活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　處理和再利用工藝對消耗水資源的加工工廠來說是一個多層面的挑戰。遵守防止和減輕工業污染的監管要求可能需要大量的資金投入以及持續的維護費用。用于生產過程的淡水日益稀缺和成本也增加了問題。最終，解決產品污水凈化的需求是非常有壓力的。事實上，工廠需要一個既經濟又符合法規要求的實際解決方案。幾十年來，除活性炭吸附以外，沒有任何其他方法能更好地控制液體和氣體中的有機化學物質。

　　確定最佳的處理方法

　　不要認為一個進程可以處理所有的事情。相反，要及時為當前的工作確定最合適的技術。存在多種處理技術，例如反滲透(RO)，離子交換和活性炭，可以單獨使用或組合使用，用于工業水處理。最合適的技術取決于給定應用所需的給水水質和出水純度。

　　RO系統通常去除或減少溶解的礦物鹽，有機物和其他顆粒; 他們可能需要水預處理，以保護反滲透膜防止結垢，結垢或化學降解。這樣的系統通常比活性炭系統招致更高的投資和運營成本。帶有離子交換樹脂的系統可以通過交換水中存在的離子來生產高純度的去離子水。樹脂的選擇取決于存在的特定離子。這些系統通常不用于像活性炭那樣去除可溶性有機物質。

　　活性炭的處理方法是污染物分子聚集在其上的高度孔隙中，高表面積的吸附劑。作為從液體和氣體中去除有機污染物的一種經濟有效的材料，它有著良好的記錄。在加工廠，廣泛應用于液體和氣體凈化，凈化和再利用工藝用水�；钚蕴窟�符合廢水處理，地下水補救和氣相應用中揮發性有機化合物(VOC)減排的監管要求。活性炭技術可以幫助工廠維持排放許可水平，滿足當地的環境要求。

　　回收或熱再生活性炭給加工廠減少成本和浪費，節省能源，降低二氧化碳排放，節約自然資源，同時降低廢活性炭處理的問題。事實上，活性炭已被列為最佳可行技術，用于清除許多有機污染物。

　　如何正確選擇活性炭

　　一個根本的考慮是選擇將提供您的水凈化和再利用目標的活性炭的類型。由再凝聚法制備的標準未浸漬的煙煤基材料在工業應用中最常用于吸附有機污染物，因為其具有廣泛的孔徑大小以吸附多種有機化學物質。

　　再凝聚的活性炭是通過將原料研磨成粉末，加入合適的粘合劑以獲得硬度，重新合并，然后粉碎至規定的尺寸來生產的。接下來，使用受控的氣體和高熱的爐中使材料熱激活。所得到的產品具有令人難以置信的大體積的表面積和發生吸附的微觀孔隙網絡�；钚蕴烤哂腥魏我阎�材料的最高吸附孔隙率。令人驚訝的是，五克重新結塊的活性炭內具有一個足球場的表面面積。再團聚的活性炭通常優于直接活化的，因為它是具有充分發展的孔隙率的更堅固的材料，并且同時具有承受使用和再利用的必要的強度。

　　為確保最佳的活性炭吸附操作，過程工廠的設備通常包括具有相關傳輸管道的碳吸附設備。這些系統可以使用一級或多級容器，取決于所需的治療目標。如果需要這些步驟，吸附系統通常在化學澄清和過濾之后并且在消毒之前。

　　活性炭可以在一個單元操作中去除各種揮發性有機化合物和半揮發性有機化合物。在分析活性炭純化之前，充分表征一個流是很重要的。有關氣相流的信息應包括所有揮發性有機化合物和氣體，濕度濃度，溫度和壓力。所有這些因素都會影響活性炭的性能。類似地，液相物流的特性，包括其離子含量和分布，懸浮固體的類型和濃度以及pH是至關重要的。測量每單位重量或單位體積活性炭去除的吸附質量的能力測試可以測量吸附效果。

　　引導過程在考慮活性炭系統時，試點工廠研究可以確定技術是否符合排放許可要求。實際流的中試工廠測試是預測性能的最可靠的手段。測試員應盡可能接近全面的工程設備，盡可能達到表面速度，床層深度和空床接觸時間。例如，您可以進行使用便攜式液體處理裝置和液相活性炭的有機污染物去除試驗。易被活性炭吸附的有機物包括：

