毕业设计方案计算书格式与内容要求内容.doc

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1、摘要活性炭再生炉是一种新型设备,并且科技含量很高,它的功能是除去吸附的杂质,使炭重新恢复吸附活性。回转式活性炭再生炉的主要组成有回转炉体、螺旋给料装置、滚轮以及支撑和冷却排料装置等。活性炭高温热再生方法是通过加热对活性炭进行热处理,使活性炭吸附的有机物在高温下炭化分解,最终成为气体逸出,从而使活性炭得到再生。高温加热再生在除去炭吸附有机物的同时,还可以除去沉积在炭表面的无机盐,而且使炭的新微孔生成,使炭的活性得到根本的恢复。热再生法是目前工艺最成熟,工业应用最多的活性炭再生方法。加热再生法再生效率高、再生时间短、应用围广。目前国外黄金行业活性炭的应用越来越广泛,用于活性炭再生处理的设备需求量越

2、来越大,已形成了电热、燃油等多种类型和多种系列和型号的活性炭再生处理设备。本设计主要是保证炉筒要有很好的圆度和直线度,以保证回转炉在工作时的平稳性；炉筒在工作时要有良好的结构刚度和热稳定性； 炉筒在四个密封位置要有很好的同轴度,以保证回转炉的密封性能。关键词：活性炭 再生 再生炉 活化ABSTRACTRegeneration of activated carbon is to regain activated carbon adsorption, when a lot of impurities are adsorbed to activated carbon in the reduction

3、 or losses of adsorption capacity, in order to remove these impurities to take the technical measures. There are manytypes of renewable equipment at home and abroad, this design introduces the development of activated carbon regeneration rotary furnace and improving of framework. Activatedcarbon fur

4、nace rotary main have rotary cylinder, screw feeding device, as well as the support rollers, cooling devices and so on. Furnace is divided into dry, high-temperature carbonization and activation of three stages in general at work. In dry phase, the activated carbon removes volatile components. High-

5、temperature carbonization stages is part of activated carbon adsorption of organic boiling, vaporization and desorption, as part of organic matter decomposition reaction occurs to generate small-molecule hydrocarbon description from the residual components remain in the pores of activated carbon to

6、become a fixed carbon. At this stage, the temperature will reach 800900 in order to avoid oxidation of activated carbon, usually in vacuum or inert atmosphere. Activation of the next stage, to pass into the reactor with carbon dioxide,carbon monoxide,hydrogen , such as gas or steam to clear micro po

7、rous activated carbon to the restoration of adsorption performance, the activation phase is the key to the whole regeneration process. Although thermal regeneration of renewable and efficient, the characteristics of a wide range of applications, but in the process of regeneration to be heated in add

8、ition to energy, investment and higher operating costs. Gold industry at home and abroad more and more extensive application of activated carbon for the activated carbon regeneration facilities to address the growing demand, has formed a heating, fuel and many other types and a variety of series and

9、 types of activated carbon regeneration processing equipment.KEY WORDS:activated carbon regeneration furnace renewable activation设计工程计算与说明结果第1章 前言第1章 前言活性炭作为一种吸附剂在历史上已广为人知,从古印度人用木炭过滤水、到l3世纪食糖溶液的提纯,直至l8世纪末人们发现炭对气体的吸附能力及水溶液的脱色能力活性炭得到了广泛的应用。随之活性炭的生产得到了很大发展,仅凭单一的生产是远远不够的。作为活性炭的主要原材料,煤和木材并不是可以无限地开采下去；同时,

10、废炭也对生态环境造成了严重的负担。活性炭对于毒素、有害有机物质、重金属、色素的优异吸附作用及使用中安全、可靠、经济已被公认为没有任何其他药剂能取代早在制药、化工、食品、电子等工业得到广泛应用当前环境保护和生产安全 已将活性炭吸附工艺作为控制污染的主要手段。并应用于饮用水深度净化,有毒废水废气无害化和废水回用等处理中。然而活性炭价格昂贵,再生难度大,特别在环境保护事业中,活性炭的再生已成为其能量广泛应用的关键。活性炭再生炉是一种新型设备,并且科技含量很高,因此它需要我们在实践中不断去改进它,使它更完善,更节能。活性炭再生炉的形式很多,其中高温加热再生装置就有几种,比如有多层式、回转式、流化床式、

