[發明專利]一種微波活化過硫酸鉀再生吸附有機物飽和活性炭的方法

無效

• 申請號: 201310180269.8
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103252223A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 陳泉源;譚德俊;石文靜;張慧慧;錢吉苓;杜申
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J20/34
• 分類號: B01J20/34;B01J20/20;B01J19/12
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于飽和活性炭再生領域，特別涉及一種微波活化過硫酸鉀再生吸附有機物飽和活性炭的方法。

背景技術

活性炭具有高度發達的孔隙結構和極大的比表面積是一種優良的吸附劑，能夠用于飲用水凈化和廢水的深度處理，可以有效的去除廢水的色度、氣味、重金屬和有機物。當活性炭吸附飽和后失去了原有的吸附活性成為廢炭。廢炭如不進行處理并回收利用，不僅會造成資源的浪費，還會對環境造成二次污染。因此，無論從經濟效益還是從環保角度考慮，選擇合適的技術進行活性炭再生非常必要。

活性炭的再生就是用物理、化學或生物方法在不破壞其原有結構的前提下，去除吸附于活性炭微孔的物質，恢復其吸附性能，以便重復使用的過程。用于染料廢水深度處理的活性炭，其吸附的主要物質為有機物，而對于這種吸附有機物達到飽和的活性炭，目前常用的再生方法有加熱再生、溶劑再生、生物再生、催化濕式氧化法再生、電化學再生和微波輻照再生等。

加熱再生技術因能分解多種吸附物質而具有一定的通用性，其原理是在加熱條件下，被吸附的有機物按性質不同，以解析、碳化、氧化的形式從活性炭的基質上消除。但熱再生過程中炭損失較大，一般在5%～10%，再生炭機械強度下降。另外在熱再生過程中，須外加能源加熱，投資及運行費用較高。任何活性炭高溫加熱再生裝置都需要解決如何防止炭粒相互粘結，燒結成塊的現象。

溶劑再生法的原理是利用活性炭、溶劑與被吸附質三者之間的相平衡關系，通過改變溫度、溶劑的pH值等條件，打破吸附平衡關系，使吸附質從活性炭上脫附下來。溶劑再生中活性炭損失極少，還可回收有用的吸附質，溶劑可以經回收后反復使用，其缺點是再生效率不高，微孔易堵塞，影響吸附性能的恢復，多次再生后，吸附性能下降。它的針對性較強，往往一種溶劑只對一些污染物具有較好的脫附效果，應用范圍較窄，有時候吸附物質分離較困難。

生物再生活性炭是利用附著在活性炭表面的微生物降解吸附于活性炭表面的有機物。活性炭生物再生的設備和工藝簡單、且方法本身對活性炭無危害作用；再生活性炭再次吸附時，由于微生物的存在，能增加對水的凈化作用。但是，微生物需馴化，微生物降解有機物時間長，再生效率低，這些缺點限制了生物再生法的實際應用。

催化濕式氧化再生法是在熱再生法基礎上發展起來的一種技術，主要研究思路是在活性炭投入吸附前，預先在活性炭上負載上具有催化氧化作用的物質，以降低活性炭上有機吸附質的分解溫度，從而能有效地實現低溫再生和在線操作。催化濕式氧化再生法的再生效率，主要取決于所用催化劑的類型、負載量及負載穩定性以及反應溫度、反應時間等因素。選擇合適的催化劑對再生至關重要。

電化學再生是將活性炭填充在2個主電極之間，在電解液中，加以直流電場，活性炭在電場作用下極化，一端成陽性，另一端呈陰性，形成微電解槽，在活性炭的陰極部位和陽極部位可分別發生還原反應和氧化反應，吸附在活性炭上的有機物大部分因此而分解，小部分因電泳力的作用發生脫附。該方法能耗高且設備復雜，運行管理不便。

微波輻照再生法是利用微波產生高溫使活性炭上的有機污染物炭化或分解，恢復其吸附能力。微波作用使有機污染物脫附，隨著微波能量的聚集，在致熱和非致熱效應共同作用下，有機污染物一部分燃燒分解放出二氧化碳，另一部分炭化。

其它氧化法再生活性炭技術，例如臭氧氧化法、芬頓氧化法、等離子體法等也有報道。多是基于生成的羥基自由基·OH將吸附的有機物氧化分解實現活性炭再生。然而吸附染料廢水的活性炭，由于染料分子難降解，單一的高級氧化技術無法實現吸附質的完全脫附，再生不徹底。目前也有一些高級氧化法再生活性炭的技術申請專利，但芬頓試劑再生時，雙氧水與亞鐵離子反應劇烈，工業上不好控制，且要求pH在1～3范圍內，增加了運行難度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種微波活化過硫酸鉀再生吸附有機物飽和活性炭的方法，該發明方法成本低，效率高，過硫酸鉀高級氧化對pH適用范圍廣，且反應比較溫和，較容易控制，微波輻照的功率和時間可根據需要調節。

本發明的一種微波活化過硫酸鉀再生吸附有機物飽和活性炭的方法，包括：

在飽和活性炭中加入過硫酸鉀溶液，微波輻照5-30min，冷卻至室溫，過濾，清洗，

即得再生炭，其中飽和活性炭和過硫酸鉀的質量比為1-5:1。

所述過硫酸鉀溶液的質量百分濃度為1-5%。

所述微波功率為200-800W，溫度為90-120℃。

所述清洗為水清洗3-5次。

本發明的原理如下：