　　•芳香族溶劑(苯，甲苯和硝基苯);

　　•氯化芳烴(多氯聯苯，氯苯和氯萘);

　　•酚類和氯酚;

　　•燃料(汽油，煤油和石油);

　　•多核芳烴，如苯并芘;

　　•殺蟲劑和除草劑，例如滴滴涕，艾氏劑，氯丹和七氯環乙烷。

　　試點研究還應該量化最佳流量，床層深度和特定液體或氣體的操作能力。需要這些信息來確定連續處理所需的碳接觸器的尺寸和數量。其他選項也可能是可能的。例如，較低流量的點源處理可提供比整個廢水處理更經濟的替代方案。通過使用計算機預測建�；蚩商幚硇匝芯�，供應商可以確定碳吸附技術是否可以有效地將污染物的濃度降低到允許排入整個廢水流中的水平，從而不需要更昂貴的處理方法廢水總量。通過使用這些各種研究和分析，

　　了解何時更換活性炭

　　在活性炭吸附過程中，活性炭的可用表面和孔隙充滿了化學物質。在某一時刻，系統不再能夠達到要求的性能標準-通常這是在活性炭處理容器的污水質量開始接近進水質量時確定的�？梢哉f是活性炭內部孔隙被填滿、消耗完了這時就必須更換了。廢碳被丟棄或回收利用。

　　處理廢碳有三種選擇。首先是運往垃圾填埋場或焚化爐。但是，這種方法需要購買新的活性炭，并不是最環保的。

　　通過化學或蒸汽工藝進行再生可能比填埋場的處理有利。但是，這個選項通常被保留用于回收和重新使用有價值的吸附物。它也比重新激活效率低。

　　第三種選擇，高溫熱再激活通常是最有意義的。該過程破壞吸附的有機化合物并恢復活性炭的吸附能力。再活化可達到原始活性炭容量的95%的回收率。然后可以將再活化的材料與少量原生碳混合以彌補體積的輕微損失。

　　在過去的幾年里，再生和再利用在加工廠受歡迎的原因有幾個。從環境角度來看，再生活性炭被認為是一種環保產品，因為再活化僅產生制造活性炭產生的溫室氣體的大約20%。而且，活性炭具有幾乎無限的再生能力，因此很少會在垃圾填埋場或焚化爐中廢棄。對于將可持續性納入其長期戰略的公司來說，重新激活是一個合理的選擇。

　　重新激活還可以節省大量成本-通常比購買原生活性炭成本低20-40%。此外，它結束了吸附污染物的監管鏈，消除了廢碳處理和處置責任。一些設施可能有資格獲得由管理機構頒發的廢物最小化的環境信用額度，因為重新活化的碳被認為是一種回收資源。

　　用于識別重新激活作為選項的分析和測試過程非常簡單。根據所產生的廢碳的經濟性和數量，一些工廠可能會選擇現場再生設施。

　　那些決定簽訂非現場再激活服務的機構應該尋找一個具有以下實地能力的供應商：

　　•廢碳分析;

　　•廢碳去除和包裝;

　　•適當的廢物處理(有害或無害);

　　•運輸到再生工廠;

　　•碳管檢查和維修;

　　•重新裝載活性炭的容器。

　　活性炭工業凈水的常見錯誤

　　工廠可能會通過犯下一些太頻繁的錯誤來損耗活性炭的使用周期和效率：

　　•基于過程假設安裝活性炭系統，而無需進行實際的中試。任何試驗都應包括適當的綜合抽樣和分析，以便試點能夠有意義，而不是簡單地提出更多的問題，因為得到的結果不夠。分析成本往往是試點工廠成本中最重要的部分。

　　•在線花費過多的時間，以節省更換成本。這可能使廢碳因污染程度和鈣化而不適合再活化。

　　•忽略預過濾的潛在需求。未溶解的污染物和固體可能會限制進入碳，大大減少床的壽命。因此，預處理這樣的水流，使活性炭專注于吸附，而不是與結垢或沉積物相抗衡。

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