CN106964327A - 电晕‑介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭 - Google Patents

电晕‑介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温等离子体功能箱再生处理废活性炭的方法和装置，主要包括废活性炭再生工作区、尾气处理区、电源系统以及配件设施。吸附有机污染物后的废活性炭由进料口经传送带进入再生工作区，在低温等离子体反应器产生的活性粒子作用下，废活性炭上有机废物被氧化分解，未完全降解的有机废气经风机循环送入再生工作区，实现废活性炭再生的同时，尾气经尾气处理室处理达标后排放。本发明采用可调、多管式电晕‑介质阻挡协同放电低温等离子体反应器，具有活性粒子产生量大、再生时间可控、活性炭损耗低、再生效率高等特点。该发明装置用于吸附有机污染物的废活性炭再生处理，还可用于有机污染物土壤的污染治理以及有机废气的降解。

Description

电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭
技术领域
本发明属于废活性炭再生技术领域，具体涉及多组电晕-介质阻挡协同等离子体反应器再生处理废活性炭的方法和装置。
背景技术
活性炭因具有高度发达的孔隙结构和合适的比表面积，无毒无味，对有机物质有色分子具有强烈的吸附能力，常被作为一种优良的吸附剂，广泛的运用于医药、冶金、食品、化工、军事和环境保护等各个领域。近年来，随着人们社会环保意识的提高，活性炭在环保方面的需求日益增多。因此，大量吸附饱和的废活性炭产生，如果不加以处理，将会对环境造成严重二次污染；由于活性炭价格偏高，生产资源越来越紧缺，若使用后的废活性炭直接采取焚烧、填埋或危险废物等方式处置，势必会造成资源的严重浪费，且废活性炭处置费用高，增加了企业生产成本；废活性炭经再生后可以循环利用，不仅仅节约了成本，也实现了可持续发展战略。故废活性炭的再生具有良好的发展趋势。活性炭再生是指，保持活性炭原有结构不变，运用物理或者化学方法，去除活性炭表面、孔道内的吸附质，恢复活性炭吸附性能、达到循环利用目的的一种方法。因此，研究废活性炭再生技术，对避免造成环境二次污染、降低活性炭使用成本有重要意义。
现有活性炭再生设备，如2015年4月1日公布的公布号为CN104475068A的一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置，该发明利用脉冲放电等离子体发生器产生的活性物质和物理效应处理活性炭上吸附有机污染物，从而实现恢复活性炭吸附性能。该发明的主要缺点在于：（1）功能单一，且操作复杂，增加处理工序，进而增加人工成本；（2）处理活性炭量有限，仅为30g，不能大批量处理废活性炭，降低活性炭再生能效，进而增加活性炭处理的成本。又如2015年12月2日公布的公布号为CN105289563A的一种废活性炭再生处理方法，该发明利用储存、预处理、热力制取、焙烧、后处理等步骤的热再生法来达到废活性炭再生。该发明的主要缺点在于：（1）热力资源严重浪费，耗时长，增加生产成本，不利于推广；（2）活性炭再生后机械强度下降，比表面积减小，降低活性炭再生能效；（3）所需设备较复杂，运转费用高，增加活性炭再生的生产成本。
发明内容
本发明的目的是：针对现有活性炭再生方法的不足，提供一种低温等离子体功能箱再生处理废活性炭的方法和装置，具有再生量大、不破坏活性炭结构、且活性炭损耗低、再生后吸附性能强等优点。
本发明中活性炭再生技术的机理是：多组低温等离子体反应器放电产生的高能电子以及大量的活性基团，如O 2 * 、O、0H * 、O 3 和N * 等，这些活性物质可以在短时间内让有机污染物分解达到除去污染物的目的。低温等离子体通过高能电子的直接撞击作用和高能电子的间接氧化作用两种反应途径降解有机污染物。
实现本发明专利目的的技术方案是：一种低温等离子体功能箱再生处理废活性炭装置，由废活性炭再生工作区、尾气处理区、电源系统以及配件设施构成。所述废活性炭再生工作区设有净化反应器、传输装置。所述净化装置反应器由电晕-低温等离子体协同放电装置组成，可根据废活性炭处理量调节个数；所述传输装置由变速电机、齿轮、链条、网孔传送带组成；所述传输带材质为网孔纤维、网孔布料以及铁丝网等。所述配件设施由箱体及支架、变频风机、T型循环管道组成。所述方法的具体步骤如下：
（1）废活性炭的预处理及装料
第（1）步骤，先将收集的废活性炭经粗筛、分拣、自然风干后分装；再关闭进料挡板，将分装好的废活性炭经进料口投加到进料箱。
（2）再生装置性能检测
第（1）步骤完成后，先打开变频风机、T型循环管道阀门，设置风机风速为0.1～0.5m3/min，保障产生废气在箱体中的多次循环净化。再设置净化反应器数量3～9个，调节工作电压为6～20KV后，通入背景气体0.5～3min，打开净化反应器电源0.5～2min，待臭氧分析仪器检测再生工作区中O3浓度为80～375ppm，表明反应器中高能粒子稳定产生。
（3）废活性炭再生连续处理
第（2）步骤完成后，打开电机电源，设置传送带转速为0.05～0.25m/min，打开进料挡板，废活性炭均匀落于网孔传输带，放电处理20～100min后，检测出料口再生活性炭吸附活性，达到用户要求后，从出料口收集再生活性炭，关闭反应器电源。所述背景气体为空气、N2、O2或惰性气体。再生后所得活性炭再生率为53.55%～90.04%，再生后的活性炭吸附亚甲基蓝，其吸附率为51.4%～86.45%。
（4）尾气净化
