CN102652916A - 一种活性炭再生装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种活性炭再生装置及工艺，该装置包括反应室和曝气室，曝气室在反应室的底部，反应室和曝气室之间通过水利分布板隔开，反应室外部设置一个外接电源，该电源与安装在装置内部的阳极和阴极相连，阳极和阴极安装在反应室两侧，曝气室底部安装有电解液入水口、污染水入水口和曝气入口，在曝气室内设置有曝气管，曝气管通过气管与臭氧发生装置相连，电解液由电解液入口注入曝气室，流经反应室，再由反应室顶部的出水口流出。与现有技术相比，本发明采用电化学法和臭氧联合再生的方法，提高活性炭的再生效率，装置相对简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种活性炭再生装置及工艺，属于化工生产专用设备的技术领域。
背景技术
活性炭作为一种优良的吸附剂，它具有发达的孔隙结构，巨大的比表面积，优良的吸附性能。20世纪60年代初，欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理城市饮用水和工业废水。活性炭在处理工业废水，不论是在技术上还是在应用范围和处理规模上都发展很快，如在造纸废水、电镀废水、炼油废水和炸药废水处理等方面都有了较大规模的应用，并取得了满意的效果。而用过的活性炭若不进行回收会对环境造成二次污染，因此，从经济和环保的角度考虑，活性炭的再生具有格外重要的意义。
在活性炭的再生方法主要有热再生法、化学再生法、湿式氧化再生法、虽然热再生效率高，但是炭损失较大，一般在5%-10%，溶剂再生法一般比较适用于那些可逆吸附，如对高浓度、低沸点有机物废水的吸附，他的针对性较强并且微孔易堵塞，影响吸附性能的恢复率。湿式再生氧化法的再生附属设施多，操作较麻烦。电化学再生法不仅操作方便，而且效率高、能耗低，处理对象所受局限性较小。虽然目前电化学的方法效率较高，但一次再生活性炭量少，为了进一步的提高其再生效率，需要几种再生的方法想结合的设备。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有的活性炭装置单用电化学法再生效率低和一次再生活性炭量少的问题而本发明提出一种活性炭再生装置，本发明的另一目的是提供了一种利用上述装置再生活性炭的工艺。
本发明的技术方案为：一种活性炭再生的装置，其特征在于由反应室10、曝气室7、臭氧发生装置16和外接电源组成；其中反应室10和曝气室7外套有 壳体12，曝气室7位于反应室下方，曝气室7和反应室10中间设置有水力分布板4，反应室10内部紧靠侧壁的相对位置分别设置阳极11和阴极2，阳极11和阴极2通过导线分别与外接电源的正极和负极相接，阳极11和阴极2之间填充活性炭3，反应室10顶部侧壁安装有出水口1，曝气室7底部侧壁设置有污染水的入口8、电解液的入口5和曝气入口6，曝气室7内设置有曝气管15，曝气管15穿过曝气入口6通过气管15与臭氧发生装置16相连。
优选上述反应室10和曝气室7均为长方体；反应室与曝气室的体积比为3～4:1；所述曝气管15是由中部的主管道17和分布在主管两侧的支管13组成，曝气管成“丰”字型排布，主管道17由架设在曝气室两侧的挡板14固定在曝气室7的中部，曝气管道上开设有均匀分布的曝气孔18。
优选所述的污染水的入口8和电解液的入口5位于与曝气管主管道17平行的两个侧壁上；所述的出水口1位于刚好能使电解液覆盖活性炭的位置。优选所述的阴极2和阳极11材质均为石墨电极。
所述的水力分布板4安装在与装置内壁粘结在一起的挡板9上，水力分布板为常规的水力分布板，水力分布板上开设有均有的小孔，小孔的尺寸小于活性炭的尺寸。
本发明还提供了利用上述的活性炭再生装置再生活性炭的工艺，其具体步骤如下：将待再生的活性炭填充于阴阳两极中间，打开电解液入口5，电解液由电解液入口5注入曝气室7，通过水力分布板4流入反应室10，当电解液刚好覆盖活性炭层时，打开外接电源和臭氧发生装置16进行再生，电解液从反应室10上部的出水口1流出，一段时间后，关闭臭氧发生装置16，继续再生，再生结束后，关闭电解液入口5和外接电源。
优选所述的电解液中的电解质为NaCl；电解液的浓度为3～5g/L；电解液流速为8～25ml/min；外接电源的电流大小为100～300mA。
优选臭氧发生装置16的臭氧的流速为0.4～0.6L/min；通入臭氧的时间为10min～60min。优选上述的再生的时间为1～6h。
有益效果：
本发明通过两种再生方法相结合，可以达到比单用电化学方法更高的再生程度。制作装置简单，能耗低，一次再生量大，活性炭能被高效再生。
附图说明
图1是活性炭的电化学再生装置结构示意图；其中1为出水口，2为阴极，3为活性炭，4为水力分布板，5为电解液入口，6为曝气入口，7为曝气室，8为污染水入口，9为挡板，10为反应室，11为阳极，12为壳体；
图2是曝气管布设的示意图；其中13为支管，14为挡板，15为气管，16为臭氧发生装置，17为主管道，18为曝气孔。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明的限制，任何对不见或者技术特征的定义进行改变或者对整天结果做形式的而非实质性的变换都应该视为本发明所限定的保护范围。
实施例1
