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活性炭再生,是指用物理或化学方法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,恢复其吸附性能的过程。活性炭吸附过程中,对吸附质和溶剂都有吸附作用,因亲和力的不同,经过一定时间的吸附,达到吸附平衡。活性炭再生就是要采取办法破坏这种平衡关系,其依据主要为以下几个方面:①改变吸附质的化学性质;②用对吸附质亲和力强的溶剂萃取;③用对活性炭亲和力比吸附质大的物质把吸附质置换出来,然后再使置换物质脱附,活性炭得到再生;④用外部加热、升高温度的办法改变平衡条件;⑤用降低溶剂中溶质浓度(或压力)的方法再生;⑥使吸附物(有机物)分解或氧化而除去。 [1热再生法是应用成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化3个阶段。在干燥阶段,去除活性炭上的水分等可挥发性成分。高温炭化阶段是使吸附在活性炭上的部分有机物汽化脱附,部分有机物发生分解,以小分子物质脱附出来,残余的成分留在活性炭孔隙内成为固定炭。活化阶段是通入CO2、CO或水蒸气等气体,清理活性炭内部结构的微孔,使其恢复吸附活性。再生工艺的核心是活化阶段。
活性炭是由石墨微晶、单一平面网状碳和无定形碳三部分组成,其中石墨微晶是构成活性炭的主体部分。活性炭的微晶结构不同于石墨的微晶结构,其微晶结构的层间距在0.34~0.35nm之间,间隙大。即使温度高达2000 ℃以上也难以转化为石墨,这种微晶结构称为非石墨微晶,绝大部分活性炭属于非石墨结构。石墨型结构的微晶排列较有规则,可经处理后转化为石墨。非石墨状微晶结构使活性炭具有发达的孔隙结构,其孔隙结构可由孔径分布表征。活性炭的孔径分布范围很宽,从小于1nm到数千nm。有学者提出将活性炭的孔径分为三类:孔径小于2nm为微孔,孔径在2~50nm为中孔,孔径大于50nm为大孔。 [5]活性炭中的微孔比表面积占活性炭比表面积的95%以上,在很大程度上决定了活性炭的吸附容量。中孔比表面积占活性炭比表面积的5%左右,是不能进入微孔的较大分子的吸附位,在较高的相对压力下产生毛细管凝聚。大孔比表面积一般不超过0.5m2/g,仅仅是吸附质分子到达微孔和中孔的通道,对吸附过程影响不大。 [5]
构成甲醛分子的小环醚的化学结构解释了与从水中除去有关的困难的一部分。作为具有短烃结构的极性分子意味着与活性炭的亲和力相对较低; 以前的研究活性炭对活性炭0.4mg / g碳的吸附能力,对于氢氧化钾活化粉末活性炭高达100倍。由于活性炭的粒径小,活性炭不是一种易于应用于污水处理厂的技术,粒状活性炭是目前使用的吸附剂。由于活性表面是吸附过程中的关键参数,尤其是在物理吸附力不强的吸附中,应使用活性表面积较高的活性炭来增强对五元醛的吸附。为了测试活性表面积的效果并大化五元醛的吸附,合成具有一定活化度范围的活性炭,并因此在平衡条件下测试表面积。
一般而言,在碳合成中使用的成孔剂的量越高,中孔越宽,直到大孔,并且孔体积越高。另外,更高的活化度导致更多数量的微孔,稍微更宽的中孔和大孔以及更少的致密碳。用不同量的成孔剂,在这种情况下的聚乙二醇和活化度合成的活性炭获得显着不同的多孔结构,并且已经测定了与活性炭相比去除乙二醛。
现使用活性炭与目前用于三级水处理的颗粒活性炭相比,具有优化的结构和表面化学的酚醛树脂衍生的活性炭已经被发现在环境现实的情况下非常有效地去除乙醛。乙二醛的吸附能力与活性表面积无关。尽管中孔的存在对于允许有效的将五聚醛扩散转移到活性吸附位点是重要的,但是吸附在具有高微孔性和窄孔径分布的碳中是有利的。碳的表面改性导致吸附能力降低,这是由于在聚乙二醇和水分子之间可能的竞争效应。即使在高浓度的有机物质(和无机盐)的存在下,与活性炭相比,酚醛碳对五元醛的吸附也表现出这些活性炭在废物和/或饮用水处理中的潜在效用。
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各类形状的活性炭的分类符号,以形状名称英文单词的首字母大写表示,若形状名称首字母重复,在英文单词首字母后缀一个小写英文字母,该字母来源于该形状的英文单词(辅音优先)。对于破碎状活性炭来讲,除木质破碎状活性炭外,煤质破碎状活性炭现有三类,这三类破碎状煤质活性炭生产工艺不同,质量指标和应用领域也有较大差别,为方便厂商和应用客户对破碎状煤质活性炭加以区别, 标准对破碎状活性炭的形状命名分类符号做了如下规定:破碎状活性炭的形状分类符号由G和具体各类破碎状活性炭的名称英文单词的首字母大写表示在 G 后下脚标处,共同表示,如:压块破碎活性炭(煤质)表示为GB [1] 。 形状命名具体分类见2016年发布的中国 标准GB/T 32560-2016 《活性炭分类与命名》
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