CN102350329A - 一种吸附净化磷化氢的烟杆基活性炭的再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸附净化磷化氢的烟杆基活性炭的再生方法，本方法将吸附磷化氢的烟杆基活性炭置于管式炉中进行程序升温加热至350℃~500℃，升温过程中同时通入N2和水蒸气，在350℃~500℃保持一定时间后降温，当温度降至150℃时，只通入N2进行干燥，降温，最后置于干燥皿中干燥，即得再生后的烟杆基活性炭，循环用于磷化氢的吸附，此方法操作简单，再生后的活性炭对PH3吸附性能良好，活性炭使用寿命长，可循环利用，降低了处理工业毒气PH3的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸附净化磷化氢的烟杆基活性炭的再生方法，属于节能环保领域，具体说是利用热再生法对吸附净化磷化氢后的烟杆基活性炭的再生处理技术。
背景技术
活性炭是一种具有高度发达的孔隙结构和优良吸附性能的炭质吸附材料，已被广泛应用于环保、化工、食品加工、冶金、药物精制和军事化学防护等多个领域。随着经济的发展，我国对活性炭的需求也越来越大，但活性炭使用后的废弃饱和碳造成的资源浪费和二次污染问题，严重地限制了活性炭在各个领域中的应用。因此，无论是从经济还是环保角度考虑，进行活性炭的再生都很必要，这已成为活性炭生成和使用技术中的重要组成部分。近年来，世界上主要的活性炭生产国如美国、日本等都已经把着眼点转向活性炭的再生机理和新的再生技术的开发方面，活性炭使用一次后是丢弃还是经再生后循环利用已成为反映一个国家活性炭工业水平的重要标志。
活性炭的再生是指运用物理、化学或生物化学等方法对吸附饱和后失去活性的碳进行处理，恢复其吸附性能以达到重复使用的目的。基于对活性炭的再生进行的大量研究，国内外
学者提出了各种活性炭再生工艺技术，如湿式氧化再生法、溶剂再生法、生物再生法、微波辐照再生法和热再生法等。这些方法各有其特点和使用范围，应根据实际使用对象进行选择，确定经济有效的方法。这些方法存在以下一些优缺点。
(1) 湿式氧化再生法
该技术具有投资和能耗低、工艺操作简单、再生相对效率高、活性炭损失率低、再生过程无二次污染、对吸附性能影响小等特点。但该技术通常用于再生粉末活性炭，适宜处理毒性高、生物难降解的吸附质。
(2) 溶剂再生法
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。该法活性炭损失较小，但是再生不太彻底，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。
(3) 生物再生法
仅适用于含有易被微生物分解的有机物的饱和碳的再生，且分解反应的周期较长，有必须定期更换活性炭，成本较高。
(4) 微波辐照再生法
微波辐照再生活性炭具有再生时间短、耗能低、设备构造简单、再生效率高及活性炭吸附容量恢复率高等优点。但由于微波的加热过程是封闭的,蒸发的物质不能及时地排除，对再生效果产生一定的影响。
(5) 热再生法
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。高温热再生在除去碳吸附的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地恢复。热再生法是目前工艺上最成熟、工业上应用最多的活性炭再生方法。虽然热再生过程中碳的损失较大，一般在5~10%，再生后活性炭的机械强度下降。但加热再生法再生效率高，再生时间短，应用范围广，再生过程生成新的微孔，而磷化氢的吸附主要发生在活性炭的微孔上。
热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(颗粒炭30~60min，粉状炭几秒钟)等优点，但也有再生损失大(每次损失约3％~10％)，运转条件严格，操作费用大等缺点。热再生法一般经过干燥，炭化，活化三个阶段。随着温度升高到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 、H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，从而影响活性炭再生的得率。
发明内容
本发明中在炭化和活化阶段都同时通入氮气和水蒸气，不仅能够使活化反应充分进行，还能严格控制加热炉内的氧浓度，降低氧对活性炭的消耗。本发明克服了现有技术得不足，提供了一种吸附净化磷化氢的烟杆基活性炭的再生方法，此方法是以烟杆基活性炭为载体的磷化氢吸附剂吸附后的再生方法，本发明提供的以烟杆基活性炭为载体的磷化氢吸附剂吸附后的再生方法，具体包括如下步骤：
（1）将吸附磷化氢的烟杆基活性炭置于管式炉中进行程序升温加热至350℃~500℃，升温过程中同时通入N2和水蒸气；
（2）在350℃~500℃保持一定时间后降温，升到最终温度并保持此温度时，是同时通入通入N2和水蒸气，当温度降至150℃时，只通入N2进行干燥2h，降温至50℃，最后置于干燥皿中，干燥，即得再生的活性炭，用于PH3的吸附；
