CN102188960B - 介质阻挡放电活性炭再生反应器的导入式布气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质阻挡放电活性炭再生反应器的导入式布气方法，属于环境污染控制和化工吸附剂再生技术领域。其特征是将导气管置于介质阻挡反应器的活性炭填充床中，其中导气管的周身遍布有出气微孔，添加的气体经过导气管上的微孔进入活性炭床层内，均匀分布于反应器的放电空间中，为反应器提供放电的反应气源。对于矩形状金属电极和介质的电极系统，导气管可制成“之”字形和芒刺形；对于圆形金属电极和介质的电极系统，导气管可制成螺旋形。本发明的布气方法结构简单，导气管路安装制作简便；可为介质阻挡放电区域提供稳定和分布均匀的气源，提高了气体的利用效率；适合给介质阻挡放电再生活性炭反应器的放大装置布气。
Description
技术领域
本发明属于环境污染控制和化工吸附剂再生技术领域，涉及到介质阻挡放电活性炭再生反应器的导入式布气方法。
背景技术
活性炭具有极为发达的内部孔隙结构和较大的比表面积，吸附能力强，且其来源相对易得，成本相对低廉，是一种最常用的吸附剂之一，广泛应用于环境保护、化学、食品等众多领域。但随着活性炭的应用范围日趋广泛，消耗量也迅速增加，应用过程中产生的废活性炭量多，占地面积大，如不回收活化再利用的话，不仅会对资源造成一种浪费，同时还会对环境造成二次污染。因此，无论是从经济的还是环保的角度考虑，推广活性炭再生都很有必要。
介质阻挡放电可在大气压下产生低温等离子体，在环境、化工及材料等工业生产领域具有应用前景。介质阻挡放电活性炭再生原理是，介质阻挡放电产生高浓度的活性物质，如O3、-O、-OH等，同时随有紫外光、冲击波等物理效应，共同作用于活性炭，实现活性炭上吸附污染物的处理和活性炭的再生。介质阻挡放电处理活性炭过程中，需向放电反应器中添加气体，以保证供入一定浓度的反应气体(如空气、氧气和水蒸气等)，进而保证活性物质生成的稳定性和活性炭处理的持续性。目前报道的介质阻挡放电处理活性炭，或者处理其他固体颗粒，布气方法都是采用侧向或轴向进气，由于受到离子风阻力和电极结构设计的限制等，导致气体利用效率不高，影响介质阻挡放电处理活性炭和固体材料的应用效果。如专利CN 100398194C提出了“一种介质阻挡放电等离子活性炭原位再生方法”，其反应器a、b方案采用的布气方式属侧向进气，方法简单，而这样的进气方式由于离子风场的阻碍作用，添加的反应气体难以渗透或进入到整个活性炭填料床层内部，即反应气体难以完全分布于放电反应区域内，导致反应气体成分的浓度降低，进而降低活性物质产生，影响放电处理的效果；其反应器c方案，采用的是自下而上的通入气体的布气方式，属轴向进气，其高压、低压电极板与两块平行介质因通气需要必须采用孔板式结构，这种布气方式不适合多层电极配置，亦不利于反应器放大，且活性炭填充厚度大时处理效果下降。专利CN 101530784A也提出了“一种介质阻挡放电等离子体辐照活性炭再生方法及装置”，其板式结构反应器布气方式与前述专利a方案类似，这种布气方式的缺点亦与前述专利缺点相同，而且不适合应用于厚度大的活性炭床或不适合处理大量的活性炭。
针对介质阻挡放电处理活性炭反应器布气效率低的问题，本发明提出的介质阻挡放电活性炭再生反应器的导入式布气方法，即利用导气管将气体直接导入到活性炭床层内部，使反应气体均匀的分布在活性炭床层内，用于放电时活性物质的生成，保证在活性炭床层内产生的活性物质的均匀的分布和持续稳定的产生，致使活性炭与活性物质的作用机会增大，达到高效的均匀的处理活性炭上的污染物和活性炭再生的目的。
发明内容
本发明提供了一种介质阻挡放电活性炭再生反应器的导入式布气方法，解决介质阻挡放电反应器的添加气体利用效率低、难以均匀分布于放电空间内并且难与放电处理对象充分接触等问题。
本发明的技术方案如下：
第一步，将导气管布置于介质阻挡再生反应器放电空间里的活性炭填充床中，导气管的布置方式与介质阻挡放电反应器的电极形状相适应，其中导气管的周身遍布有出气微孔。将待处理的粒状或柱状活性炭填满于活性炭填充床，并使之分布于导气管的周围。