11、移动床式等。电加热再生装置有微波炉、远红外炉和直接通电式再生炉等。而本文主要讨论的就是回转式活性炭再生炉,它是结合活性炭再生与活化机理,运用当代新的自动控制技术、新功能材料研制成功的,既可用于解吸炭的再生,也可用于活性炭的生产。该设备处理能力为800kg/天,以无烟煤或焦炭为燃料,采用自动监视和调节控制再生的温度、给料量、转筒转速、氧含量和炉压力等工艺参数,真正做到随时监视、使再生始终处于最佳的工艺参数控制下。41 / 42设计工程计算与说明结果第2章 活性炭2.1 活性炭的应用2.2 活性炭的基本结构2.3 活性炭表面化学性质2.4影响碳吸附的因素第3章 再生炉的发展简况3.1再生工艺发展简

12、况3.2再生方法介绍3.3再生工艺设备第2章 活性炭2.1活性炭的应用世界上活性炭的研究和利用起源20世纪初期的欧洲,原料为木炭和骨炭。1910年奥匈帝国实验氯化锌化学方法生产活性炭,1913年该国的波希M亚糖厂获取发明专利,应用于制糖业。1914年第1次世界大战爆发,化学武器从单纯释放酸性气体发展到释放有毒的氯化物和亚当氏气体,简单的碱性口罩已经无济于事,各国就把活性炭应用到防毒面具上,这样就加快了活性炭的科学研究和生产。1920-1923年,出现了化学法和气体法的活性炭生产工艺,原料除木炭外应用了椰壳和桃壳,产生了高机械强度和适宜的孔隙结构的粉状与颗粒状活性炭。这期间美国、德国、荷兰和联都

13、建立了活性炭制造工业,这是欧洲活性炭工业的第一个迅速发展时期。活性炭作为一种具有丰富的部孔隙结构和较高的比表面积的高效吸附剂,广泛应用于化工,制药,食品和环境保护等各处领域。20XX,我国活性炭的产量已经达到20万吨,其中煤质活性炭约为15万吨。活性炭在水处理中的应用量占了总需求量的70%左右。如何将吸附饱和的活性炭进行有效再生并循环使用,对于保护资源环境实现经济的可持续发展具有十分重要的社会效益和良好的经济效益。 活性炭在提金方面应用的比较普遍,活性炭提金在国得到大力推广,一般新上工程大多采用这一工艺。同时部分老企业也投资改建采用氰化炭浆法提金工艺。在炭浆工艺发展的同时,堆浸工艺也得到同步发

14、展。堆浸规模由一、二千吨,逐步发展到万吨、十几万吨级,对我国黄金提取工艺的发展起到推动作用,为我国低品位氧化矿找到了一条有经济效益的途径。因为一般堆浸法投资只有炭浆法的30%-40%。提金用活性炭的技术要求有较高的机械强度和良好的耐磨性能；发达的微孔结构和优良的吸附性能；对黄金的选择性吸附性能好；容易解吸和再生。JX-102提取黄金用活性炭的研制成功充分满足了这一要求,大大缩短了这一产品与国外先进水平的差距。经有关部门检测与鉴定,各项性能和指标达到或超过了国外同类产品先进水平。可以说JX-102提取黄金用活性炭的推广应用,为我国活性炭提取黄金工艺技术的成熟和推广提供了重要条件,为我国黄金产量逐

15、年增长做出了出了重要贡献。2.2 活性炭的基本结构活性炭属于无定行炭或微晶形炭,其结构与石墨相类似,由许多呈石墨型的层状结构的微晶不规则地集合而成,是由多环芳香族环组成的层面晶格。这些部结构使活性炭在水处理中不仅具有吸附能力,还能起到催化作用。在微晶形炭中有两种不同的结构,一种是和石墨类似的二元结构,这种结构网平面平行,形成相等的间隔,而层平面在垂直方向上取向不完全,层与层之间的排列也不规则。这就是所谓的乱层结构。由具有乱层结构的炭排列成一个单位,称作一个基本结晶,这个基本结晶的大小随炭化温度而变化。基本结晶间的错动便形成孔隙,这就是起吸附作用的部位。另一种是由炭六角形不规则交叉连接而成的空间

