Debido a las diferentes fuentes de materia prima, métodos de fabricación, formas de apariencia y ocasiones de aplicación, existen muchos tipos de carbón activado. Hasta el momento no hay datos estadísticos precisos, y hay alrededor de miles. de variedades.
Clasificación por origen de materia prima
1. Carbón activado de madera
2. Carbón de sangre y huesos de animales
3. Carbón activado
p>
4. Carbón activado procedente de otras materias primas
5. Carbón activado regenerado
Según este método de fabricación
1. Carbón activado químico (carbón químico)
2. Carbón activado físico
3. en apariencia y forma
1. Carbón activado en polvo
2 Carbón activado granular
3. Carbón activado granular amorfo
4. Carbón activado cilíndrico
5. Carbón activado esférico
6. Otras formas de carbón activado
A través de la apertura
Radio de poro grande> 20.000 nanómetros
El radio del agujero de transición es de 150 a 20.000 nm.
Radio de microporos
En la actualidad, el carbón activado se ha utilizado ampliamente en la protección del medio ambiente, la industria y los campos civiles, y ha logrado resultados considerables. Sin embargo, una vez que el carbón activado es reemplazado por saturación de adsorción, los usuarios lo descartan y lo entierran o incineran, lo que provoca un desperdicio de recursos y una nueva contaminación del medio ambiente.
La adsorción de carbón activado es un proceso físico, por lo que el vapor a alta temperatura también se puede utilizar para desorber impurezas en el carbón activado usado y restaurar su actividad original, logrando así el propósito de reutilización, que tiene evidentes ventajas económicas. beneficios.
El carbón activado regenerado se puede seguir reutilizando y regenerando.
Desarrollo de tecnología de regeneración de carbón activado
Con la aplicación generalizada del carbón activado, la gente ha comenzado a prestar atención al reciclaje del carbón activado. Si el carbón activado usado no se puede reciclar, no sólo aumentará el costo del tratamiento de 0,83 a 0,90 yuanes por tonelada de aguas residuales, sino que también provocará una contaminación secundaria al medio ambiente. Por tanto, la regeneración del carbón activado es de gran importancia.
1 Método tradicional de regeneración con carbón activado
1.1 Método de regeneración térmica
El método de regeneración térmica es el método de regeneración con carbón activado más utilizado y maduro en la industria. El proceso de regeneración del carbón activado después del tratamiento de aguas residuales orgánicas generalmente se puede dividir en tres etapas: secado, carbonización a alta temperatura y activación, en función de los cambios en la materia orgánica cuando se calienta a diferentes temperaturas. Durante la etapa de secado, se eliminan principalmente los componentes volátiles del carbón activado. En la etapa de carbonización a alta temperatura, parte de la materia orgánica adsorbida en el carbón activado hierve, se vaporiza y desorbe, y parte de la materia orgánica sufre una reacción de descomposición para formar hidrocarburos de pequeño peso molecular para la desorción, y los componentes restantes permanecen en el poros del carbón activado para formar "carbón fijo". La temperatura en esta etapa alcanzará 800 ~ 900°C Para evitar la oxidación del carbón activado, generalmente se lleva a cabo al vacío o en una atmósfera inerte. En la siguiente etapa de activación, se introducen en el reactor gases como CO2, CO, H2 o vapor para limpiar los microporos del carbón activado y restablecer su rendimiento de adsorción. La fase de activación es clave para todo el proceso de regeneración. Aunque el método de regeneración térmica tiene las características de una alta eficiencia de regeneración y un amplio rango de aplicación, requiere energía externa para calentar durante el proceso de regeneración, lo que genera altos costos de inversión y operación.
