CN104475068B - 一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置,包括脉冲电源、反应器和载气系统,反应器包括上盖、外筒体和底座,外筒体位于上盖和底座之间,且彼此间连接;脉冲电源的输出端与上盖的高压端接线口相连,载气系统的输出端与上盖的进气口相连;外筒体内依次设有高压电极、活性炭放置层和地电极;将活性炭平铺于反应器尼龙网上,注入水并封闭反应器;启动载气系统的气泵,调节流量计,闭合系统电路;启动脉冲电源,调节参数使高压针电极与地电极间形成流光放电;断开系统电路,停止气泵,打开外筒体取出活性炭,用去离子水冲洗、干燥,即可得再生后活性炭;本发明利用脉冲放电技术降解吸附于活性炭上的有机污染物,实现了活性炭的再生。

Description

一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置
技术领域
本发明涉及化工吸附分离和污染物控制技术领域,尤其是涉及一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置。
背景技术
资源是人类生存与发展的命脉。活性炭(Activated Carbon,AC)作为一种传统而现代的人造资源,自从问世100多年以来,被广泛应用于工农业生产的各个方面。目前,在环境保护和工业领域,AC作为吸附剂被大量用于有机污染物的吸附,然而吸附饱和的AC通常被废弃、掩埋或烧掉,造成资源浪费和二次污染。AC的吸附以物理吸附为主,即通过相间转移作用,使污染物质从溶液相转移到固相(AC上),整个吸附过程不存在有机污染物的降解去除。对于用作难生物降解有机污染物吸附的AC在废弃后,会对环境造成极大的危害。因此,无论是从提高资源利用效率、节约成本的角度,还是从保护环境的角度,通过降解AC吸附的有机污染物质对其进行再生都具有非常重要的意义,对AC进行再生的循环利用也已经成为反映一个国家AC工业水平的重要标志。
AC再生,是指用物理的或化学的方法,在不破坏AC原有结构的前提下,将吸附于AC上的吸附质予以去除,恢复其吸附性能,达到循环使用的目的。目前,国内外用于AC再生的方法包括:热再生法、生物再生法、溶剂再生法、电化学再生法、超临界流体再生法、超声波再生法、微波辐照再生法、(催化)湿式氧化再生法和光催化氧化再生法等,各种再生方法均有其优点和不足之处。如AC的电炉热再生过程具有再生效率高、对吸附质无选择性的优点,但这种再生过程炭损失大,AC再生后机械强度下降,比表面积减小,且所需设备较为复杂,运转费用较高;AC生物再生的设备和工艺简单,但再生速度慢,再生时间长,对AC吸附容量的恢复有限,且不能用于再生吸附了难生物降解有机污染物质的AC;溶剂法再生AC的损耗较小,但再生不彻底,易造成微孔堵塞,多次再生后的AC吸附性能明显降低,且该方法的针对性强,不适用于吸附了种类繁多污染物AC的脱附等等。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置,利用脉冲放电产生的高能电子、紫外光、高活性化学物种等物理、化学综合效应降解吸附于活性炭上的难生物降解有机污染物,实现活性炭的再生。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。
一种脉冲放电等离子体活性炭再生装置,其特征在于,包括脉冲电源、反应器和载气系统;所述反应器包括上盖、外筒体和底座,所述外筒体位于上盖和底座之间,且彼此间连接;所述脉冲电源的输出端与上盖所设高压端接线口相连,所述载气系统的输出端与上盖所设进气口相连;所述外筒体内部从上到下依次设有高压电极、活性炭放置层和地电极。
进一步的,所述高压电极为高压针电极,由固定在橡胶塞内的不锈钢注射器针头组成。
进一步的,所述不锈钢注射器针头为七根12#不锈钢注射器针头,各针头间距为20mm。
进一步的,所述活性炭放置层由有机玻璃圆环和尼龙网粘制而成,且尼龙网位于有机玻璃圆环上面。
进一步的,所述地电极为不锈钢圆板。
进一步的,所述尼龙网和地电极之间的距离为10mm。
进一步的,所述脉冲电源为正极性窄脉冲旋转火花隙式高压电源。
进一步的,所述载气系统包括气泵和流量计,所述流量计的输入端连接气泵,且输出端连接进气口。
一种脉冲放电等离子体活性炭再生方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将待再生的饱和活性炭平铺于反应器的外筒体中的尼龙网上,向反应器中注入水,封闭反应器;
(2)启动载气系统的气泵,调节流量计,闭合系统电路;启动脉冲电源,脉冲频率为0-150Hz,调输出电压为0-60kV,使高压针电极与地电极之间形成流光放电,放电再生时间为5-60min;