16、格子所组成,石墨层平面中有歪斜现象。活性炭的孔隙是由于炭在活化过程中无组织的碳素和炭成分被消耗后,在基本微晶间留下的空间。只要活化方法适当,可以形成非常多的孔隙,其孔隙壁的总面积,即通常所说的表面积一般可达500-1700m/g,这就是活性炭显示大吸附量的主要原因。将活性炭的孔隙分为三个系列,按照孔隙的大小分为大孔,过渡孔,微孔三种类型。这三种孔隙都有各自的吸附特性,而对吸附起决定作用的则是微孔,但是,直接分布在活性炭外表面上的微孔是很少的,通常由大孔中分出过渡孔,进而再由过渡孔分出微孔,因此,吸附质要吸附于微孔中,必须先经过大孔和过渡孔。另外,在液相吸附中,分子直径大的吸附质很难进入微孔中,

17、于是便吸附于过渡孔中,因此一定程度的过渡孔是必要的。大孔的表面积占总面积的比例很小,对吸附量没有很大影响,但当活性炭作为催化剂载体使用时,其作用就显得重要了。2.3 活性炭表面化学性质活性炭表面官能团和杂原子的种类与数量多少决定了活性炭的表面化学性质,而化学性质决定了活性炭的化学吸附特性。通过进行表面氧化、还原以及负载增加或者消除某些基团和活性中心,可以大大改善活性炭对特定吸附质的吸附能力。表面结构特性改变主要是从增大比表面积和控制孔径分布两方面展开,从而增大吸附量；表面化学性质改性主要是通过氧化还原改变表面含氧酸性、碱性基团的相对含量以及负载金属改性,从而改变对极性、极性较弱或非极性物质的吸

18、附能力；电化学性质改性主要是通过加微电场改变活性炭表面的带电性和由此而产生的化学性质的变化,从而改变吸附性能。活性炭存在着不完全的炭化,以石墨化的状态存在于活性炭的结构中,或者在活化时,在表面形成了化学结合或由于氧或水蒸气在炭素表面以氧化的形式存在。另一种混合物是灰分,它可以构成活性炭的无机成分。并且也还含少量的化学结合、官能团包含氧和氢,例如羰基、羧基、酚类、酯类、醌类、醚类。这些表面上含有的氧化物和络合物,有些来自原料的衍生物,有些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分,灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐

19、类,如碳酸盐和磷酸盐等。这些灰分含量可经水洗或酸洗的处理而降低。2.4 影响碳吸附的因素1、活性炭吸附剂的性质 其表面积越大,吸附能力就越强；活性炭是非极性分子,易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小,细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。2、吸附质的性质取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等。3、废水PH值活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响,从而影响吸附效果。4、共存物质共存多种吸附质时,活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。5

20、、温度温度对活性炭的吸附影响较小。6、接触时间应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间,使吸附接近平衡,充分利用吸附能力。第3章 再生炉的发展简况3.1 再生工艺发展简况目前国外使用较多的是回转式活化炉,其次是多层式、流化床式、移动床式再生炉。回转炉与多层炉适用于大规模再生,设备结构与工艺控制都与粒状活性炭制造工艺中的活化过程相似。而流化床和移动床再生设备是近年来出现的。这些炉型都燃烧煤气或石油气,间接或直接加热活性炭,并用水蒸气活化,且需要在密闭条件下控制氧含量。美国Home stake 公司的活性炭矿浆吸附系统的活性炭再生,解吸炭采用9.17m直径*10.67m长的回转式炉进行加热再生,再生温

