CN113231050A - 一种微波活化再生废活性炭的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波活化再生废活性炭的方法及其装置,本发明在微波活化再生反应腔内采用微波能辐射加热,在特定的活化剂、温度和辐射时间下再生废活性炭,得到亚甲基蓝值较高,恢复效果较好的活性炭,本发明可实现废活性炭这一危险固体废弃物的资源化利用,减少对环境的不良影响,解决活性炭资源日渐短缺问题。相比其它活性炭活化再生方法更加节能,更加环保。有利于资源化利用工业危废,降低企业使用活性炭的成本。
Description
技术领域
本发明涉及工业危险固体废弃物资源化利用领域,同时涉及到一种微波活化再生废活性炭的方法和专用的设备。
背景技术
活性炭作为使用广泛的一种吸收剂,广泛应用于医药行业的制药;食品行业中的脱色、石油化工行业中的炼油;环保领域中的水处理、空气净化、烟气脱硫等。目前,我国生产活性炭的企业有400多家,年产量达到65万吨以上,每年10%以上的速率逐年增长,各类行业活性炭年使用量相当可观。
活性炭饱和吸附有毒有害气体或液体后成为废活性炭,通常具有一定的毒性。随着环保法规越来越严,废物的管理力度与日俱增,在最新版《国家危险废物名录》中的HW02、HW04、HW06、HW29、HW49等这些类目下分布着多种废活性炭。废活性炭必须得到安全的处置,如果只采用焚烧方式等不当的方法处理,不仅浪费了其中仍有价值的活性炭,而且极易对大气、土壤、地下水体造成环境污染。通过活化再生技术能有效的将废炭吸附的有害物祛除,恢复吸附性能,实现废物的减量化和资源化。废活性炭微波活化的总成本远低于废炭焚烧和购买新炭的价格,废活性炭微波活化市场有广泛的前景。
微波加热和传统的加热方式不同,微波加热不需要热传导的过程,使加热物料自身成为加热体,即使是热传导性较差的物料,也可以在极短的时间内达到加热温度。微波使物料内里和外表同时均匀的渗透电磁波二产生热能,不受物体形状限制,所以加热更均匀,不会出现外焦内生的现象。微波虽然接触物料,但不会污染物料,是非常干净的能量载体。
微波活化再生法是一种新兴的活性炭再生方法。当对活性炭进行微波加热时,活性炭中吸附的机型分子会在微波场中受到诱导二产生偶极转向极化,将电磁能转化为热能;吸附在活性炭孔道中的水和有机物分子会受热挥发和炭化,使活性炭孔道重新打开,同时活性炭本身也会吸收热量而升温,烧失一部分炭,使孔径扩大,从而恢复吸附活性。
活性炭主要成分为炭,是一种黑色多孔的固体炭质。具有比表面积大、孔隙发达、吸附能力优良等特点。随着我国化工、医药、食品、环保等行业的快速发展,市场对活性炭的需求量仍有较大增长空间,而生产活性炭的原料所用的木材、煤越来越少。从可持续发展的角度来看,开发一种工艺可行、无二次污染的废活性炭无害化资源化的处理技术,提高废活性炭这种工业固体废弃物资源化利用的价值就显得尤为迫切。
发明内容
发明目的:为解决现有技术处理危废活性炭和利用废活性炭活化再生生产活性炭时存在活性炭亚甲基蓝值较低,得率较低的问题,本发明提供一种微波活化再生废活性炭的方法。用本方法活化再生的活性炭,亚甲基蓝值高,得率较高,可以在原工段回用,实现废活性炭这一危险固体废弃物的资源化利用,减少对环境的不良影响,可取得很好的经济效益和环境保护效益。
技术方案:为实现以上目的本发明采用的技术方案为:
一种微波活化再生废活性炭的方法,其包括如下步骤:
步骤一、将废活性炭进行初选和烘干,粉碎、过筛,然后装入集料斗;
步骤二、使用螺旋输送设备将集料斗里全部过筛的干燥废活性炭装入微波活化再生反应炉内;
步骤三、废活性炭进入微波活化再生反应炉内后,在无氧或隔氧气氛下采用一个或多个螺旋搅拌机构充分搅拌混合,同时使用微波辐射加热废活性炭,使其升温至≥600℃,使活性炭内吸附的水蒸发,不同沸点的有机物随温度的升高,分别以挥发、分解、炭化、氧化的形式,从活性炭基质上消除,持续时间10-30分钟;
