CN105396567A - 一种活性炭微波再生处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性炭微波再生处理方法，本发明将吸附饱和的活性炭置于隔氧状态的微波设备中；采用微波辐射活性炭进行升温至600～900℃，维持0～30min；关闭微波设备，冷却，得到再生活性炭。本发明通过大量实验筛选出最佳的微波再生处理工艺，微波加热产生的高温使活性炭上的有机污染物炭化、活化，从而恢复其吸附能力，且由于高温使部分活性炭烧失，使孔径增大，从而还可以提高活性炭的吸附容量。本发明提供的活性炭再生方法，时间短、能耗低、设备构造简单、环保性强、无需添加任何活化剂，即可达到再生的目的，能够克服传统再生活性炭方法的诸多不足。

Description

一种活性炭微波再生处理方法

技术领域

本发明涉及一种微波活性炭再生的工艺，尤其涉及到一种使用微波技术进行活性炭再生的工艺，属于环保工程领域。

背景技术

活性炭是一种多孔吸附材料，广泛应用于化工、环保、航天等领域，但是活性炭经脱色或吸附饱和后，其内部的孔隙结构被吸附质堵塞，从而丧失吸附能力。大量吸附达到饱和的废活性炭被丢弃后，既造成资源浪费又产生二次污染，因此，国内外对废活性炭再生都很重视。

目前，活性炭再生方法主要由热再生法和生物再生法、湿式氧化再生法、化学再生法、超声波再生和光催化再生等。在众多的活性炭再生方法中，热再生工艺最成熟，应用最为广泛，但是也存在很多缺点，如再生过程用时长、能耗高，产品质量低等。

因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种活性炭再生速度快，能耗低，环保，再生后活性炭质量高的活性炭再生处理方法。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供一种活性炭微波再生工艺，利用活性炭良好的吸收微波特性，使其在微波场中受微波辐射而升至再生温度，无需添加任何活化剂，即可达到再生的目的。本发明通过微波加热产生的高温使活性炭上的有机污染物炭化、活化，从而恢复其吸附能力，且由于高温使部分活性炭烧失，使孔径增大，从而还可以提高活性炭的吸附容量，本发明提供的方法再生活性炭的时间短、能耗低、设备构造简单，能够克服传统再生活性炭方法的诸多不足。

技术方案：为实现以上目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种活性炭微波再生处理方法，其包括以下步骤：

1)将吸附饱和的活性炭置于隔氧状态的微波设备中；

2)开启微波设备，采用微波辐射活性炭进行升温；

3)将步骤2)中的活性炭升温至600～900℃，维持0～30min；

4)关闭微波设备，冷却，得到再生活性炭。

作为优选方案，以上所述的活性炭微波再生处理方法，步骤2)微波辐射采用的微波源功率为10kW，20kW或60kW。

作为优选方案，以上所述的活性炭微波再生处理方法，步骤3)活性炭升温至600～900℃，维持0～30min。

工艺筛选实验：

1、微波加热温度的筛选：

(1)将吸附饱和的活性炭分成15份，置于微波设备中；开启微波设备，采用微波辐射活性炭进行升温，分别升温至100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃，维持20min；关闭微波设备，冷却，得到不同微波处理温度的再生活性炭。

(2)检测步骤(1)不同微波处理温度得到的再生活性炭，结果表明，当温度低于600℃以下，由于活性炭的微小多孔结构，吸附饱和的活性炭中的物质不能完全炭化，吸附能力较差。当微波辐射处理温度为600℃、700℃、800℃、900℃时，吸附饱和的活性炭上的有机污染物完全被炭化，活性炭吸附能力得到恢复，并且在该温度下部分活性炭烧失，使孔径增大，活性炭的吸附容量反而得到提高，吸附能力更强。当温度高于1000℃时，活性炭烧失导致活性炭中微小孔隙结构发生变化，使其吸附能力反而减弱。因此本发明通过微波辐射加热再生处理活性炭的最佳温度为600℃～900℃，特别优选900℃。

2、微波加热温时间的筛选：

(1)将吸附饱和的活性炭分成12份，置于微波设备中；开启微波设备，采用微波辐射活性炭进行升温至900℃，分别维持0min、1min、3min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、50min和60min；然后关闭微波设备，冷却，得到不同微波处理时间的再生活性炭。