21、度控制在600750,再生炭采用高位给料槽加入回转炉,再生炭从炉卸出后进入骤冷槽冷却。另外菲律宾马期巴特Mosbate金矿堆浸生产活性炭再生在回转窑进行,料在炉停留时间大约为30min,再生温度为500-600,再生过的炭卸到锥形槽中,用水冷却,热再生过的炭吸附能力为新炭的92%-95%。3.2 再生方法介绍加热再生法是发展历史最长应用最广泛的一种再生方法。加热再生过程是利用吸附饱和活性炭中的吸附质能够在高温下从活性炭孔隙中解吸的特点,使吸附质在高温下解吸,从而使活性炭原来被堵塞的孔隙打开,恢复其吸附性能。施加高温后,分子振动能增加,改变其吸附平衡关系,使吸附质分子脱离活性炭表面进入气相。加热

22、再生由于能够分解多种多样的吸附质而具有通用性,而且再生彻底,一直是再生方法的主流。加热再生有再生率高,再生时间短等优点,但也有再生损失大,运转条件严格,操作费用大等缺点。活性炭高温热再生方法是通过加热对活性炭进行热处理,使活性炭吸附的有机物在高温下炭化分解,最终成为气体逸出,从而使活性炭得到再生。高温加热再生在除去炭吸附有机物的同时,还可以除去沉积在炭表面的无机盐,而且使炭的新微孔生成,使炭的活性得到根本的恢复。热再生法是目前工艺最成熟,工业应用最多的活性炭再生方法。加热再生法再生效率高、再生时间短、应用围广、但热再生过程中炭损失较大,一般在5%-10%,再生炭机械强度下降。另外在热再生过程中

23、,需外加能源加热,投资及运行费用较高。任何活性炭高温加热再生装置都需要解决如何防止炭粒相互粘结,烧结成块并造成局部起火或堵塞通道,甚至导致运行瘫痪的现象。根据有机物在加热过程中分解脱附的温度不同,加热再生分为低温加热再生和高温加热再生。 低温加热再生法。对于吸附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物的饱和炭,一般用 100-200蒸汽吹脱使炭再生,再生可在吸附塔进行。脱附后的有机物蒸汽经冷凝后可回收利用。常用于气体吸附的活性炭再生。蒸汽吹脱方法也用于啤酒、饮料行业。高温加热再生法。在水处理中,活性炭吸附的多为热分解型和难脱附型有机物,且吸附周期长。高温加热再生法通常经过850高温加热,使吸附

24、在活性炭上的有机物经碳化、活化后达到再生目的,吸附恢复率高、且再生效果稳定。因此,对用于水处理的活性炭的再生,普遍采用高温加热法。 经脱水后的活性炭,加热再生全过程一般需经过下述3个阶段。 1干燥阶段,将含水率在50-86的湿炭,在100-150温度下加热,使炭粒吸附水蒸发,同时部分低沸点有机物也随之挥发。在此阶段所消耗热量占再生全过程总能耗的50-70。 2焙烧阶段,或称碳化阶段。粒炭被加热升温至150-700。不同的有机物随温度升高,分别以挥发、分解、碳化、氧化的形式,从活性炭的基质上消除。通常到此阶段,再生炭的吸附恢复率已达到了60-85。 3活化阶段,有机物经高温碳化后,有相当部分碳化

25、物残留在活性炭微孔中。此时碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等氧化性气体进行气化反应,使残留碳化物在850左右气化成CO2,CO等气体。使微孔表面得到清理,恢复其吸附性能。加热再生一般经过干燥、炭化、活化3个过程。湿活性炭脱水后还有4O-50 的水分,加热炉温至100-150,炭粒中的水分开始蒸发,同时部分低沸点有机物开始挥发；随着温度升高至150-700,多数有机物分别以挥发、分解、炭化的形式,从活性炭孔壁上消除；在活化操作中,温度进一步升至850,通水蒸气、二氧化碳等氧化性气体进行活化反应,生成的CO、CO2、H2及氮的氧化物等从活性炭上分解脱附。再生操作中,氧对活性炭的消耗很大,因此一般在加热再