（3）步骤(2)中再生活性炭吸附PH3后重复步骤(1)和(2)，得到二次再生后的活性炭，再用于PH3的吸附。
本发明所述的水蒸气由水蒸气发生器提供，可控制水蒸气流量，流量控制在50~60 ml/min。
本发明中所采用的氮气为纯氮，纯度为99.99%。
本发明所述氮气流量为150ml/min。
本发明所述的温度保持时间为4~6h。
利用本发明对烟杆基活性炭进行再生，再生后的活性炭对PH3吸附性能良好，活性炭使用寿命长，可循环利用，降低了处理工业毒气PH3的成本，且操作简单，具有一定的实际应用前景。
附图说明
图1是再生温度对活性炭再生后PH3吸附净化效率的影响。
图2是再生次数对活性炭再生后PH3吸附净化效率的影响。
具体实施方式
实施例1
先将新鲜改性的活性炭(AC)进行PH3的吸附实验，然后将吸附过PH3的活性炭置于管式炉中进行升温加热至最终温度350℃，升温过程通入N2和水蒸气，氮气流量为150ml/min，水蒸气流量为50 ml/min，在350℃保持4h后，降温，当温度降至150℃时，只通入N2进行干燥2h，氮气流量为150ml/min，最后降温至50℃后，置于干燥皿中，干燥，即得一次再生后的活性炭(AC1-350℃)，再用于PH3的吸附，实验条件及检测结果见图1。
实施例2
先将新鲜改性的活性炭(AC)进行PH3的吸附实验，然后将吸附过PH3的活性炭置于管式炉中进行升温加热至最终温度400℃，升温过程通入N2和水蒸气，氮气流量为150ml/min，水蒸气流量为60ml/min，在400℃保持4h后，降温，当温度降至150℃时，只通入N2进行干燥2h，最后降温至50℃后，置于干燥皿中，干燥，即得一次再生后的活性炭(AC1-400℃)，再用于PH3的吸附，实验条件及检测结果见图1。
实施例3
先将新鲜改性的活性炭(AC)进行PH3的吸附实验，然后将吸附过PH3的活性炭置于管式炉中进行升温加热至最终温度500℃，升温过程通入N2和水蒸气，氮气流量为150ml/min，水蒸气流量为55ml/min，在500℃保持4h后，降温，当温度降至150℃时，只通入N2进行干燥2h，最后降温至50℃后，置于干燥皿中，即得一次再生后的活性炭(AC1-500℃)，再用于PH3的吸附，实验条件及检测结果见图1。
实施例4
将实施例3中一次再生后的活性炭，用于PH3的吸附实验后进行二次再生，即将活性炭置于管式炉中进行升温加热至最终温度500℃，升温过程通入N2和水蒸气，氮气流量为150ml/min，水蒸气流量为55ml/min，在500℃保持4h后，降温，当温度降至150℃，只通入N2进行干燥2h，最后降温至50℃，置于干燥皿中，即得二次再生后的活性炭(AC2-500℃)，再用于PH3的吸附，实验条件及检测结果见图2。
从图1可以看出，再生温度对活性炭再生后的PH3吸附净化效率影响很大，随着再生温度的升高，再生后活性炭的吸附效果逐渐增强，再生温度为500℃的再生活性炭，与新鲜改性活性炭相比，在175min的吸附时间以内，其吸附净化效率都能保持在100%，但吸附时间超过175min以后，净化效率有所降低。说明在高温热气流的作用下聚合态的PH3更易于发生脱附，同时，热气流的吹扫使吸附剂孔道内的物质被吹走，导致再生后吸附效果增强。
从图2可知，随着再生次数的增加，再生活性炭对PH3净化效率逐渐降低，说明随着再生次数的增加，活性炭的活性有一定的减弱，但仍可恢复大部分活性，该再生方法的初步实验表明，对烟杆基活性炭的再生具有一定的实际应用前景。
Claims (5)
1.一种吸附净化磷化氢的烟杆基活性炭的再生方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将吸附磷化氢的烟杆基活性炭置于管式炉中进行程序升温加热至350℃~500℃，升温过程中同时通入N2和水蒸气；
（2）在350℃~500℃保持一定时间后降温，当温度降至150℃时，只通入N2进行干燥2h后，降温至50℃，最后置于干燥皿中，干燥，即得再生后的烟杆基活性炭，循环用于磷化氢的吸附。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于水蒸气由水蒸气发生器提供，可控制水蒸气流量，流量控制在50~60 ml/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所采用的氮气为纯氮，纯度为99.99%。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，氮气流量为150ml/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于最终温度保持时间为4~6h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120215 |