1.2 Método de regeneración biológica
La regeneración biológica es un proceso que utiliza excelentes bacterias domesticadas para descomponer la materia orgánica adsorbida en carbón activado y digerirla aún más en H2O y CO2. El método de regeneración biológica es similar al método biológico en el tratamiento de aguas residuales, y también existen diferencias entre los métodos aeróbicos y anaeróbicos. Debido a que el tamaño de los poros del carbón activado en sí es muy pequeño, algunos miden sólo unos pocos nanómetros y los microorganismos no pueden entrar en dichos poros. Generalmente se cree que la autólisis celular ocurrirá durante el proceso de regeneración, es decir, las enzimas celulares fluirán fuera de las células y el carbón activado puede adsorber enzimas, por lo que se formará un centro enzimático en la superficie del carbón, promoviendo así la descomposición de contaminantes y lograr el propósito de regeneración. Los métodos biológicos son simples y fáciles de implementar, con bajos costos de inversión y operación, pero requieren mucho tiempo y se ven muy afectados por la calidad y temperatura del agua.
1.3 Método de regeneración por oxidación húmeda
En condiciones de alta temperatura y alta presión, se utiliza oxígeno o aire como oxidante para oxidar y descomponer la materia orgánica adsorbida en el carbón activado en el líquido. fase en moléculas pequeñas, lo que se denomina método de regeneración por oxidación húmeda. Las condiciones óptimas de regeneración del carbón activado obtenidas del experimento son: temperatura de regeneración 230 °C, tiempo de regeneración 65438 ± 0 h, oxigenación pO20,6 MPa, cantidad de adición de carbono 65438 ± 05 gy cantidad de adición de agua 300 ml. La eficiencia de regeneración alcanza (45±5). Después de cinco ciclos de regeneración, la eficiencia de la regeneración solo se redujo en 3. La oxidación parcial de los microporos en la superficie del carbón activado es la principal razón de la disminución de la eficiencia de regeneración.
Además de sus respectivas deficiencias, la tecnología tradicional de regeneración con carbón activado suele tener tres defectos comunes:
(1) La pérdida de carbón activado durante la regeneración suele ser grande;
(2) Después de la regeneración, la capacidad de adsorción del carbón activado disminuirá significativamente;
(3) Los gases de escape generados durante el proceso de regeneración causarán contaminación secundaria del aire. Por lo tanto, la gente mejora las tecnologías de regeneración tradicionales o explora otras nuevas.
2 Tecnología de regeneración de carbón activado actualmente emergente
2.1 Método de regeneración con solvente
El método de regeneración con solvente utiliza la relación de equilibrio de fases entre el carbón activado, el solvente y el adsorbato. Al cambiar las condiciones, como la temperatura y el pH del disolvente, se rompe el equilibrio de adsorción, desorbiéndose así el adsorbato del carbón activado.
El método de regeneración de disolventes es más adecuado para la adsorción inversa, como la adsorción de aguas residuales orgánicas de alta concentración y bajo punto de ebullición. Muy específico. A menudo, un disolvente sólo puede desorber parte de los contaminantes. Sin embargo, existen muchos tipos de contaminantes en el proceso de tratamiento del agua y el rango aplicable de un disolvente específico es limitado.
2.2 Método de regeneración electroquímica
La regeneración electroquímica es un nuevo tipo de tecnología de regeneración con carbón activado que se está estudiando. En este método, se coloca carbón activado entre dos electrodos principales y se aplica un campo eléctrico de CC al electrolito. Bajo la acción del campo eléctrico, el carbón activado se polariza, sirviendo un extremo como ánodo y el otro extremo como cátodo, formando una celda microelectrolítica. Las reacciones de reducción y oxidación pueden ocurrir en el cátodo y el ánodo del carbón activado respectivamente, por lo que la mayoría de los contaminantes adsorbidos en el carbón activado se descomponen y una pequeña parte se desorbe debido a la fuerza electroforética. Este método es simple de operar, tiene alta eficiencia, bajo consumo de energía y pocas restricciones en el procesamiento de objetos. Si el proceso de tratamiento es perfecto, se puede evitar la contaminación secundaria.
