CN103203227B - 一种过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保技术领域，具体为一种采用过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法。本发明是过硫酸盐通过分子氧化或化学活化产生硫酸盐离子（S₂O₈ ^2-）和高强度硫酸盐自由基（·SO₄ ^2-），活化产物可快速分解活性炭吸附饱和的各类有机物。本发明可应用于饮用水厂或需要用活性炭净水的工业企业进行活性炭再生。

Description

一种过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种采用过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法。

背景技术

在当今国内外水体污染持续加剧的背景下，活性炭作为一种高效吸附材料，已经广泛应用于饮用水深度处理工艺过程中。活性炭可以有效地从水体中去除多种不同的有机污染物，但经长期使用的活性炭不断达到有机物吸附饱和状态，需要及时更换或再生以保证水处理效果活性炭再生方法国内外已经开展研究和应用，主要分为三类：生物法、加热法和化学法。活性炭的生物再生，目前还较少看到有成功的报导，其主要缺点在于生物法只适用于可生物降解的污染物质，对于不易生物降解和有毒有害有机物则不能适用，且残留最终产物被吸附于活性炭表面，再生不完全；高温加热再生法对活性炭损耗巨大，通常损耗高于10%，且运输费用高昂。采用此方法进行原位再生吸附饱和的活性炭，不需转移活性炭至特定容器，经再生后的活性炭进行重新使用，成本小、无污染，活性炭吸附能力损耗很小，因此本研究十分符合我国在环境污染治理中高效率、低成本、资源化的要求。

过硫酸盐是一种强氧化药剂，通常以过硫酸钠或过硫酸钾的形式出现，具有广谱的有机物氧化特性，硫酸盐自由基氧化具有更快、更强的氧化特性，可采用活化激发的方法产生。保持活性炭对三氯甲烷的持续吸附特性是非常重要的，原位再生三氯甲烷吸附饱和的活性炭工艺几乎不影响水厂正常供水，具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、经济、无污染的过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法。

本发明是过硫酸盐通过分子氧化或化学活化产生硫酸盐离子（S₂O₈ ^2-）和高强度硫酸盐自由基（·SO₄ ^2-），活化产物可快速分解活性炭吸附饱和的各类有机物。本发明可应用于饮 用水厂或需要用活性炭净水的工业企业进行活性炭再生。

本发明提供的过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法，具体步骤为：

第一步：配置过硫酸盐原液，称取35-45g（优选38-42g）过硫酸盐溶解于1L蒸馏水中，根据需再生活性炭的重量，按照1g活性炭配置50mL过硫酸盐原液的比例准备；

第二步：在过硫酸盐原液中加入适量碳酸氢钠，控制溶液在反应过程中pH不低于4.5；用配置好的过硫酸盐溶液按照上向流的方法对饱和活性炭进行淋洗循环，淋洗次数不少于5次，静置25-40min；

第三步：将系统温度加热至40-45℃，静置60-80min，甚至更长；继续淋洗不少于5次；

第四步：停止淋洗，排出剩余淋洗液，用清水冲洗再生后活性炭2-3遍，再生完成。

本发明基于过硫酸盐自由基高级氧化的基本原理：

1．活性炭微孔结构对过硫酸盐分子具有较强的吸附作用，过硫酸盐分子可直接进入吸附饱和的活性炭微孔内部； 

2．微孔内部过硫酸盐分子通过电离和分子活化作用产生S₂O₈ ^2-和·SO₄ ^2-两种有效再生物质，氧化分解活性炭内部吸附饱和的三氯甲烷，达到再生目的。

本发明的特点在于：以廉价的过硫酸盐作为再生药剂，利用过硫酸盐分子和经活化后产生的硫酸盐自由基所具有的强氧化性再生有机物吸附饱和的活性炭；活性炭对过硫酸盐充分吸附后，通过加热的方法活化过硫酸盐，使再生反应由活性炭内部产生，分解活性炭微孔吸附的有机物极为彻底，再生后产物为氢离子和硫酸根，根数无毒无害物质，且易于通过水清洗去除。此方法对有机物吸附饱和的活性炭再生效果明显，与现有的热分解方法相比，成本小、污染少、工艺简单，不需转移活性炭至特定再生厂和再生装置，可实现原位再生，适合饮用水厂日常活性炭再生使用，符合我国在环境污染治理中高效率、低成本、资源化的要求。