26、生炉对氧必须严格控制。3.3 再生工艺设备 20世纪70年代中期,对活性炭加热再生装置的技术开发取得很大进展,各式各样的再生炉在各个领域中得到了应用。目前国外使用较多的再生炉型有回转炉、多层炉、移动层炉、流态化炉等。回转炉与多层炉适用于大规模再生,设备结构工艺控制都与颗粒活性炭制造工艺中的活化工艺过程相似,而流态化炉再生设备是近年来出现的。回转炉有一段式和两段式如图3-1,有热式和外热式。热式再生活性炭损耗大,外热式效率较低。整个再生系统主要由控制系统、特殊耐热不锈钢简体、炉体、给料出料装置、机械传动部分、保温部分等构成。回转炉再生活性炭,炉体在回转过程中发生的机械性故障很少,运转管理工作比较

27、简单。它的特图3-1回转炉点是再生与活化两用炉,处理能力大,自动化程度高,连续进出料,再生产品质量均匀稳定,易于操作控制；对物料适应性强,设备故障低。但由于活性炭在炉随着回转上升,到达某一位置后落下来,因此,活性炭的粉化损失相当多,且随着再生气体排出炉体外的数量也多。回转炉的再生损失率为7-9左右,总能耗约每公斤活性炭33.5MJ。多层炉又称立式多段再生炉如图3-2,或称多层耙式炉,于1963年开发成功,并广泛应用于各国活性炭企业。20世纪70年代初,多层炉是日本再生排水处理用活性炭的王牌设备,当时美国活性炭再生装置几乎都是多层炉。多层炉的特征是稳定而连续性的运转,往往能连续的运转一年左右。再

28、生过程中,通过控制回转速度,能够任意的调节物料在炉的滞留时间,所以,性能可100的恢复。但是作为工业化应用,再生目的首要是控制性能恢复率在一定围,使再生系统的经济性能处于最佳状态。多层炉再生损耗率约3-5,蒸汽消耗量每公斤活性炭1kg,总能耗约每公斤活性炭20.9MJ。移动层炉又称立式移动再生炉如图3-3。活性炭通过锥形料斗,加入直立套管之间。套管的管及外图3-2多层炉管上都设置了通气孔,充填在外管之间的活性炭,在向下移动的过程中完成再生作业。再生气体从管经过通气孔与活性炭接触,再通过外管的通气孔排人燃烧室。燃烧室设有烧嘴,将活性炭再生过程中所产生的有机物质进行燃烧。活性炭在再生炉中移动速度缓

29、慢,没有像流态化炉及回转炉那样的激烈运动,因此粉化损失不大。这种炉型构造简单、操作方便,再生损耗约5,总能耗约每公斤活性炭29.3MJ。缺点在于活性炭及水分对管材会产生腐蚀及物料的碎屑等会附。 图3-3移动层炉流态化再生炉有燃式和外燃式两种,有一段式或多段式。流态化炉再生活性炭时,运转特点是活性炭在炉呈流动态,热量利用充分,再生效率高,并可以连续的运转。多数是夜里把炉子密封起来,防止温度下降,使第二天点火时温度还能保持在600左右。流态化炉有间歇式与连续式两种,连续式炉的热效率更高。由于活性炭在高温气体中流动,炭粒之间相互的摩擦使粉化损失很大。通过控制活性炭在流态化炉的滞留时间,控制再生温度及

30、水蒸气供给能量等,能够控制性能的恢复状况。炭再生损失约7-10,总能耗每公斤活性炭13.8-46MJ。以电作能源的再生装置有微波炉、远红外炉及直接通电式再生炉。此外,还有电阻式加热回转炉。微波是由磁控管通过电压的周期性变动而产生。使吸收体的部极性分子高速反复运动产生热功能。再生炉体为微波谐振腔。用于干燥或加热工艺的微波频率为970MHz及2450MHz两种。微波炉优点是加热速度快、体积小。缺点是微波辐射屏蔽困难,当漏能功率密度大于0.01w/cm,接触时间在01h以上时,对人体的健康将有损害。在产生微波过程中,磁控管本身消耗30-40%的功率,再生总能耗一般约为1.46kwh/kgAc。微波再

