Реактивиране на гранулиран активен въглен, видове и процеси - Carbotecnia
Индекс на съдържанието
Реактивиране на гранулиран активен въглен.
Основният механизъм, чрез който органичните замърсители се задържат на повърхността на CAG (гранулиран активен въглен), е физическата адсорбция и като такава тя е обратима. Теорията на адсорбцията показва, че чрез промяна на условията, в които се намира въглеродът, може да се постигне десорбция или отделяне на задържаните адсорбати, оставяйки повърхността им свободна.
Десорбцията обаче може да бъде много бавна и може да не възстанови целия или по-голямата част от първоначалния капацитет на въглищата. От друга страна, хемосорбцията не е обратима, така че молекулите, задържани от този друг механизъм, няма да бъдат освободени. И накрая, има неорганични молекули, които не са адсорбирани, но се отлагат на повърхността на въглерода и чието елиминиране няма да отговори на методите за десорбция на физически адсорбираните молекули.
За щастие графитната структура на активен въглен прави това твърдо вещество много стабилно при много различни условия. Устоява на високи температури, както и на внезапни промени в същите, твърд е и устойчив на абразия, не се влияе от киселини, основи или много различни разтворители, въпреки че реагира със силни окислители. Въз основа на тези свойства съществуват така наречените методи за „реактивиране“ или „регенерация“, с които могат да бъдат отстранени различни видове адсорбати и органични и неорганични вещества, отложени на повърхността на въглерода. В зависимост от въпросния адсорбат или замърсител ще трябва да бъде избран подходящият метод.
Активен въглен, който се отстранява от процеса, в който е бил използван, се нарича „отработен въглен“, независимо дали е изхвърлен или ще бъде реактивиран.
Когато CAG ще бъде активиран отново, препоръчително е неговата поддържаща система да бъде направена от дюзи, а не от чакъл или пясък, за да се предотврати смесването на въглищата с определено количество частици от споменатите материали.
Видове реактивиране на въглища.
Реактивиране с пара.
Състои се от циркулираща водна пара през въглищното легло, без да се оставя да се кондензира, както в случая на дезинфекция с пара. По този начин органичните молекули се десорбират с летливост, по-малка или приблизително равна на тази на водата - т.е. с температура на кипене под 100 ° C на морското равнище - и която е била задържана чрез физическа адсорбция.
Това е широко използван метод за възстановяване на разтворители във въздушни течения, тъй като отделените молекули поддържат първоначалната си структура. Както е споменато в раздел 1.7, въглищата преминават през редуващи се адсорбционно-десорбционни цикли. В първата разтворителят се задържа, докато въглеродът се насити. Във втория разтворителят се десорбира и сместа от него и водните пари се отделят чрез декантиране или дестилация.
В случай на пречистване на водата, реактивирането с пара може да бъде практично в случай, че замърсителят се състои основно от мирис или съединения с ниско молекулно тегло и следователно летливи. Това не е ефективен метод в случай на въглища, които са били използвани за дехлориране, тъй като повърхностните оксиди, генерирани в този процес, са силно свързани.
Колкото по-високо е налягането на използваната пара, толкова по-висока е нейната температура и следователно тя ще може да десорбира по-тежки съединения. Максималното налягане, при което парата се обработва по практичен начин, е 6 Kg/cm2 (абс.), Което съответства на температура от 160 ° C.
Реактивиране с горещи газове.
Той е същият като предишния, но се използват газове от горенето. В случай на някои научни изследвания на лабораторно ниво, при които се изисква да се активира отново без намесата на окислителния газ, десорбцията се извършва с помощта на инертен газ, който се нагрява индиректно. По-бърз или по-ефективен резултат може да се постигне и чрез вакуум.
Термично реактивиране.
Това е най-широко използваният метод, тъй като елиминира практически всички органични замърсители, задържани чрез физическа или химическа адсорбция. Той също така премахва някои неорганични съединения и унищожава оксидите и повърхностните групи. Следователно, той реактивира въглеродните атоми, използвани за дехлориране или за отстраняване на хлорамини, калиев перманганат, озон и други окислители. Този метод заслужава специален раздел, така че е описан подробно в раздел 5.2
Реактивиране с киселина.
Когато частиците въглен са бели до светлосиви на цвят, те най-вероятно са отровени или блокирани с карбонат или калциев хидроксид. В тези случаи термичното реактивиране не успява да елиминира тези съединения. Вместо това, измиването в киселинен разтвор прави.
Може да се използва всякакъв вид силна киселина, но солната е най-често срещаната. Приготвя се разтвор от около 5 тегловни% и въглищата се заливат в него. Процесът на разтваряне на калциевите соли е бавен. Точното време варира в зависимост от това колко отровен е въгленът, но може да бъде от 10 до 40 часа. За да се постигне по-голяма скорост в процеса, разтворът се загрява до 60-70ºC. С това времето може да бъде намалено до няколко часа.
След като реактивирането приключи, въгленът трябваше да се върне в черния си цвят. Това не се забелязва, докато въгленът е мокър, така че трябва да се вземе малка проба и да се изсуши в горелка или със запалка.
Реактивиране чрез промяна на рН във воден разтвор.
Когато капацитетът на задържане на специфичен адсорбат зависи от стойността на рН, това състояние може да се използва за неговото десорбиране, като по този начин се регенерира въглеродът. Например, фенолът се адсорбира в относително високи количества при ниски стойности на рН и точно обратното при високи стойности на рН. Следователно, ако CAG, наситен с това съединение, се измие с 4% разтвор на сода, е възможно да се разтвори добър процент от него.
Този метод няма приложение в пречиствателната промишленост, тъй като не е приложим за повечето замърсители, които обикновено се задържат от CAG. Използването му се свежда до много специфични процеси, при които въглеродът адсорбира едно съединение, като фенол.
Биологично реактивиране.
Биологичното реактивиране на CA се случва при пречистването на водата, тъй като, както е описано, бактериите, които се развиват на повърхността на въглищата, се хранят с адсорбираната биоразградима материя. Тази полза може да бъде постигната и в CA, след като бъде премахната от процеса на адсорбция. За това въглищата се поставят в колона, през която се рециркулира аериран и богат на хранителни вещества разтвор като разширено легло. Този метод намери приложение в областта на пречистването на отпадъчни води, постигайки 80% регенерация за 96 часа. Засега обаче използването му не е често.
Термично реактивиране и условия, които да го направят печеливш.
Термичното реактивиране се състои от отстраняване на адсорбатите от отработен въглерод с помощта на пещ, равна на тази, използвана за термично активиране с променлив ток, но при по-ниска температура и с по-ниска концентрация на водна пара. Колкото по-малко процесът се доближава до условията, при които се активира въглерод, произведен от една и съща суровина, толкова по-малко въглерод се губи чрез окисляване.