(3)断开系统电路,停止气泵,打开外筒体,取出活性炭,用去离子水冲洗、干燥,即可得再生后活性炭。
进一步的,步骤(2)中所述高压针电极(3)的各针头位于步骤(1)中所述水溶液的液面上方8mm处,所述流量计调至2L/min,脉冲频率为50Hz,电压为15-21kV,放电再生时间为60min。
本发明的有益效果:
本发明所述脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置,通过设置脉冲电源、高压针电极、活性炭放置层、地电极等部件,利用反应器中气-液混合相脉冲放电过程所产生的高活性化学物种、紫外光效应、冲击波、高能电子轰击等多种物理、化学综合效应降解吸附于活性炭上的难生物降解有机污染物;该装置操作简便,再生过程中活性炭损失量小、周期短、效率高、无二次污染,不需进行后续处理即可再次利用。
附图说明
图1为本发明脉冲放电等离子体再生活性炭装置的示意图。
图2为本发明装置中反应器的剖视图。
附图标记说明如下:
图中:1-高压端接线口,2-进气口,3-高压针电极,4-橡胶塞,5-外筒体,6-尼龙网,7-地电极,8-底座,9-出气口,10-有机玻璃圆环,11-接地端接线口,12-脉冲电源,13-反应器,14-载气系统。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
一种脉冲放电等离子体活性炭再生装置,包括脉冲电源12、反应器13和载气系统14,脉冲电源12为正极性窄脉冲旋转火花隙式高压电源,峰值电压0-60kV且连续可调,脉冲频率0-150Hz且连续可调。
所述反应器13包括开有进气口2的上盖、外筒体5和底座8,所述外筒体5为内径96mm的有机玻璃圆筒,位于上盖和底座8之间,且彼此连接;其内部从上到下依次设有高压针电极3、活性炭放置层和地电极7。高压针电极3由七根12#不锈钢注射器针头排列而成,并固定在橡胶塞4内,各针头间距为20mm,确保高压针电极3的针面保持平整,保证放电的均匀性。活性炭放置层由有机玻璃圆环10和尼龙网6粘制而成,尼龙网6位于有机玻璃圆环10上面;地电极7为直径80mm,厚度3mm的不锈钢圆板。
所述载气系统14包括气泵和流量计,流量计的输入端连接气泵,其输出端连接进气口2,气体通过外筒体5所设的出气口9排出;脉冲电源11的输出端与反应器13的上盖所设高压端接线口1相连。
本实施例中活性炭再生步骤为:
(1)称量30g的粒径为2-4mm的颗粒活性炭加入到500mL的具塞锥形瓶中,向其中加入体积400mL、浓度2000mg/L的酸性橙(AO7)溶液,在转速150r/min、温度25℃的水浴恒温振荡器中,振荡24h至吸附平衡,滤去残留液,在105℃下烘干6h,制成饱和活性炭。
(2)首先,向反应器13中加入65mL的水溶液,调节高压针电极3位于水溶液的液面上方8mm处,将饱和活性炭平铺于尼龙网6表面上,地电极7和尼龙网6的距离为10mm;其次,启动载气系统14的气泵,调节流量计至2L/min,其中载气为空气;闭合电路,启动脉冲电源12,调节脉冲频率为50Hz,电压有效值为20.4kV,放电再生60min;最后,断开电源,停止气泵,打开反应器13,取出再生后活性炭。
(3)将再生后活性炭用去离子水冲洗三次,在数显鼓风干燥箱中105℃下烘干6h。
称量冷却后的再生后活性炭,加入到250mL的具塞三角烧瓶中,向其中加入体积100mL、浓度250mg/L的AO7溶液,吸附120min,以吸附在脉冲放电等离子体再生后活性炭上AO7的量与吸附在新原炭上AO7的量的比值表示活性炭的再生效率,结果可达66.3%。
所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种脉冲放电等离子体活性炭再生装置,其特征在于,包括脉冲电源(12)、反应器(13)和载气系统(14);所述反应器(13)包括上盖、外筒体(5)和底座(8),所述外筒体(5)位于上盖和底座(8)之间,且彼此间连接;所述脉冲电源(12)的输出端与上盖所设高压端接线口(1)相连,所述载气系统(14)的输出端与上盖所设进气口(2)相连;所述外筒体(5)内部从上到下依次设有高压电极、活性炭放置层和地电极(7);所述高压电极为高压针电极(3),由固定在橡胶塞(4)内的不锈钢注射器针头组成;所述不锈钢注射器针头为七根12#不锈钢注射器针头,各针头间距为20mm;所述活性炭放置层由有机玻璃圆环(10)和尼龙网(6)粘制而成,且尼龙网(6)位于有机玻璃圆环(10)上面;所述尼龙网(6)和地电极(7)之间的距离为10mm。