步骤四、向微波活化再生反应炉内通入活化剂(高温水蒸气)参与活化反应,在缺氧气氛下,微波持续辐射加热使微波活化再生反应炉中的活性炭温度升高进行活化,将原本残留在活性炭微孔中的炭化物在微波和水蒸气的共同作用下气化成二氧化碳气体,使活性炭微孔表面得到疏通,而且在活性炭内部形成发达的孔结构,恢复其吸附性能,成为较好的再生活性炭;
步骤五、用水冷输送机送到粉料库,储存。
作为优选方案,以上所述的微波活化再生废活性炭的方法,步骤一利用双轴桨叶干燥机、蒸汽或电能提供的热量对活性炭进行烘干。
作为优选方案,以上所述的微波活化再生废活性炭的方法,步骤一在100℃~200℃烘干成10%含水率的废活性炭。
作为优选方案,以上所述的微波活化再生废活性炭的方法,步骤四中,在氧气含量3%以下的缺氧气氛下,采用微波持续辐射加热使微波活化再生反应炉中的活性炭温度升高,并保持在750℃以上,按1:1-1:5的比例添加活化剂(高温水蒸气),经过 10~60分钟持续水蒸气活化。
作为优选方案,以上所述的微波活化再生废活性炭的方法,所述步骤四微波活化再生废活性炭的过程是可以连续或间歇的,连续是指进料、微波活化再生处理和出料可以同时连续进行,进料口连续进料,出料口连续出料;间歇是指进料和出料是间歇的,进一次料,将整个微波活化再生过程做完之后出料,完成一个批次的活化再生处理,再进下一批料进行活化再生处理。
一种微波活化再生反应炉,微波活化再生反应炉整体为卧式结构,其内部设有搅拌结构,微波活化再生反应炉设有连通其内部的进料口、出料口、进气口、出气口和微波馈能口,进料口位于微波活化再生反应炉一端的上侧,出料口位于微波活化再生反应炉另一端的下侧,进气口位于微波活化再生反应炉中间部位的下侧,出气口位于微波活化再生反应炉与出料端的上侧,微波馈能口位于微波活化再生反应炉的两侧或顶部。
有益效果:本发明提供的方法,工艺设计合理,采用微波能辐射加热,在步骤三和步骤四的特定的温度和辐射时间下活化再生的活性炭,亚甲基蓝值可达到12ml/0.1g以上,活性炭得率65%以上。可实现活性炭这一危险固体废弃物的资源化利用,减少对环境的不良影响,减缓木材、煤矿资源日渐短缺问题。相比其它活性炭活化再生方法更加节能,更加环保。有利于资源化利用工业危废,节约生产成本,从而构建处一条资源、环境和经济循环发展的路径。
热传导性较差的物料,也可以在极短的时间内达到加热温度。微波使物料内里和外表同时均匀的渗透电磁波而产生热能,不受物体形状限制,所以加热更均匀,不会出现外焦内生的现象。微波虽然接触物料,但不会污染物料,是非常干净的能量载体。
具体实施方式
下面结合具体实施对本发明的技术方案进行进一步详细地说明,本发明所述的技术特征或连接关系没有进行详细描述的部分均为采用的现有技术。
实施例1
1、一种微波活化再生废活性炭的方法,包括步骤如下:
步骤一、将废活性炭进行初选和烘干。废活性炭一般都含有少量杂质和较高的含水率,初选后,利用双轴桨叶干燥机,使用蒸汽或电能提供的热量对活性炭进行加热,在150℃烘干成10%含水率的废活性炭进入集料斗;
步骤二、根据物料状态,使用螺旋输送设备将集料斗里全部过筛的干燥废活性炭装入微波活化再生反应炉内;
步骤三、废活性炭进入微波活化再生反应炉内后,在无氧气氛下采用螺旋搅拌机构充分搅拌混合,同时使用微波辐射加热废活性炭升温至600℃,使活性炭内吸附的水蒸发,不同沸点的有机物随温度的升高,分别以挥发、分解、炭化、氧化的形式,从活性炭基质上消除,持续时间20分钟;