(2)检测步骤(1)不同微波处理时间得到的再生活性炭，结果表明，当温度为900℃时，微波处理时间小于5分钟时，由于活性炭的微小多孔结构，吸附饱和的活性炭中的物质不能完全炭化、活化，吸附能力较差。当微波辐射处理时间为5至30分钟时，吸附饱和的活性炭上的有机污染物完全被炭化、活化，活性炭吸附能力得到恢复，并且在该温度下部分活性炭烧失，使孔径增大，活性炭的吸附容量反而得到提高，吸附能力更强。当微波辐射处理时间大于30分钟以上，活性炭中微小空隙结构发生变化，使其吸附能力反而减弱。因此本发明通过微博辐射加热再生处理活性炭的最佳时间为5～30分钟，特别优选900℃时，微波处理5分钟，具有非常高的再生处理效率。

3、微波加热处理时，微波设备中有氧和隔氧处理的筛选：

(1)将吸附饱和的活性炭分成2份，分别置于微波设备中；一份在有氧条件下，另一份在氮气排走设备中氧气的条件下，分别开启微波设备，采用微波辐射活性炭进行升温至900℃，维持5min；然后关闭微波设备，冷却，得到有氧和隔氧微波处理的再生活性炭。

(2)检测步骤(1)有氧和隔氧微波处理的再生活性炭，结果表明，在有氧微波处理条件下，活性炭氧化比较严重，而在无氧条件下吸附饱和的活性炭上的有机污染物完全被炭化、活化，活性炭吸附能力得到恢复，并且活性炭微小孔径增大，吸附能力得到提高，因此，本发明优选在隔氧条件下再生处理，取得了非常好的技术效果。

4、微波加热温功率的筛选：

本发明还通过大量实验筛选了不同微波源加热功率对活性炭再生处理效果的影响，实验结果表明，当选用输出功率为60kW的微波源时，微波加热再生处理效果优，较20kW、10kW再生处理效率更高。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

一种活性炭微波再生处理方法，其包括以下步骤：

1)将吸附饱和的活性炭置于隔氧状态的微波设备中；

2)开启微波设备，微波源采用60kW，采用微波辐射活性炭进行升温；

3)将步骤2)中的活性炭升温至900℃，维持5min；

4)关闭微波设备，冷却，得到再生活性炭。

实施例2

一种活性炭微波再生处理方法，其包括以下步骤：

1)将吸附饱和的活性炭置于隔氧状态的微波设备中；

2)开启微波设备，微波源采用60kW，采用微波辐射活性炭进行升温；

3)将步骤2)中的活性炭升温至600℃，维持30min；

4)关闭微波设备，冷却，得到再生活性炭。

实施例3

一种活性炭微波再生处理方法，其包括以下步骤：

1)将吸附饱和的活性炭置于隔氧状态的微波设备中；

2)开启微波设备，微波源采用60kW，采用微波辐射活性炭进行升温；

3)将步骤2)中的活性炭升温至700℃，维持20min；

4)关闭微波设备，冷却，得到再生活性炭。

实施例4

一种活性炭微波再生处理方法，其包括以下步骤：

1)将吸附饱和的活性炭置于隔氧状态的微波设备中；

2)开启微波设备，微波源采用60kW，采用微波辐射活性炭进行升温；

3)将步骤2)中的活性炭升温至800℃，维持15min；

4)关闭微波设备，冷却，得到再生活性炭。

实施例5

取以上实施例1至实施例4微波再生处理得到的活性炭，检测其表面积和孔容，检测结果表明，本发明微波再生处理得到的颗粒活性炭的碘吸附值可达950～1030mg/g，强度可达98～99.6％，总孔容积0.4～0.45cm³/g；粉末活性炭的碘吸附值可达900～1050mg/g，强度达92％～95％，具有优异的吸附能力。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (3)

1.一种活性炭微波再生处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将吸附饱和的活性炭置于隔氧状态的微波设备中；

2)开启微波设备，采用微波辐射活性炭进行升温；

3)将步骤2)中的活性炭升温至600～900℃，维持0～30min；

4)关闭微波设备，冷却，得到再生活性炭。

2.根据权利要求1所述的活性炭微波再生处理方法，其特征在于，步骤2)微波辐射采用的微波源输出功率为10kW，20kW或60kW。

3.根据权利要求1所述的活性炭微波再生处理方法，其特征在于，步骤3)活性炭升温至600～900℃，维持5～30min。