2. 根据权利要求1所述的脉冲放电等离子体活性炭再生装置,其特征在于,所述地电极(7)为不锈钢圆板。
3. 根据权利要求1所述的脉冲放电等离子体活性炭再生装置,其特征在于,所述脉冲电源(12)为正极性窄脉冲旋转火花隙式高压电源。
4. 根据权利要求1所述的脉冲放电等离子体活性炭再生装置,其特征在于,所述载气系统(14)包括气泵和流量计,所述流量计的输入端连接气泵,且输出端连接进气口(2)。
5. 一种脉冲放电等离子体活性炭再生方法,所述方法采用了权利要求1所述的脉冲放电等离子体活性炭再生装置,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将待再生的饱和活性炭平铺于反应器(13)的外筒体(5)中的尼龙网(6)上,向反应器(13)中注入水溶液,封闭反应器(13);
(2)启动载气系统(14)的气泵,调节流量计,闭合系统电路;启动脉冲电源(12),所述高压针电极(3)的各针头位于步骤(1)中所述水溶液的液面上方8mm处,所述流量计调至2L/min,脉冲频率为50Hz,电压为15-21kV,放电再生时间为60min;使高压针电极(3)与地电极(7)之间形成流光放电,放电再生时间为5-60min;
(3)断开系统电路,停止气泵,打开外筒体(5),取出活性炭,用去离子水冲洗、干燥,即可得再生后活性炭。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015212040B4 (de) * 2015-06-29 2018-03-01 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zur Regenerierung eines VOC-Adsorbers
CN105056917A (zh) * 2015-07-17 2015-11-18 浙江富春江环保热电股份有限公司 用于非碳基吸附剂再生的等离子体放电反应器及方法
CN107583634A (zh) * 2017-09-18 2018-01-16 陈银 一种高压脉冲放电再生反应器
CN111841493A (zh) * 2020-06-24 2020-10-30 东南大学 一种增加活性炭含氧官能团的提质装置
CN111760598A (zh) * 2020-07-08 2020-10-13 西安闪光能源科技有限公司 一种催化剂再生方法及再生器
CN113163566B (zh) * 2021-04-27 2023-05-05 常州大学 一种等离子体改性碳材料的装置及方法
CN114260005B (zh) * 2021-12-23 2022-07-15 浙江颀正环保科技有限公司 一种引弧放电再生颗粒活性炭的方法
CN114289005A (zh) * 2021-12-28 2022-04-08 杭州电子科技大学 一种太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202555279U (zh) * 2012-03-08 2012-11-28 西北农林科技大学 一种筒式介质阻挡放电活性炭再生装置
CN103464127A (zh) * 2013-08-22 2013-12-25 杭州电子科技大学 自由基簇射活性炭再生方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001276561A (ja) * 2000-03-31 2001-10-09 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体を具える放電装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202555279U (zh) * 2012-03-08 2012-11-28 西北农林科技大学 一种筒式介质阻挡放电活性炭再生装置
CN103464127A (zh) * 2013-08-22 2013-12-25 杭州电子科技大学 自由基簇射活性炭再生方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
双介质阻挡放电法再生吸附五氯酚的活性炭;汪星星等;《化工环保》;20111231;第31卷(第2期);第97-100页 *
场地有机物污染土壤的脉冲放电等离子体修复方法和机理研究;王铁成;《中国博士学位论文全文数据库工程科技I辑》;20130815(第8期);第1-131页 *

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