步骤四、向微波活化再生反应炉内通入活化剂(高温水蒸气)参与活化反应,在氧气含量3%以下的缺氧气氛下,微波持续辐射加热使微波活化再生反应炉中的活性炭温度升高,并保持在800℃,按1:1-1:5的比例添加活化剂(高温水蒸气),经过 20分钟持续活化后,使原本残留在活性炭微孔中的炭化物在微波和水蒸气的共同作用下气化成二氧化碳等气体,不仅活性炭微孔表面得到疏通,而且在活性炭内部形成发达的孔结构,恢复其吸附性能,成为较好的再生活性炭;
步骤五、然后再用水冷输送机送到粉料库储存。
2、检测再生活性炭的亚甲基蓝值为12ml/0.1g,得率68.3%。
3、上述的微波活化再生反应炉整体为卧式结构,内部设有搅拌结构;微波活化再生反应炉设有连通其内部的进料口、出料口、进气口、出气口、微波馈能口,进料口位于微波活化再生反应炉的一端的上侧,出料口位于微波活化再生反应炉的另一端的下侧,进气口位于微波活化再生反应炉中间部位的下侧,出气口位于微波活化再生反应炉与出料端的上侧,微波馈能口位于微波活化再生反应炉的两侧或顶部。在使用该微波活化再生反应炉时,出气口与引风机相连,可以通过调整引风机的工作频率来调整微波活化再生反应炉中的压力。活化再生反应炉设有人孔结构,以便于内部检修。
实施例2
1、一种微波活化再生废活性炭的方法,方法步骤如下:
步骤一、将废活性炭进行初选和烘干。废活性炭一般都含有少量杂质和较高的含水率,初选后,利用双轴桨叶干燥机,使用蒸汽或电能提供的热量对活性炭进行加热,在150℃烘干成10%含水率的废活性炭进入集料斗;
步骤二、根据物料状态,使用螺旋输送设备将集料斗里全部过筛的干燥废活性炭装入微波活化再生反应炉内;
步骤三、废活性炭进入微波活化再生反应炉内后,在无氧气氛下采用螺旋搅拌机构充分搅拌混合,同时使用微波辐射加热废活性炭升温至600℃,使活性炭内吸附的水蒸发,不同沸点的有机物随温度的升高,分别以挥发、分解、炭化、氧化的形式,从活性炭基质上消除。持续时间20分钟;
步骤四、向微波活化再生反应炉内通入活化剂(高温水蒸气)参与活化反应,在氧气含量3%以下的缺氧气氛下,微波持续辐射加热使微波活化再生反应炉中的活性炭温度升高,并保持在900℃,按1:1-1:5的比例添加活化剂(高温水蒸气),经过20分钟持续活化后,使原本残留在活性炭微孔中的炭化物在微波和水蒸气的共同作用下气化成二氧化碳等气体,不仅活性炭微孔表面得到疏通,而且在活性炭内部形成发达的孔结构,恢复其吸附性能,成为较好的再生活性炭;
步骤五、然后再用水冷输送机送到粉料库储存。微波活化再生反应炉同实施例1。
2、检测再生活性炭的亚甲基蓝值为13ml/0.1g,得率65.25%
对比实施例1
1、一种微波活化再生废活性炭的方法,方法步骤如下:
步骤一、将废活性炭进行初选和烘干。废活性炭一般都含有少量杂质和较高的含水率,初选后,利用双轴桨叶干燥机,使用蒸汽或电能提供的热量对活性炭进行加热,在150℃烘干成10%含水率的废活性炭进入集料斗;
步骤二、根据物料状态,使用螺旋输送设备将集料斗里全部过筛的干燥废活性炭装入微波活化再生反应炉内;
步骤三、废活性炭进入微波活化再生反应炉内后,在无氧气氛下采用螺旋搅拌机构充分搅拌混合,同时使用微波辐射加热废活性炭升温至500℃,使活性炭内吸附的水蒸发,不同沸点的有机物随温度的升高,分别以挥发、分解、炭化、氧化的形式,从活性炭基质上消除。持续时间20分钟;
步骤四、向微波活化再生反应炉内通入活化剂(高温水蒸气)参与活化反应,在氧气含量3%以下的缺氧气氛下,微波持续辐射加热使微波活化再生反应炉中的活性炭温度升高,并保持在700℃,按1:1-1:5的比例添加活化剂(高温水蒸气),经过20分钟持续活化后,使原本残留在活性炭微孔中的炭化物在微波和水蒸气的共同作用下气化成二氧化碳等气体,不仅活性炭微孔表面得到疏通,而且在活性炭内部形成发达的孔结构,恢复其吸附性能,成为较好的再生活性炭;
步骤五、然后再用水冷输送机送到粉料库储存。微波活化再生反应炉同实施例1.