第（3）步骤完成后，先将尾气吸附填料装入尾气处理室，装入量为尾气处理室箱体1/4～3/4。再调节风机风速，打开尾气挡板，关闭出气口阀门。继续通入背景气体，控制流速为1～4 m3/min，继续吹脱再生工作区中残留气体；将吹脱气体导入尾气处理室，待检测尾气及臭氧浓度达标后，打开出气口阀门，外排。所述尾气吸附材料为清洁活性炭、再生后活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅胶等。
本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果：
（1）本发明采用的多组可调电晕和介质阻挡反应器的低温等离子体功能箱，提高了活性粒子产生量，进而提高废活性炭处理量，活性炭再生效率高。电晕和介质阻挡协同作用，高能粒子如电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等，使反应器高能粒子数量和能量增加，仅单位能量臭氧生成量达80～375mg/kw·h，再生后活性炭比表面积再生率是原有活性炭的再生率为90.04%，再生后的活性炭吸附初始浓度为50mg/L亚甲基蓝25ml，其吸附率为86.45%。
（2）本发明采用的多组可调的一体化装置，缩减活性炭再生的运行成本。采用电晕-介质阻挡低温等离子体反应器，且可根据处理量进行调试，实现同一空间进行放电反应和活性炭再生反应，不仅减少放电产生的高能粒子的流动阻力、避免高能粒子的逸散，还缩减高能粒子与活性炭污染物接触时间，同时节约反应装置空间，减少反应装置占地面积，从而缩减反应器运行成本。
（3）本发明以空气为气源，廉价易得，操作简单，无臭氧逸散，方法绿色环保。本发明方法可广泛应用于废活性炭再生、有机物污染的土壤污染治理以及有机废气处理。
附图说明
图1本发明的结构主视图。图1中：1、进料口，2、进料挡板，3和4、上下两根有孔隙传送带，5、电晕-低温等离子体协同放电反应器，6、变速电机和齿轮链条，7、出料口，8、尾气处理室，9、换料挡板，10、尾气挡板，11、通风挡板，12、T型循环管道13、进气口，14、吸附填料进料口，15、出气口，16、变频风机，17、出气口阀门，18、循环管道阀门，19、传送带辊筒，20、循环管道出口，21、工具箱，22、支架，23、灰斗。
图2 本发明的结构俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
如附图所示，本发明专利主要包括了废活性炭再生工作区和尾气处理区及其辅助设施。废活性炭再生工作区包括净化装置、传输装置、支撑架。其中，净化装置由电晕-低温等离子体协同放电装置5组成。传输装置由变速电机、齿轮、链条6、两条有孔隙的传送带3和4组成。尾气处理区由尾气处理室8，吸附填料进料口14，换料挡板9，尾气挡板10，通风挡板11，出气口15组成。辅助设施由出料口7，进料挡板2，变频风机16，循环管道进气口20组成。
电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭具体方法步骤是：
（1）废活性炭的预处理及装料
第（1）步骤，先将收集的废活性炭经粗筛、分拣、自然风干后分装；再关闭进料挡板，将分装好的废活性炭250g经进料口1投加到进料箱。
（2）再生装置性能检测
第（1）步骤完成后，先打开变频风机、T型循环管道阀门，设置风机风速为0.3m3/min，保障产生废气在箱体中的多次循环净化。再设置净化反应器数量为7个，调节工作电压为15KV后，通入背景气体2.5min，打开净化反应器电源2.5min，待臭氧分析仪器检测再生工作区中O3浓度为345ppm，表明反应器中高能粒子稳定产生。
（3）废活性炭再生连续处理
第（2）步骤完成后，打开电机电源，设置传送带转速为0.06m/min，打开进料挡板，废活性炭均匀落于网孔传输带，放电处理60min后，检测出料口再生活性炭吸附活性，达到用户要求后，从出料口收集再生活性炭，关闭反应器电源。
（4）尾气净化
第（3）步骤完成后，先将尾气吸附填料装入尾气处理室，装入量为尾气处理室箱体1/3。再调节风机风速，打开尾气挡板，关闭出气口阀门。继续通入背景气体，控制流速为1 m3/min，继续吹脱再生工作区中残留气体20min；将吹脱气体导入尾气处理室，待检测尾气及臭氧浓度达标后，打开出气口阀门，外排。经性能检测，活性炭再生率为90.04%，再生后的活性炭吸附率为86.45%。
实施例2
电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭方法，同实施例1，其中：
第（1）步骤，设置风机风速为0.2m3/min，净化反应器数量5个，调节工作电压为13KV，通入背景气体2min，打开净化反应器电源2min，O3浓度为223ppm。
第（2）步骤，设置传送带转速为0.06m/min，放电处理60min后，关闭反应器电源。
第（3）步骤，尾气吸附填料装入量为尾气处理室箱体1/3；控制流速为1 m3/min，吹脱时间为10min，活性炭再生率为73.09%，再生后活性炭吸附率为70.08%。
实施例3
电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭方法，同实施例1，其中：
第（1）步骤，设置风机风速为0.2m3/min，净化反应器数量3个，调节工作电压为8KV，通入背景气体1min，打开净化反应器电源1min，O3浓度为135ppm。
第（2）步骤，设置传送带转速为0.13/min，放电处理30min后，关闭反应器电源。
第(3)步骤，尾气吸附填料装入量为尾气处理室箱体1/3；控制流速为1m3/min，吹脱时间为5min，活性炭再生率为53.55％，再生后活性炭吸附率为51.42％。

