活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學研合作

　　活性炭飽和后的危害和再生技術，活性炭具有良好的理化性能和低廉的價格，因此被廣泛用作環(huán)保，食品，醫(yī)藥，化工，能源等領域的吸附劑。然而，所產(chǎn)生的大量飽和活性炭在高溫環(huán)境中易于釋放有害物質。即使使用無害再生技術處理了飽和活性炭，由于處理不當也可能導致二次污染。因此，在總結傳統(tǒng)活性炭再生方法的基礎上，結合實驗室研究進展，闡述了近年來新型活性炭再生技術的一些方法。

　　活性炭由于孔結構發(fā)達，比表面積超高，化學穩(wěn)定性穩(wěn)定，吸附能力強，被廣泛應用于有毒有害氣體，污染水的處理，是環(huán)境污染控制的適用材料。但是活性炭的使用壽命短，一旦吸附飽和，在高溫環(huán)境下就容易形成二次污染。飽和的廢活性炭的危害主要表現(xiàn)在以下三個方面：

　　破壞生態(tài)環(huán)境

　　隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程中的危險廢物日益增多。國內每年產(chǎn)生的危險廢物為6000萬噸，其中活性炭廢物約占65%。并且在垃圾處理方面存在一些不足，大部分都是隨意堆放，填埋簡單，沒有相應的安全措施，對周圍的地下水，土壤，地表水，大氣等造成了嚴重污染�；钚蕴康姆菢藴史贌�也會產(chǎn)生有毒有害氣體并污染大氣環(huán)境。焚燒含氯有機物甚至會產(chǎn)生二惡英和呋喃致癌物，對人類造成傷害。不規(guī)則的垃圾填埋場也會污染水源和土壤，特別是重金屬和有毒廢物甚至可能造成長期危害。

　　危害人類健康

　　一些有毒有害物質由于攝入，吸入或皮膚吸收引起急性中毒，直接影響人體健康，對人體造成短期傷害。PM2.5，酸雨，霧霾和霧霾均與有害廢物直接相關，這些有害廢物可能通過攝入，吸入，皮膚吸收和眼睛接觸而引起中毒，而反復接觸甚至可能導致中毒，致癌，致畸和致突變。

　　經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的制約因素

　　未經(jīng)處理或不規(guī)范處理的危險廢物所造成的空氣，水和土壤污染也將成為制約經(jīng)濟發(fā)展活動的瓶頸。作為一個林業(yè)資源有限的國家，如果將活性炭作為固體廢物或危險廢物處理，勢必會造成不可再生資源的浪費。因此，研究交流活性炭再生技術不僅具有工程價值和經(jīng)濟價值，而且從環(huán)境的角度也具有重要的現(xiàn)實意義。

　　傳統(tǒng)活性炭再生技術

　　活性炭再生技術是通過各種方法來達到飽和活性炭再利用的目的，以恢復其吸附性能。再生方法主要取決于活性炭的類型和活性炭吸附物質的性質。傳統(tǒng)的再生技術主要有熱再生法、化學再生法、生物再生法、微波再生法等。

　　新型活性炭再生技術

　　這些傳統(tǒng)的方法在再生活性炭的損失和二次污染方面都存在一定的不足。為了克服傳統(tǒng)再生方法的缺陷，近年來出現(xiàn)了新的交流再生技術。

　　等離子體再生法

　　等離子體再生技術是指電子在高能場中加速運動，使水分子和其他分子躍遷到激發(fā)態(tài)，廢活性炭通過這些分子的再生來解吸吸附在其表面的污染物。將交流吸附與介質阻擋放電等離子體技術相結合，去除水中難降解的有機污染物，實現(xiàn)了等離子體對吸附在交流表面的有機物的降解和等離子體對活性炭的再生。等離子體再生技術可以很好地避免交流燒蝕，同時該方法具有再生效率高、無二次污染、再生時間短、交流損耗小、適用性強等特點。然而，該反應器存在能耗高、結構缺陷等問題。

　　光催化再生法

　　光催化再生法是將光催化劑與吸附材料混合，制備光催化復合材料，實現(xiàn)吸附材料的原位再生。測試中用甲苯飽活性炭為實驗對象，研究了氣提-光催化聯(lián)合工藝的合適條件，證明氣提-光催化聯(lián)合工藝能很好的再生飽和活性炭。具有再生工藝簡單、生產(chǎn)規(guī)模不受控制、設備操作簡單等優(yōu)點。但由于再生時間長，再生效果差，限制了其進一步的發(fā)展。

　　超臨界流體再生法

　　超臨界流體利用超高溶解度的超臨界流體萃取有機物，再生飽和的活性炭。這種方法一般具有溶解度超高、溶解度好、傳質速率高、擴散性能優(yōu)異、表面張力小等特點。這種方法的缺點是對工藝和設備要求較高，投資成本較大。

　　超聲波再生法

　　超聲再生法是依靠超聲波的頻率(波長在0.01～10cm之間)產(chǎn)生能量巨大的“空化泡”，當“空化泡”破裂時，周圍液體突然沖入泡中，造成局部高溫高壓。在電鍍行業(yè)中，采用微波，超聲波和微波-超聲波方法再生含鉻的飽和活性炭。在合適條件下，活性炭的回收率可達到99.93%。超聲波法適用于物理吸附后活性炭再生，節(jié)能效果好，碳損失小。但是其再生效率不穩(wěn)定，聲化學反應設備的開發(fā)仍處于瓶頸階段。

　　目前，活性炭的綜合利用已廣泛應用于各個領域，應用范圍廣、使用量大。隨著活性炭的廣泛應用，飽和后的活性炭的綜合治理得到了進一步的發(fā)展。雖然上述活性炭再生技術在實驗室研究中取得了良好的再生效果，但由于實驗環(huán)境惡劣，仍不能應用于大規(guī)模生產(chǎn)，僅用單一的再生方法分解活性炭表面吸附劑的再生效果并不理想。

　　因此，可以采用兩種或多種技術的耦合進行加工，如化學再生法和超聲波技術的結合。超聲再生的優(yōu)點是能耗低，缺點是再生活性炭收率低;化學法具有再生效率高的優(yōu)點，經(jīng)過多次改造仍具有很高的吸附效率，但不足之處是能耗較高。如果將上述兩種方法結合起來應用，就可以解決其他可再生技術難以克服的問題，這將大大提高活性炭的活化率，不同工藝下的廢活性炭可以采用一種或者幾種再生方法，這樣可以提高活性炭的回收率。

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