2、检测再生活性炭的亚甲基蓝值为8ml/0.1g,得率53.52%。
可以理解地是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案,这里无法对所有的实施方式予以穷举,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种微波活化再生废活性炭的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、将废活性炭进行初选和烘干,粉碎、过筛,然后装入集料斗;
步骤二、使用螺旋输送设备将集料斗里全部过筛的干燥废活性炭装入微波活化再生反应炉内;
步骤三、废活性炭进入微波活化再生反应炉内后,在无氧或隔氧气氛下采用一个或多个螺旋搅拌机构充分搅拌混合,同时使用微波辐射加热废活性炭,使其升温至≥600℃,使活性炭内吸附的水蒸发,不同沸点的有机物随温度的升高,分别以挥发、分解、炭化、氧化的形式,从活性炭基质上消除,持续时间10-30分钟;
步骤四、向微波活化再生反应炉内通入活化剂参与活化反应,在缺氧气氛下,微波持续辐射加热使微波活化再生反应炉中的活性炭温度升高进行活化,将原本残留在活性炭微孔中的炭化物在微波和水蒸气的共同作用下气化成二氧化碳气体,使活性炭微孔表面得到疏通,而且在活性炭内部形成发达的孔结构,恢复其吸附性能,成为较好的再生活性炭;
步骤五、用水冷输送机送到粉料库,储存。
2.根据权利要求1所述的微波活化再生废活性炭的方法,其特征在于:步骤一利用双轴桨叶干燥机、蒸汽或电能提供的热量对活性炭进行烘干。
3.根据权利要求1所述的微波活化再生废活性炭的方法,其特征在于:步骤一在100℃~200℃烘干成10%含水率的废活性炭。
4.根据权利要求1所述的微波活化再生废活性炭的方法,其特征在于:步骤四中,在氧气含量3%以下的缺氧气氛下,采用微波持续辐射加热使微波活化再生反应炉中的活性炭温度升高,并保持在750℃以上,按1:1-1:5的比例添加活化剂(高温水蒸气),经过 10~60分钟持续水蒸气活化。
5.根据权利要求1所述的微波活化再生废活性炭的方法,其特征在于:所述步骤四微波活化再生废活性炭的过程是可以连续或间歇的,连续是指进料、微波活化再生处理和出料可以同时连续进行,进料口连续进料,出料口连续出料;间歇是指进料和出料是间歇的,进一次料,将整个微波活化再生过程做完之后出料,完成一个批次的活化再生处理,再进下一批料进行活化再生处理。
6.一种如权利要求1所述方法所使用的微波活化再生反应炉,其特征在于:微波活化再生反应炉整体为卧式结构,其内部设有搅拌结构,微波活化再生反应炉设有连通其内部的进料口、出料口、进气口、出气口和微波馈能口,进料口位于微波活化再生反应炉一端的上侧,出料口位于微波活化再生反应炉另一端的下侧,进气口位于微波活化再生反应炉中间部位的下侧,出气口位于微波活化再生反应炉与出料端的上侧,微波馈能口位于微波活化再生反应炉的两侧或顶部。
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