¿Qué es la regeneración con carbón activado?

La regeneración de carbón activado consiste en restaurar el rendimiento de adsorción del carbón activado saturado a través de varios métodos para lograr el propósito de la reutilización. El método de regeneración depende principalmente del tipo de carbón activado y de la naturaleza de las sustancias adsorbidas por el carbón activado. En la actualidad, existen tres métodos de regeneración relativamente maduros en el país y en el extranjero: la regeneración térmica, la regeneración química y la regeneración biológica.

(1) Método de regeneración térmica

En la actualidad, el método de regeneración térmica es el método de regeneración de carbón activado industrial más maduro con la historia de desarrollo más larga y la mayor cantidad de aplicaciones. El método de regeneración térmica del carbón activado comenzó a principios del siglo XX, cuando se utilizaba un horno rotatorio para regenerar el carbón óseo. Los hornos multicapa se introdujeron en los años 1930. La tecnología de hornos regenerativos estaba básicamente madura en las décadas de 1940 y 1950.

El principio del método de regeneración térmica es eliminar la materia orgánica adsorbida sobre la matriz de carbón activado en forma de descomposición, carbonización y oxidación en condiciones de calentamiento. La regeneración térmica del carbón activado suele requerir varios pasos:

1) Deshidratación, es decir, eliminar la humedad de la superficie del carbón activado mediante efectos mecánicos y físicos.

2) Secado, la temperatura de secado es generalmente inferior a 100 °C, principalmente se evapora el agua de los poros y también se vaporizará una pequeña cantidad de materia orgánica de bajo punto de ebullición. Este proceso requiere una gran cantidad de calor latente de evaporación, y aproximadamente el 50% del consumo de energía en el proceso de regeneración térmica se consume en el proceso de secado.

3) Calentar carbón activado a unos 350 ℃ para separar la materia orgánica de bajo punto de ebullición.

4) Carbonización a alta temperatura, es decir, calentar el carbón activado a unos 800°C, provocando que la mayor parte de la materia orgánica se descomponga, se vaporice o quede en forma de carbón fijo.

5) Activación, es decir, calentar carbón activado en el rango de 800 ℃ ~ 1000 ℃ y usar vapor, dióxido de carbono u oxígeno para descomponer el carbón restante. Los pasos para la regeneración térmica varían ligeramente según el tipo de horno, pero no de manera significativa.

Las ventajas del método de regeneración térmica: alta tasa de regeneración, hasta 70% ~ 80%; tiempo de regeneración corto; en comparación con el método de regeneración química, tiene una gran universalidad; Desventajas: la tasa de pérdida del carbón activado regenerado es alta, generalmente del 5% al ​​10%, la estructura química de la superficie del carbón cambia y el área de la superficie específica disminuye, la regeneración a alta temperatura requiere altos requisitos para los materiales del horno regenerativo y la inversión; en el equipo de horno regenerativo es alto; el consumo de energía de regeneración es alto; el carbón activado perderá su rendimiento de adsorción si se regenera repetidamente.

(2) Método de regeneración del agente químico

La adsorción de materia orgánica de alta concentración y bajo punto de ebullición requiere la regeneración del agente químico. La regeneración de agentes químicos se divide principalmente en regeneración de agentes inorgánicos y regeneración de agentes orgánicos. Normalmente, se utilizan ácidos inorgánicos (ácido sulfúrico, ácido clorhídrico) o bases (hidróxido de sodio) para eliminar adsorbentes en la regeneración de reactivos inorgánicos. Por ejemplo, el carbón activado que adsorbe fenol en alta concentración se puede regenerar con una solución de hidróxido de sodio, y el fenol se recupera en forma de fenolato de sodio que adsorbe metales pesados ​​se puede regenerar con una solución de ácido clorhídrico. Los disolventes comúnmente utilizados para la regeneración de disolventes orgánicos incluyen benceno, acetona y metanol, que son adecuados para la adsorción reversible, como el carbón activado que adsorbe el fenol de alta concentración utilizado para tratar las aguas residuales de gas de las plantas de coquización que se pueden regenerar con disolventes orgánicos.

Las ventajas del método de regeneración química son: gran pertinencia, equipo simple y ventajas económicas; se pueden recuperar sustancias útiles del líquido de regeneración, el proceso de operación se lleva a cabo en la torre de adsorción y la pérdida; de carbón activado es pequeño. Desventajas: Generalmente, solo puede regenerar una sola sustancia y tiene poca versatilidad; la tasa de regeneración es baja, los microporos son fáciles de bloquear y la tasa de regeneración se reduce significativamente después del uso repetido; existe el problema de la contaminación secundaria de la regeneración; líquido.

(3) Método de regeneración biológica

El método de regeneración biológica es similar a la tecnología de carbón activado biológico. El carbón activado absorbe materia orgánica y los microorganismos degradan la materia orgánica, permitiendo que el carbón activado se regenere. Dado que el carbón activado puede adsorber materia orgánica en su superficie durante mucho tiempo, los microorganismos pueden degradar parte de la materia orgánica no degradable y regenerar el carbón activado. Sin embargo, para la materia orgánica que no puede ser degradada por microorganismos, el uso de métodos de regeneración biológica será limitado.