CN112547033A - 一种活性炭活性提高方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种活性炭活性提高方法,包括以下步骤:S1,原料预处理;S2,制备电解质溶液,往电解槽内加入一定浓度的电解质溶液,电解质溶液的电导率大于0.2S/m,调节PH值为8‑12,电解槽内设置有阴极与阳极,阴极与阳极与电源系统连接;S3,活化,将活性炭投入电解槽内进行电化学再生,加入活化剂,调节电源系统通电进行电解氧化还原反应,电流密度为10‑70A/m,温度控制在20‑30℃;S4,烘干覆膜,将电解质溶液滤干后取出活性炭,经烘干炉烘干后覆上水溶性薄膜,水溶性薄膜含有聚乙烯醇系树脂与氧化钠;S5,筛分包装。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭技术领域,尤其是涉及一种活性炭活性提高方法。
背景技术
活性炭是一种经特殊处理的炭,将有机原料(果壳、煤、木材等)在隔绝空气的条件下加热,以减少非碳成分(此过程称为炭化),然后与气体反应,表面被侵蚀,产生微孔发达的结构(此过程称为活化)。由于活化的过程是一个微观过程,即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀,所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。活性炭表面的微孔直径大多在2~50nm之间,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面积,每克活性炭的表面积为500~1500m2,活性炭的一切应用,几乎都基于活性炭的这一特点。
活性炭在使用一段时间后,其微孔中与表面会附着大量的吸附质,从而导致活性炭的活性降低,吸附性能减弱。这时就需要对活性炭进行再一次的活化,在不破坏其原有结构的前提下,去除吸附于活性炭微孔的吸附质,恢复其吸附性能。
现有的技术中,通常采用生物再生法,通过活性炭对酶的吸附,在炭表面形成酶促中心,分解污染物,达到再生的目的。生物法的投资和运行费用相对较低,但再生时间较长,水质和温度对再生效果的影响很大。同时,微生物处理污染物的选择性很强,且一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O,其中间产物仍残留在微孔中,多次循环后再生效率会明显降低。因此,亟需一种能够提高活性炭活性的方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种活性炭活性提高方法,将吸附饱和后的活性炭置入电解液中,通过电场的作用使其发生还原反应和氧化反应,从而分解大部分污染物,提高活性炭的吸附性能,操作简单、效率高、能耗低。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种活性炭活性提高方法,包括以下步骤:
S1,原料预处理,将活性炭在去离子水中煮沸1-1.5h,然后滤去水及活性炭粉尘,最后在100-110℃下烘干,静置18-24h后,密封于储罐中备用;
S2,制备电解质溶液,往电解槽内加入一定浓度的电解质溶液,所述电解质溶液的电导率大于0.2S/m,调节PH值为8-12,所述电解槽内设置有阴极与阳极,所述阴极与所述阳极与电源系统连接;
S3,活化,将所述活性炭投入所述电解槽内进行电化学再生,加入活化剂,调节所述电源系统通电进行电解氧化还原反应,电流密度为10-70A/m,温度控制在20-30℃;
S4,烘干覆膜,将所述电解质溶液滤干后取出所述活性炭,经烘干炉烘干后覆上水溶性薄膜,所述水溶性薄膜含有聚乙烯醇系树脂与氧化钠;
S5,筛分包装,对覆膜后的所述活性炭进行筛分,经检验合格后包装入库保存。
通过上述技术方案,使用后的活性炭投入电解液中,打开电源系统使得电解槽通入直流电场。活性炭在电场作用下极化,一端呈阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的大部分污染物发生分解,小部分发生脱附。并且电解液在电离作用下产生的气泡一方面能够将活性炭内部微孔中的吸附质冲刷下来,另一方面生成的气体使得活性炭产生新的孔隙,增加了活性炭的比表面积与孔隙结构,进而提升了活性炭的吸附性能。
电解后的活性炭烘干后用水溶性薄膜包覆,在储存时避免了外界的杂质与灰尘进入活性炭内部的孔隙中,保证了活性炭的吸附性能,提高了活性炭的使用寿命。在使用前将活性炭置于水中,水溶性薄膜分解在水中使得活性炭的孔隙被打开,同时其中的氧化钠在长时间放置过程中氧化后产生过氧化钠,过氧化钠溶于水产生的气体使得活性炭孔隙的数量增加,进一步提高了活性炭的活性,具有较强的经济推广价值。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述聚乙烯醇系树脂包括明胶、阴离子性基团、改性聚乙烯醇系树脂和未改性聚乙烯醇。