如图1所示：采用有机玻璃做为壳体和水力分布板的材料，壳体为长方体，在与装置内壁紧密粘结的挡板上放置水力分布板，水力分布板将装置分各出反应室和曝气室，紧靠反应室相对位置的侧壁分别设置石墨电极作为阳极和阴极，阳极和阴极通过导线与电源相接，在曝气室侧壁开设一个圆孔作为曝气入口，通过气管将曝气入口与臭氧发生装置相连，曝气管成“丰”字型排布，曝气管的支管均匀开设圆孔作为曝气孔，在与曝气孔主管道平行的侧壁的相对位置各开设圆孔作为污染水和电解液的入口。
实施例2
装置结构如实施例1，其中反应室和曝气室的比例为3:1，电极的厚度为10mm，曝气入口的孔径为8mm，曝气孔为孔径为2mm，电解液入口的孔径为10mm，将400g活性炭放入反应室，以8ml/min的速度将500mg/L的苯酚溶液通过污染水入口抽入到反应室中，测定出水时苯酚的浓度，当处理2L污染水后，停止抽水，关闭污染水入口打开再生液入口，将NaCl电解液（浓度为3g/L）以8ml/min的速度抽入到反应室中，当电解液刚好覆盖活性炭层时，开启电源，调节电流为0.1A，打开臭氧发生装置进行再生，调节进气流量为0.3L/min，电解 液从反应室上部的出水口流出，臭氧进气10min后，关闭臭氧发生装置，继续再生(电解)1小时后关闭电源和电解液入口；这时再次打开污染水入口，再次进行吸附，如此同样的条件下进行活性炭吸附——再生过程重复5次，测其吸附能力，吸附能力仍能达到使用前的80%以上水平。
实施例3
构造如实施例1，反应室和曝气室的比例为4∶1，电极的厚度为10mm，曝气入口的孔径为8mm，曝气孔孔径为2mm，电解液入口的孔径为10mm，将500g活性炭放入反应室，以5ml/min的速度将2000mg/L的苯酚溶液通过污染水入口抽入到反应室中，测定出水时苯酚的浓度，当处理2L污染水后，停止抽水，关闭污染水入口打开再生液入口，将NaCl电解液（浓度为5g/L以25ml/min的速度抽入到反应室中，当电解液刚好覆盖活性炭层时，开启电源，调节电流为0.3A打开臭氧发生装置进行再生，调节进气流量为0.6L/min，电解液从反应室上部的出水口流出，进气60min后关闭臭氧发生装置，电解5小时后关闭电源和电解液入口，这时再次打开污染水入口，再次进行吸附，如此同样的条件下进行活性炭吸附——再生过程重复5次，测其吸附能力，吸附能力仍能达到使用前的85％以上水平。
Claims (10)
1.一种活性炭再生的装置，其特征在于由反应室(10)、曝气室(7)、臭氧发生装置(16)和外接电源组成；其中反应室(10)和曝气室(7)外套有壳体(12)，曝气室(7)位于反应室下方，曝气室(7)和反应室(10)中间设置有水力分布板(4)，反应室(10)内部紧靠侧壁的相对位置分别设置阳极(11)和阴极(2)，阳极(11)和阴极(2)通过导线分别与外接电源的正极和负极相接，阳极(11)和阴极(2)之间填充活性炭(3)，反应室(10)顶部侧壁安装有出水口(1)，曝气室(7)底部侧壁设置有污染水的入口(8)、电解液的入口(5)和曝气入口(6)，曝气室(7)内设置有曝气管(15)，曝气管(15)穿过曝气入口(6)通过气管(15)与臭氧发生装置(16)相连。
2.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于所述反应室(10)和曝气室(7)均为长方体；反应室与曝气室的体积比为3～4∶1；所述曝气管(15)是由中部的主管道(17)和分布在主管两侧的支管(13)组成，曝气管成“丰”字型排布，主管道(17)由架设在曝气室两侧的挡板(14)固定在曝气室(7)的中部，曝气管道上开设有均匀分布的曝气孔(18)。
3.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于所述的阴极(2)和阳极(11)均为石墨电极。
4.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于所述的水力分布板(4)安装在与装置内壁粘结在一起的挡板(9)上。
5.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于所述的污染水的入口(8)和电解液的入口(5)位于与曝气管主管道(17)平行的两个侧壁上。
6.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于所述的出水口(1)位于刚好能使电解液覆盖活性炭的位置。
7.一种利用如权利要求1所述的活性炭再生装置再生活性炭的工艺，其具体步骤为：将待再生的活性炭填充于阴阳两极中间，打开电解液入口(5)，电解液由电解液入口(5)注入曝气室(7)，通过水力分布板(4)流入反应室(10)，当电解液刚好覆盖活性炭层时，打开外接电源和臭氧发生装置(16)进行再生，电解液从反应室(10)上部的出水口(1)流出，一段时间后，关闭臭氧发生装置(16)，继续再生，再生结束后，关闭电解液入口(5)和外接电源。
8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于所述的电解液中的电解质为NaCl；电解液的浓度为3～5g/L；电解液流速为8～25ml/min；外接电源的电流大小为100～300mA。
9.根据权利要求7所述的的工艺，其特征在于臭氧发生装置(16)臭氧的流速为0.4～0.6L/min；通入臭氧的时间为10min～60min。
10.根据权利要求7所述的的工艺，其特征在于所述的再生的时间为1～6h。
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