本发明的有益效果是：

本发明以过硫酸盐为有机物饱和活性炭的再生药剂，经加热活化后，产生硫酸盐自由基结合分子氧化作用，快速分解被活性炭吸附的各种有机物，可应用于饮用水厂活性炭原位再生处置，与传统再生方式相比，成本小、污染少、工艺简单，具有广泛的经济效益和应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

实施例1

某饮用水厂采用煤质颗粒活性炭作为有机污染物吸附处理工艺，经三年运行，活性炭对有机物的去除效果明显降低，从初期使用时85%的有机物去除率降低到30%左右，对此活性炭进行再生处理。活性炭工艺运行期间原水的有机物含量表征参数COD平均值为3.6mg/L，最高4.9mg/L，最低2.0mg/L；浊度为24-45NTU。原水属于中度有机污染水体。

取适量吸附饱和活性炭取出，放入事先准备好的再生反应器，反应器直径为30cm，高度60m的直圆柱体，设置进水口和出水口，采用上向流的再生方式，按照步骤再生后，取活性炭样品进行分析，主要指标为COD吸附前后的变化。

通过试验研究可得出以下结论：经再生后活性炭对有机物的去除效率从接近饱和状态下30%，恢复到60%左右，进水COD经再生活性炭吸附后，COD浓度由平均3.6mg/L降低至1.4-1.5mg/L左右，连续监测20天时间，处理效果稳定。出厂水COD含量低于国家规定的饮用水出厂水标准。

实施例2

某啤酒企业采用活性炭过滤工艺作为污水深度处理工艺，经2年运行，活性炭对有机物吸附效率明显降低，对有机物的去除率从初始状态下75%左右降低至15%。该企业啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等，污水处理采用酸化—SBR法二级处理加活性炭吸附三级处理。二级处理出水COD为140-170mg/L,经活性炭吸附后，初期处理水COD浓度为40-50mg/L，活性炭吸附效率降低后，COD浓度增加到120-140mg/L，不能满足国家污水排放二级处理标准，因此开展活性炭再生试验。

再生过程直接在活性炭滤罐内部开展，罐体底部进水，上部出水的上向流方式，试验过程中不断取出活性炭样品进行分析，主要指标包括为COD去除效率。通过试验研究可得出以下结论：饱和活性炭经过3小时的再生，COD去除效率从15%恢复到40%左右，经5小时再生后COD去除效率为55%左右，处理水COD浓度为65-75mg/l，符合我国《污水排放水质标准》的相关要求。

对照例

某实验室采用未经使用过的活性炭开展试验，将活性炭用含高浓度有机物腐植酸溶液浸泡和淋洗，使活性炭达到三氯甲烷吸附饱和（吸附效率为零），吸附腐植酸饱和的活性炭进行再生试验。试验在特定容器中进行，直径30cm，高60cm，上向流的再生方式，经再生后，取活性炭样品进行分析，活性炭样品对腐植酸表征指标TOC的吸附效率恢复到77%。

Claims (2)

1. 一种过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法，其特征在于具体步骤为：

第一步：配置过硫酸盐原液，称取35-45g过硫酸盐溶解于1L蒸馏水中，根据需再生活性炭的重量，按照1g活性炭配置50mL过硫酸盐原液的比例准备； 

第二步：在过硫酸盐原液中加入适量碳酸氢钠，控制溶液在反应过程中pH不低于4.5；用配置好的过硫酸盐溶液按照上向流的方法对饱和活性炭进行淋洗循环，淋洗次数不少于5次，静置25-40min；

第三步：将系统温度加热至40-45℃，静置60-70min，继续淋洗不少于5次；

第四步：停止淋洗，排出剩余淋洗液，用清水冲洗再生后活性炭2-3遍，再生完成。

2. 根据权利要求1所述的过硫酸盐原位再生吸附饱和活性炭的方法，其特征在于：第一步中的过硫酸盐原液浓度控制在38-42g/L。