通过上述技术方案,水溶性薄膜在溶于水时,明胶作为一种天然的表面活性剂,能够促进活性炭表面产生气泡。由于水分子间存在很强的氢键作用,产生的气泡必须顶开连结紧密的水分子,突破重围才能得以释放。明胶中含有糖蛋白的成分,其中大量的C=O键,N-H键和O-H键会破坏水分子本身的氢键作用,从而达到降低表面张力的效果,也就是说对新生成气泡的包围网被大幅削弱,从而建立有利于气泡生成的环境。产生的气泡有助于打开活性炭内部的孔隙,从而增加活性炭的吸附性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:在步骤S2中,所述电解质溶液为10%氯化钠溶液,所述阳极与所述阴极的电极板间距为18-500mm。
通过上述技术方案,此浓度的电解液与电极板间距能够为活性炭的电解反应提供离子,保证化学反应的进行。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述阳极与所述阴极均为金属铂电极。
通过上述技术方案,金属铂是一种惰性贵金属,化学性质稳定,不参与电极反应,能够保证电离的效果,从而提高活性炭电解的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:在步骤S2中,所述电源系统包括直流电源、蓄电池以及可进行光电转换的直接产生直流电的光伏板。
通过上述技术方案,直流电源、蓄电池以及可进行光电转换的直接产生直流电的光伏板均可产生直流电,电解是在电场力的作用下使水中的正负离子分别移向负极与正极,直流电提供了一个恒定的电场,使得离子能只向一个方向定向移动。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:使用覆膜后的所述活性炭时,先将所述活性炭至于水中,待水溶性薄膜溶解后,取出所述活性炭静置晾干2-5h后即可使用。
通过上述技术方案,水溶性薄膜附着在活性炭上,避免了外界杂质进行活性炭内部,不仅有效的提高了活性炭的使用寿命,并且在使用时只需将其放入水中即可实现水溶性薄膜的降解,使用方便,保证了活性炭在使用时能够发挥最好的吸附性能,实用性强。
综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
1.使用后的活性炭投入电解液中,打开电源系统使得电解槽通入直流电场。活性炭在电场作用下极化,一端呈阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的大部分污染物发生分解,小部分发生脱附。并且电解液在电离作用下产生的气泡一方面能够将活性炭内部微孔中的吸附质冲刷下来,另一方面生成的气体使得活性炭产生新的孔隙,增加了活性炭的比表面积与孔隙结构,进而提升了活性炭的吸附性能。
电解后的活性炭烘干后用水溶性薄膜包覆,在储存时避免了外界的杂质与灰尘进入活性炭内部的孔隙中,保证了活性炭的吸附性能,提高了活性炭的使用寿命。在使用前将活性炭置于水中,水溶性薄膜分解在水中使得活性炭的孔隙被打开,同时其中的氧化钠在长时间放置过程中氧化后产生过氧化钠,过氧化钠溶于水产生的气体使得活性炭孔隙的数量增加,进一步提高了活性炭的活性,具有较强的经济推广价值。
2.水溶性薄膜在溶于水时,明胶作为一种天然的表面活性剂,能够促进活性炭表面产生气泡。由于水分子间存在很强的氢键作用,产生的气泡必须顶开连结紧密的水分子,突破重围才能得以释放。明胶中含有糖蛋白的成分,其中大量的C=O键,N-H键和O-H键会破坏水分子本身的氢键作用,从而达到降低表面张力的效果,也就是说对新生成气泡的包围网被大幅削弱,从而建立有利于气泡生成的环境。产生的气泡有助于打开活性炭内部的孔隙,从而增加活性炭的吸附性能。
3.直流电源、蓄电池以及可进行光电转换的直接产生直流电的光伏板均可产生直流电,电解是在电场力的作用下使水中的正负离子分别移向负极与正极,直流电提供了一个恒定的电场,使得离子能只向一个方向定向移动。
附图说明
图1为本发明的流程简图。
图2为本发明的实验结果图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1,为本发明公开的一种活性炭活性提高方法,包括以下步骤:
S1,原料预处理,将活性炭在去离子水中煮沸1-1.5h,然后滤去水及活性炭粉尘,最后在100-110℃下烘干,静置18-24h后,密封于储罐中备用;
S2,制备电解质溶液,往电解槽内加入一定浓度的电解质溶液,电解质溶液的电导率大于0.2S/m,调节PH值为8-12,电解槽内设置有阴极与阳极,阴极与阳极与电源系统连接;
S3,活化,将活性炭投入电解槽内进行电化学再生,加入活化剂,调节电源系统通电进行电解氧化还原反应,电流密度为10-70A/m,温度控制在20-30℃;
S4,烘干覆膜,将电解质溶液滤干后取出活性炭,经烘干炉烘干后覆上水溶性薄膜,水溶性薄膜含有聚乙烯醇系树脂与氧化钠;
S5,筛分包装,对覆膜后的活性炭进行筛分,经检验合格后包装入库保存。