31、生炉的进料含水率不能太于25%,否则易在炉烧结。连续运转两小时后,炉热量反射回磁控管易造成磁控管损害。远红外线加热一般用于干燥活性炭,也有用于再生的,其效果取决于被加热物体对各特定波长的红外线的吸收能力,辐射体一般是用碳化硅板加涂料,二者辐射波长的匹配将直接影响加热效率。当涂料为三氧化二铁和氧化锆组台时再生能耗约为1.45kwh/kgAc。直接通电加热再生装置是和J用活性炭自身导电、炭自身具有的电阻和炭粒间具有的接触电阻,使炭产生焦耳热,逐渐达到再生温度,再通入过热水蒸汽进行活化。日本此类再生炉为全封闭结构,炉体高6m,再生时间l-6h,再生总能耗为1.5-1.7kwh/kgAc高频炉是以电子

32、振荡器使供电频率增高,在线圈磁场感应下产生涡流的热场,从而使活性炭获得加热再生的热量。 微波加热。微波是由磁控管通过电压的周期性变动而产生,使微波吸收体的部极性分子高速反复运动产生热能。再生炉体为微波谐振膛。用于干燥或加热工艺的微波频970MHz及2450MHz两种。微波再生的优点是微波使炭自身发热,加热速度快,可迅速达到再生要求的高温,装置体积小。缺点是炉膛加热不易均匀,有时产生炭烧结现象。此外,微波辐射需要较好的屏蔽,当漏能功率大于0.01w/cm,接触时间在6min以上时,对人体的健康有损害。在微波产生、输送过程中,磁控管本身消耗30-40的功率,再生能耗一般为1.46kWhkg活性炭。

33、远红外线再生装置。远红外线加热,一般用于干燥活性炭,也有用于再生的,其效果取决于被加热物体对各特定波长的红外线的吸收能力。辐射体一般是用碳化硅板加涂料,二者辐射波长的匹配将直接影响加热效率。当涂料为三氧化二铁和氧化锆组合时,再生能耗约为1.45kWhkg活性炭。 直接通电加热再生装置。是利用炭自身具有的电阻和炭粒间具有的接触电阻,使炭产生焦耳热,逐渐达到再生温度,再通入水蒸汽进行活化。日本此类再生炉有间歇式和连续式。图3-4为日本连续式直接通电再生装置。炭在炉停留6h,再生碘值恢复率94-96,再生损耗率1-3,采用蒸汽活化,蒸汽量折合电耗为0.5kWhkg活性炭。脱臭电耗0.05 kWhkg

34、活性炭。再生电耗1kWhkg 活性炭,总能耗为1.59kWhkg活性炭。图3-5所示为国研制的直接通电加热再生装置,为二段式连续再生装置,再生饮用水深度处理后的饱和炭。干燥段由电加热室将空气加热至200,而后热空气进入流化床干燥器底部,将湿炭干燥1 h,使湿炭含水量由76降至6,耗电1.55 kw/kg活性炭,干炭再进入有效断面0.1m0.1m,有效高度为3.0 m的直接通电加热再生炉,停留时间14 min,完成焙烧、活化。耗电0.22 kwhkg 活性炭,总耗电量为1.77kwhkg活性炭。碘吸附恢复率可达9698,再生总损耗率为3 。1976年运行至今情况良好。图3-4 连续式直接通电加热

35、再生装置3.4酸洗第4章 回转炉设计4.1转炉及计算4.1.1滚筒计算4.1.2滚筒刚度校核4.1.3链的选择及电机计算4.1.4链轮设计4.1.5键的验算4.1.6轴承计算4.1.7轴的校核4.2螺旋输送机4.3链传动4.4冷却及排料系统4.5辅助系统及操作第5章炭再生评价5.1再生效果5.2再生次数第6章设计小结图3-5二段式连续再生装置国研制成功的活性炭强制放电再生方法及装置已应用在黄金矿山、热电厂、啤酒、饮料、化工等行业的活性炭再生多年,其原理见图3-6。再生量为100kgh的强制放电再生炉平面尺寸仅为1.6m2.0m,高度为2.5m。近年来放电高温再生方法又有新的创新-活性炭调频放电

