[發明專利]通過堿性水解原位再生附載有三鹵甲烷的活性炭的方法

有效

• 申請號: 201580049278.0
• 申請日: 2015-08-11
• 公開（公告）號: CN106714962B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: F.D.科平克;P.里興
• 申請（專利權）人: 奧維沃股份有限公司
• 主分類號: B01J20/34
• 分類號: B01J20/34;B01J20/20;C01B32/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

本發明涉及一種用于原位再生附載有三鹵甲烷(THM)的活性炭的方法。按照本發明，該方法通過將三鹵甲烷(THM)在活性炭內在溫度提升的情況下堿性水解為無鹵素的易溶于水的或者氣態的化合物實現。在化學的水解處理結束后，活性炭通過用水和稀釋的酸沖洗去除試劑和反應產物并可用于原水流中的重新附載。在整個清潔過程期間，活性炭床無需被移動。

本發明涉及一種用于原位再生附載有三鹵甲烷(THM)的活性炭的方法。按照本發明，該方法通過使三鹵甲烷(THM)在活性炭內在溫度提升的情況下堿性水解為無鹵素的易溶于水的或者氣態的化合物實現。在化學的水解處理結束后，活性炭通過用水和稀釋的酸沖洗去除試劑和反應產物并可用于在生水流中的重新附載。在整個清潔過程中，活性炭床必須不被移動。本發明還涉及一種按照本發明的方法用于獲取為在半導體工業、尤其在半導體制造時使用的超純水的應用。

在為了凈化(滅菌)不同來源的水(自然的地表水或者地下水、再循環洗澡水等等)而對它們進行氯化時會產生THM。THM是由于所謂的鹵代反應由溶解的有機化合物形成的。THM級分的主要成分是氯仿(CHCl₃)。THM具有致癌性并且必須為了處理水的大多數使用目的而去除至非常低的殘余濃度(＜10μg/l)。由于氯化處理作為生水的處理階段在世界范圍內傳播，因此有效地去除形成的THM是世界范圍內關系重大的問題。以此被污染的水量在大于10¹⁰m³每年的數量級。

按照現有技術，主要通過在活性炭上的吸附進行污染水處理。通常，用固定床裝置中的粒狀活性炭(GAC)進行吸附。粒狀活性炭吸附飽和之后，必須更換和再生GAC。異位再生、例如通過熱化學方法或通過蒸汽抽提，是現有技術，然而它關系到極高的成本和工藝技術方面的耗費。GAC固定床必須從過濾器支架上取下，并轉移到通常在活性炭制造商處的、特殊的再生設施中。在額外的運輸成本之外也產生例如由磨損導致的GAC損失。

由于上述原因，GAC固定床無機械運動的原位再生可以是有利的。專業文獻中說明了用于原位處理GAC的許多方法。它們中的大多數基于吸附的污染物的例如使用含有過氧化氫的溶液的化學氧化。較新的論文中說明了用過硫酸鹽氧化附載有氯仿(0.04Ma-％)(Ma-％＝重量百分比，例如，g氯仿/100g活性炭)的GAC的再生(Huling等人，Persulfateoxidation of MTBE-and chloroform-spent granular activated carbon，J.Hazard.Mat.2011，192，1484-1490)。使用的反應條件是苛刻的(55℃下3天和500g過硫酸鹽/kgGAC)，并且獲得的結果不令人滿意(氯仿分解僅20-60％)。對化學家而言這并不奇怪，因為眾所周知氯仿屬于難以氧化的化合物。

氯代化合物(CKW)氧化的替代方法是在含水介質中水解。專利文獻EP 1 406 840中說明了用于凈化帶有有機鹵素化合物的水的多階段方法。其中，在第一階段中使得待去除的CKW(氯代烴，Chlorkohlenwasserstoffe)在水相中進行部分脫氯，在第二階段中通過抽提(Ausstrippen)去除生成的反應產物。此外，可以通過在均相水溶液中堿性水解進行部分脫氯。

在其他的實施方式中，專利文獻DE 102 23 112 A1同樣說明了CKW的水解作為處理步驟系列中的第一步驟。在此，難揮發的CKW通過部分脫氯轉化為易揮發的CKW，然后通過抽提從水相中去除。例如把1,1,2,2-四氯乙烷轉化為三氯乙烯和把六氯環己烷轉化為三氯苯(Mackenzie等人，Catalytic effects of activated carbon on hydrolysisreactions of chlorinated organic compounds，Part 1：γ-Hexachlorocyclohexane，Cat.Today 2005，102-103C，148-153和Part 2：1,1,2,2-tetrachloroethane.Appl.Cat.BEnvironm.2005,59,171-179)。在此發現所研究的CKW在活性炭上比在均相水溶液中相同的pH值時更快地水解。

實施的例子有三個共同點：