其中,聚乙烯醇系树脂包括明胶、阴离子性基团、改性聚乙烯醇系树脂和未改性聚乙烯醇。水溶性薄膜在溶于水时,明胶作为一种天然的表面活性剂,能够促进活性炭表面产生气泡。由于水分子间存在很强的氢键作用,产生的气泡必须顶开连结紧密的水分子,突破重围才能得以释放。
明胶中含有糖蛋白的成分,其中大量的C=O键,N-H键和O-H键会破坏水分子本身的氢键作用,从而达到降低表面张力的效果,也就是说对新生成气泡的包围网被大幅削弱,从而建立有利于气泡生成的环境。产生的气泡有助于打开活性炭内部的孔隙,从而增加活性炭的吸附性能。
在步骤S2中,电解质溶液为10%氯化钠溶液,阳极与阴极的电极板间距为18-500mm。此浓度的电解液与电极板间距能够为活性炭的电解反应提供离子,保证化学反应的进行。
在本实施例中,阳极与阴极均为金属铂电极,金属铂是一种惰性贵金属,化学性质稳定,不参与电极反应,能够保证电离的效果,从而提高活性炭电解的稳定性。
电源系统包括直流电源、蓄电池以及可进行光电转换的直接产生直流电的光伏板。直流电源、蓄电池以及可进行光电转换的直接产生直流电的光伏板均可产生直流电,电解是在电场力的作用下使水中的正负离子分别移向负极与正极,直流电提供了一个恒定的电场,使得离子能只向一个方向定向移动。
使用覆膜后的活性炭时,先将活性炭至于水中,待水溶性薄膜溶解后,取出活性炭静置晾干2-5h后即可使用。水溶性薄膜附着在活性炭上,避免了外界杂质进行活性炭内部,不仅有效的提高了活性炭的使用寿命,并且在使用时只需将其放入水中即可实现水溶性薄膜的降解,使用方便,保证了活性炭在使用时能够发挥最好的吸附性能,实用性强。
参照图2,为不同处理后的活性炭在单位时间内吸附杂质重量的关系图。其中A3为普通活性炭,A2为电解后的活性炭,A3为电解后并覆上水溶性薄膜的活性炭,根据实验结果可知,电解后并覆上水溶性薄膜的活性炭的吸附性能有了显著的增强。
本实施例的实施原理为:使用后的活性炭投入电解液中,打开电源系统使得电解槽通入直流电场。活性炭在电场作用下极化,一端呈阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的大部分污染物发生分解,小部分发生脱附。并且电解液在电离作用下产生的气泡一方面能够将活性炭内部微孔中的吸附质冲刷下来,另一方面生成的气体使得活性炭产生新的孔隙,增加了活性炭的比表面积与孔隙结构,进而提升了活性炭的吸附性能。
电解后的活性炭烘干后用水溶性薄膜包覆,在储存时避免了外界的杂质与灰尘进入活性炭内部的孔隙中,保证了活性炭的吸附性能,提高了活性炭的使用寿命。在使用前将活性炭置于水中,水溶性薄膜分解在水中使得活性炭的孔隙被打开,同时其中的氧化钠在长时间放置过程中氧化后产生过氧化钠,过氧化钠溶于水产生的气体使得活性炭孔隙的数量增加,进一步提高了活性炭的活性,具有较强的经济推广价值。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种活性炭活性提高方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1,原料预处理,将活性炭在去离子水中煮沸1-1.5h,然后滤去水及活性炭粉尘,最后在100-110℃下烘干,静置18-24h后,密封于储罐中备用;
S2,制备电解质溶液,往电解槽内加入一定浓度的电解质溶液,所述电解质溶液的电导率大于0.2S/m,调节PH值为8-12,所述电解槽内设置有阴极与阳极,所述阴极与所述阳极与电源系统连接;
S3,活化,将所述活性炭投入所述电解槽内进行电化学再生,加入活化剂,调节所述电源系统通电进行电解氧化还原反应,电流密度为10-70A/m,温度控制在20-30℃;
S4,烘干覆膜,将所述电解质溶液滤干后取出所述活性炭,经烘干炉烘干后覆上水溶性薄膜,所述水溶性薄膜含有聚乙烯醇系树脂与氧化钠;
S5,筛分包装,对覆膜后的所述活性炭进行筛分,经检验合格后包装入库保存。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭活性提高方法,其特征在于:所述聚乙烯醇系树脂包括明胶、阴离子性基团、改性聚乙烯醇系树脂和未改性聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭活性提高方法,其特征在于:在步骤S2中,所述电解质溶液为10%氯化钠溶液,所述阳极与所述阴极的电极板间距为18-500mm。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭活性提高方法,其特征在于:所述阳极与所述阴极均为金属铂电极。
5.根据权利要求1所述的一种活性炭活性提高方法,其特征在于:在步骤S2中,所述电源系统包括直流电源、蓄电池以及可进行光电转换的直接产生直流电的光伏板。
6.根据权利要求1所述的一种活性炭活性提高方法,其特征在于:使用覆膜后的所述活性炭时,先将所述活性炭至于水中,待水溶性薄膜溶解后,取出所述活性炭静置晾干2-5h后即可使用。
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