第二步，启动气泵向导气管中注入气体，气体再经导气管上的微孔进入活性炭床层内，用于给放电区域供气。
添加的气体经过导气管上的微孔进入活性炭床层内，为反应器提供放电的反应气体。气体经过导气管上的微孔进入活性炭床层，均匀分布于反应器的放电空间中，为反应器提供反应气源。
气源可选用空气、氧气或水蒸气等，启动气泵向导气管中注入气体，气体再经导气管的微孔进入活性炭床层内，用于给放电区域供气。
根据介质阻挡放电反应器电极的形状，导气管的布置方式可设计为相应的形式。对于矩形状金属电极和介质的电极系统，导气管可制成“之”字形和芒刺形结构；对于圆形金属电极和介质的电极系统，导气管可制成螺旋形结构。
本发明的放电再生处理对象是固体吸附剂或其他导体材料。
本发明的有益效果是反应器布气方法结构简单，通气管路制作简易，安装方便；可为介质阻挡放电区域提供稳定和分布均匀的气源，提高了气体的利用效率；适合给介质阻挡放电再生活性炭反应器的放大装置布气。
附图说明
图1为芒刺形导气管的布置结构示意图。
图2为“之”字形导气管的布置结构示意图。
图3为螺旋形导气管的布置结构示意图。
图4为本发明的导气管结构示意图。
图中：1反应器活性炭填充床；2导气管气体入口；3导气管；
4出气微孔。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
该介质阻挡放电活性炭再生反应器的导入式布气方法是将PVC材料的导气管置于介质阻挡反应器的活性炭填充床中，为反应器提供反应气源，活性炭填充床为长宽高是400mm×400mm×16mm的绝缘塑料，活性炭填满床层。导气管的布置方式采用如附图1所示的芒刺形，其中导气管直径5mm，其周身遍布有出气微孔，微孔直径为0.5mm；气体通过气泵从入口处通入，沿导气管路的各个微孔中渗出，均匀分布于反应器的放电空间中，为反应器提供反应气源。
在本实例中，选取市售化学纯的苯酚配成浓度为1000mg/L的模拟废水，采用本发明的介质阻挡放电活性炭再生反应器进行再生处理，步骤为：
第一步，吸附，称取经过预处理的柱状活性炭7.8Kg，放入活性炭吸附柱中，采用循环吸附法制备吸附饱和的活性炭，同法制备两份样品。
第二步，放电再生，工艺为：
首先，将吸附饱和的7.8Kg活性炭经自然干燥至一定含水率，其中一份作为处理样，将其引入已配置芒刺形导气管路的介质阻挡放电活性炭再生反应器的活性炭填充床中，另一份作为对照样引入侧向进气的介质阻挡放电活性炭再生反应器活性炭填充床中。
再次，启动气泵，通入空气气源，打开电源开关，启动双极性脉冲高压电源，调节电源频率为50Hz，电压有效值为15kV，电极之间形成均匀稳定的丝状放电状态，放电时间为60min；使用此法分别对处理样与对照样进行放电处理。
最后，断开电源开关，双极性脉冲高压电源1停止供电，关闭气泵，停止供气，再打开活性炭填充床，取出活性炭。
第三步，再生效果监测，将处理样和对照样的两份活性炭，分别放入活性炭吸附柱中，同法采用循环吸附法进行再吸附。结果显示对照样的活性炭再吸附效率为61％，处理样的活性炭再吸附效率为86％，经本发明的布气方式配置通气管路的介质阻挡放电反应器处理的活性炭吸附能力提高了25％。
Claims (3)
1.一种介质阻挡放电活性炭再生反应器的导入式布气方法，其特征在于如下步骤：
第一步，将导气管依电极系统形状布置于介质阻挡再生反应器放电空间里的活性炭填充床中，导气管的布置方式与介质阻挡放电反应器的电极形状相适应，导气管的周身遍布有出气微孔；将待处理的粒状或柱状活性炭填满于活性炭填充床，并使之遍布于导气管路周围；
第二步，启动气泵向导气管中注入气体，气体再经导气管上的微孔进入活性炭床层内，用于给放电区域供气。
2.根据权利要求1所述的导入式布气方法，其特征还在于，对于矩形状金属电极和介质的电极系统，导气管制成“之”字形和芒刺形结构。
3.根据权利要求1所述的导入式布气方法，其特征还在于，对于圆形金属电极和介质的电极系统，导气管制成螺旋形结构。
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