Claims (6)

1.一种电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭装置，由废活性炭再生工作区、尾气处理区、电源系统以及配件设施构成。
2.根据权利要求1所述的一种电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭装置，其特征在于，所述废活性炭再生工作区设有净化反应器、传输装置；
所述净化装置反应器由电晕-低温等离子体协同放电装置组成，可根据废活性炭处理量调节个数；
所述传输装置由变速电机、齿轮、链条、网孔传送带组成；
所述传输带材质为网孔纤维、网孔布料以及铁丝网。
3.根据权利要求1所述的一种电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭装置，其特征在于，所述配件设施由箱体及支架、变频风机、T型循环管道组成。
4.一种电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭方法，其特征在于所述方法的具体步骤如下：
（1）废活性炭的预处理及装料：第（1）步骤，先将收集的废活性炭经粗筛、分拣、自然风干后分装；再关闭进料挡板，将分装好的废活性炭经进料口投加到进料箱；
（2）再生装置性能检测：第（1）步骤完成后，先打开变频风机、T型循环管道阀门，设置风机风速为0.1～0.5m3/min，保障产生有机废气在箱体中的多次循环净化，再设置净化反应器数量3～9个，调节工作电压为6～20KV后，通入背景气体0.5～3min，打开净化反应器电源0.5～2min，待臭氧分析仪器检测再生工作区中O3浓度为80～375ppm，表明反应器中高能粒子稳定产生；
（3）废活性炭再生连续处理：第（2）步骤完成后，打开电机电源，设置传送带转速为0.05～0.25m/min，打开进料挡板，废活性炭均匀落于网孔传输带，放电处理20～100min后，检测出料口再生活性炭吸附活性，达到用户要求后，从出料口收集再生活性炭，关闭反应器电源，所述背景气体为空气、N2、O2或惰性气体；
（4）尾气净化：第（3）步骤完成后，先将尾气吸附填料装入尾气处理室，装入量为尾气处理室箱体1/4～3/4，再调节风机风速，打开尾气挡板，关闭出气口阀门;继续通入背景气体，制流速为1～4 m3/min，继续吹脱再生工作区中残留气体；将吹脱气体导入尾气处理室，待检测尾气及臭氧浓度达标后，打开出气口阀门，外排，所述尾气吸附材料为清洁活性炭、再生后活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅胶等。
5.根据权利要求4所述电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭方法，其特征在于：
第（1）步骤，风机风速为0.2m3/min，净化反应器数为5个，工作电压为13KV，通入空气2min，净化反应器电源开启2min，O3浓度为223ppm；
第（2）步骤，传送带转速为0.06m/min，放电时间60min；
第（3）步骤，尾气吸附填料装入量为尾气处理室箱体1/3，流速为1 m3/min，吹脱时间为10min，活性炭再生率为73.09%，再生后活性炭吸附率为70.08%。
6.根据权利要求4所述电晕-介质阻挡低温等离子体功能箱再生处理废活性炭方法，其特征在于：
第（1）步骤，风机风速为0.2m3/min，净化反应器数为3个，工作电压为8KV，通入空气1min，打开净化反应器电源1min，O3浓度为135ppm；
第（2）步骤，传送带转速为0.13/min，放电处理30min；
第（3）步骤，尾气吸附填料装入量为尾气处理室箱体1/3，流速为1m3/min，吹脱时间为5min，活性炭再生率为53.55%，再生后活性炭吸附率为51.42%。
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