性炭,防止其再次氧化。冷却后的活性炭就可以重新装填到过滤器中使用。不过,这种方法需要专业的设备,且能耗较高。
化学再生法
酸碱再生
原理:对于吸附了一些能与酸碱发生反应的物质的活性炭,可以采用酸碱再生法。例如,活性炭吸附了金属离子,用酸处理可以使金属离子溶解,重新释放出活性炭的吸附位点。对于吸附了碱性物质的活性炭,用碱溶液处理可以达到类似的效果。
步骤:先将活性炭从过滤器中取出,用清水冲洗掉表面的杂质。然后将其浸泡在适当浓度的酸(如盐酸、硫酸)或碱(如氢氧化钠)溶液中,浸泡时间根据吸附物质的性质和量而定,一般在数小时到一天不等。浸泡后,用清水反复冲洗活性炭,直到冲洗液的酸碱度达到中性,再进行干燥后就可以重新使用。
氧化再生
原理:利用氧化剂将活性炭吸附的有机物氧化分解,使其脱附。常用的氧化剂有过氧化氢()、臭氧()等。例如,过氧化氢可以在一定条件下产生具有强氧化性的羟基自由基(・OH),这些自由基能够与活性炭上吸附的有机物发生氧化反应,将有机物分解为小分子物质,从而使活性炭再生。
步骤:将活性炭置于含有氧化剂的溶液中,控制好氧化剂的浓度、温度和反应时间。反应结束后,用清水冲洗活性炭,去除残留的氧化剂和氧化产物,然后进行干燥处理,使其恢复吸附能力。
生物再生法
原理:生物再生是利用微生物的代谢作用来分解活性炭吸附的有机物。微生物在活性炭的孔隙和表面生长繁殖,将吸附的有机物作为营养源进行分解代谢,从而使活性炭的吸附位点得到恢复。这种方法适用于处理吸附了可生物降解有机物的活性炭。
步骤:首先要选择合适的微生物菌群,可以是自然存在的微生物,也可以是经过筛选和培养的特定微生物。将微生物接种到含有使用过的活性炭的再生反应器中,提供适宜的环境条件,如温度、pH 值、溶解氧等。在微生物代谢过程中,要定期监测有机物的分解情况,当再生效果达到要求后,取出活性炭,用清水冲洗,去除微生物和代谢产物,然后就可以重新使用。
电化学再生法
原理:电化学再生是在电场作用下,使活性炭表面的吸附物质发生氧化还原反应,从而实现活性炭的再生。在电化学体系中,活性炭作为电极,在电流的作用下,吸附的有机物会在电极表面发生氧化或还原反应,转化为可溶的小分子物质,从活性炭表面脱附。
步骤:将活性炭制成电极,放入含有电解质的电解槽中。通过外接电源施加一定的电压,启动电化学再生过程。在再生过程中,要控制好电流密度、电解时间等参数。再生完成后,将活性炭从电解槽中取出,用清水冲洗,去除残留的电解质和反应产物,经过干燥后重新装填到过滤器中使用。
超声波再生法
原理:超声波在液体中传播时会产生空化效应。空化泡在崩溃瞬间会产生高温、高压和强烈的冲击波,这些物理作用能够使活性炭孔隙中的吸附物质受到冲击而脱附。同时,超声波还可以改善活性炭表面的润湿性,促进吸附物质的脱附。
步骤:将使用过的活性炭放入装有再生液(可以是水或适当的有机溶剂)的容器中,将超声波发生器的探头插入溶液中,开启超声波设备。在超声波作用下,经过一段时间(一般在数十分钟到数小时不等),使吸附物质脱附。然后将活性炭取出,用清水冲洗,干燥后即可重新使用。