微波法再生工業廢活性炭的除油性能研究

楊聲全

摘 要：活性炭是由木質、煤質和石油焦等含炭的原料經熱解、活化加工制備而成，具有孔隙結構發達、比表面積大、選擇性吸附性能強等特性[1]，在一定的條件下，可對液相或氣相中的某一種或某一類物質進行有效吸附[1]。自1911年奧地利的Fanto公司和荷蘭Norit公司首先生產出糖業脫色用粉狀活性炭以來，活性炭作為一種高效吸附劑已經廣泛應用于工業、食品、醫藥、環保等各行各業，成為人們現今生活中一種不可或缺的吸附材料。

然而時至今日，隨著活性炭的廣泛應用，廢棄活性炭的處置已經逐漸成為人們關注的焦點，由于其特定的吸附性能，即便解析后產生的廢棄活性炭仍然會夾帶部分吸附殘余物，處置要求、成本隨著環保要求的提升也在不斷提高。同時由于活性炭本身價格較為昂貴、活性炭的吸附能力有限等原因[2]，大量使用活性炭對企業成本不可避免的帶來了較大壓力。

為提高使用效率，人們通過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的環保、經濟問題。目前根據活性炭吸附的特性開發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，是目前工業應用最成熟、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，當其遇到不同材料時，依材料性質不同會產生反射、吸收、穿透現象，微波能夠被這些材料中的物質吸收，產生非常有效的即時深層加熱作用（內加熱）[3]，因此其在處理吸附物為熱分解型和難脫附型物質方面具有極好的效果。

廣西某大型鎳鈷冶煉企業采用微波法對車間產生的除油后廢活性炭進行了再生，本文通過試驗對再生后活性炭與新活性炭的除油性能進行了對比研究，結果表明經微波法再生后活性炭吸附性能得到較好的恢復，碘吸附值較新活性炭略有下降，實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，同等溶液體積過濾速度下，再生炭吸附效果約為新炭的1.08倍。

關鍵詞：再生;活性炭;除油性能

1 前言

廣西某大型冶煉企業萃取車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。企業在活性炭除油工序中，使用的活性炭均為新購買的活性炭，一次性使用后變成廢棄活性炭，每年產生廢棄活性炭約500t，活性炭購買費用約為500萬元，此外廢棄活性炭的處置也給企業環保造成一定影響，需要花費大量的資金對廢棄活性炭進行無害化處理。

基于上述情況，該企業組織開展了關于活性炭再生的研究工作，經過與其他研究機構合作研發，開發出針對該企業廢棄活性炭的微波再生技術。經過再生后，原廢棄活性炭碘吸附值恢復至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。

為探究碘吸附值恢復后活性炭的使用性能，本文通過對再生后活性炭與新活性炭進行了除油性能的比對研究，試驗結果表明在常壓吸附過程中，實際吸附過程效果基本一致。但由于粒度分布不同，同體積過柱液的情況下再生炭吸附性能略優于新炭。

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

2試驗器材與試驗原料

本次試驗模擬車間常壓下活性炭在炭柱中的吸附情況，采用的比對活性炭為再生活性炭的同批次新活性炭，并同時跟蹤車間同批次活性炭的工業應用效果進行比對。

試驗采取模擬車間活性炭使用方式，于試驗炭柱底部分別墊襯石英砂、鵝暖石和不同目數的三層過濾網，分設兩組，分別為再生炭的實驗組與新炭的對照組。

2.1 試驗器材

活性炭柱組成（以再生炭柱為例）：

2.2 試驗原料

再生后活性炭、新活性炭、鵝暖石、石英石若干。

2.3 試驗步驟

模擬活性炭在企業車間中的使用方法，常壓下采用蠕動泵將車間除油前液導入試驗高位方槽中，通過調節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，每隔一段時間測量一次流量及取樣分析含油情況并記錄。

3結果分析與討論

3.1 吸附油相情況

1、由圖1可知，車間實際運行過程中的除油后液與試驗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，表明試驗效果與實際運行效果基本一致;

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，表明廢活性炭經再生后已恢復活性，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。

4結論

經過長達296小時的持續運行，試驗結果表明：該企業經微波法再生后的廢活性炭已恢復使用活性，吸附性能上基本相同，僅由于再生過程中對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

[1]蔣劍春，孫康. 活性炭制備技術及應用研究綜述[J]. 林產化學與工業，2017，37（01）：1-13.

[2]姜麗慧. 廢活性炭微波再生工藝優化及再生機理研究[D].山東建筑大學，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，2003.