36、脉动再生装置,使放电高温再生装置效率更高,体积更小,再生量为100kgh的再生炉子面尺寸仅为 1.3ml.2 m,高度仅2.0 m。是一种值得推广的活性炭再生装置。放电再生所以具有卓越效果,在于放电过程中有下述功能：高温使吸附的有机物迅速气化、碳化。放电孤隙中的气体热游离和电锤效应,使活性炭吸附物被瞬间电离而分解。放电形成的紫外线,使炭粒间空气中的氧有部分产生臭氧,对吸附物起放电氧化作用。吸附水在瞬间成为过热水蒸汽,与碳化物进行水性氧化反应。图3-6 强制放电再生装置溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系,通过改变温度、溶剂的pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上脱

37、附下来。根据所用溶剂的不同可分为无机溶剂再生法和有机溶剂再生法。前者用无机酸或碱作为再生溶剂。大学叶艺等研究了苯酚和对氯苯酚水溶液在活性炭上的吸附平衡关系,同时采用间歇和固定床连续法研究了吸附苯酚后的活性炭碱再生工艺过程,以及多次再生对活性炭再生效率的影响,探讨了碱性溶剂再生活性炭的初步规律。化工大学材料科学和工程学院果金和周永璋等利用一种新型有机再生溶剂对印染废水处理中的活性炭进行再生；后者用苯、丙酮及甲醇等有机溶剂,萃取吸附在活性炭上的吸附质。溶剂再生法一般比较适用于那些可逆吸附,如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,而水处理过程中的污染物种类繁

38、多,变化不定,因此,一种特定溶剂的应用围较窄。 对于高浓度、低沸点的有机物吸附质,应首先考虑化学法再生。无机药剂再生,是指用无机酸 或碱等药剂使吸附质脱除,又称酸碱再生法。例如吸附高浓度酚的炭,用氢氧化钠溶液洗涤,脱附的酚以酚钠盐形式被回收,再生工艺流程见图3-7。吸附废水中重金属的炭也可用此法再生,这时再生药剂使用HCl等。有机溶剂再生,用苯、丙酮及甲醇等有机溶利,萃取吸附在活性炭上的吸附质。再生工艺流程见图3-8。例如吸附高浓度酚的炭也可用有机溶剂再生,焦化厂煤气洗涤废水用活性炭处理后的饱和炭也可用有机溶剂再生。 采用药剂洗脱的化学再生法,有时可从再生液中回收有用的物质,再生操作可在吸附塔

39、进行,活性炭损耗较小,但再生不太彻底,微孔易堵塞,影响吸附性能的恢复率,多次再生后吸附性能明显降低。图3-7 无机药剂再生工艺流程近年来利用活性炭对水中有机物及溶解氧的强吸附特性,以及活性炭表面作为微生物聚集繁殖生长的良好载体,在适宜条件下,同时发挥活性炭的吸附作用和微生物的生物降解作用,这种协同作用的水处理技术称为生物活性炭。这种方法可使活性炭使用周期比通常的吸附周期延长多倍,但使用一定时期后,被活性炭图3-8 有机溶剂再生工艺流程吸附而难生物降解的那部分物质仍将影响出水水质。因此在饮用水深度处理运行中,过长的活性炭吸附周期将难以保证出水水质,定期更换活性炭是必须的,电化学再生法是一种正在研究的新型活性炭再生技术。该方法将活性炭填充在2个主电极之间,在电解液中,加以直流电场,活性炭在电场作用下极化,一端成阳性,另一端呈阴性,形成微电解槽,在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的有机物大部分因此而分解,小部分因电泳力的作用发生脱附。大学化学工程系会平、傅志鸿等研究了pH值对苯酚在活性炭上的吸附平衡的影响以及活性炭在不同电极上的电化学再生效率的影响。他们结合有关研究结果分析认为,活性炭的电化学再生过程机理中包括电脱附,NaOH碱再生,NaClO化学氧化等过