Los resultados experimentales muestran que la regeneración electroquímica del carbón activado tiene una alta eficiencia de regeneración, que puede alcanzar el 90. Además, la investigación sobre los parámetros del proceso muestra que la posición de regeneración es el factor más importante en el proceso de regeneración con carbón activado, la concentración del electrolito NaCl es un factor más importante y la corriente de regeneración y el tiempo de regeneración también tienen un cierto impacto en la Regeneración electroquímica del carbón activado.
2.3 Método de regeneración de fluidos supercríticos
Según datos de investigaciones recientes, cerca del punto crítico de CO2, la eficiencia de regeneración cambia mucho. Para el carbón activado sin secar, es necesario ampliar el tiempo de regeneración. Para el ácido p-aminobencenosulfónico, la temperatura óptima para la regeneración del fluido supercrítico de CO2 es 308 K. Cuando la temperatura supera los 308 K, la regeneración no se ve afectada. Cuando el caudal es superior a 1,47×10-4m/s, la regeneración no se ve afectada después del tratamiento con solución de ácido clorhídrico, el efecto de regeneración del carbón activado mejora significativamente; Las investigaciones muestran que después de la regeneración ultrasónica, la temperatura del agua regenerada sólo aumenta de 2 a 3°C. Cada tratamiento de carbón activado de 1L utiliza un generador ultrasónico con una potencia de 50W durante 120 minutos, lo que equivale a un consumo eléctrico de 100kWh por m3 de regeneración de carbón activado. La cantidad de carbón activado utilizada para cada regeneración es solo 0,6 ~ 0,8 de la masa seca y el consumo de agua es 10 veces el volumen de carbón activado. Pero sólo es eficaz para la adsorción física. La eficiencia de regeneración actual es sólo de aproximadamente 45, y el tamaño de los poros del carbón activado tiene una gran influencia en la eficiencia de la regeneración.
2.4 Método de regeneración por irradiación por microondas
El método de regeneración por irradiación por microondas es una tecnología de regeneración con carbón activado desarrollada sobre la base del método de regeneración térmica. El principio es utilizar electricidad como fuente de energía e irradiación y calentamiento por microondas para lograr la regeneración. En el experimento, la mejor eficiencia de regeneración se produjo cuando la potencia era HI (W) y el tiempo de irradiación era de aproximadamente 80 segundos. En comparación con el rango S, se puede observar que la potencia de microondas, el tiempo de radiación y la cantidad de adsorción del carbón activado tienen el mayor impacto en la recuperación del valor de yodo del carbón activado regenerado. La radiación de microondas regenera el carbón activado en poco tiempo.
Tiene un bajo consumo de energía, una estructura de equipo simple y buenas perspectivas de aplicación. Sin embargo, es necesario estudiar más a fondo si existen otros productos intermedios en el proceso de desorción de materia orgánica por calentamiento con microondas.
2.5 Método de oxidación húmeda catalítica
El método de oxidación húmeda tradicional tiene una baja eficiencia de regeneración y un alto consumo de energía. La temperatura de regeneración es el factor principal que afecta la eficiencia de la regeneración, pero aumentar la temperatura de regeneración aumentará la oxidación superficial del carbón activado, reduciendo así la eficiencia de la regeneración. Por lo tanto, la gente considera utilizar el método de oxidación húmeda catalítica para regenerar el carbón activado con la ayuda de catalizadores de alta eficiencia. Investigadores del Laboratorio Estatal Clave de Control del Medio Ambiente Acuático y Utilización de Recursos de la Universidad de Tongji están realizando investigaciones en esta área. A medida que el concepto de desarrollo sostenible se vuelve cada vez más popular, la tecnología y los procesos de regeneración con carbón activado reciben cada vez más atención. Algunas tecnologías y procesos tradicionales de regeneración con carbón activado han logrado nuevas mejoras y avances en los últimos años. Al mismo tiempo, están surgiendo nuevas tecnologías de reciclaje. Aunque las rutas de proceso de estas tecnologías emergentes están inmaduras, aún no están listas para su uso industrial. Sin embargo, su aparición ha traído nuevas ideas y nuevos debates sobre la regeneración del carbón activado.