輻射技術(shù)對(duì)污染活性炭再生處理的研究
由于活性炭(AC)具有良好的吸附能力,因此被廣泛應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水的處理。但使用了一段時(shí)間后,活性炭的吸附能力就會(huì)下降以致完全喪失而成為“飽和炭”,為了經(jīng)濟(jì)地使用,必須對(duì)其進(jìn)行再生。用于水處理的飽和炭,由于以不可逆吸附為主,要使牢固吸附在其表面的有機(jī)物脫附,恢復(fù)其活性,通常采用高溫蒸汽法再生[1,2]。但這種方法再生活性炭的費(fèi)用很高,而且再生后活性炭的重量損失也比較大。近年來,國外開始研究用輻照法再生活性炭。Wissell等人通過高能電子束用1MGy的輻照劑量再生吸附有機(jī)化合物的飽和濕活性炭,在加入化學(xué)氧化劑后,記錄下了再生率,但細(xì)節(jié)卻未見報(bào)道[3,4]。本實(shí)驗(yàn)采用高能電子束對(duì)在用于染料廢水和模擬廢水(含有十二烷基硫酸鈉NaLa)處理的活性炭進(jìn)行再生處理,并對(duì)其吸附能力的恢復(fù)進(jìn)行了研究。采用粒狀活性炭(篩號(hào)12×40)作吸收劑,其碘值為1040mg/gAC,水和活性炭的體積比約為3000:1,處理后活性炭的碘值為838 mg/gAC。另外,將一定數(shù)量的粒狀活性炭分別加入4種不同濃度的NaLa水溶液中,并攪拌達(dá)到吸附平衡,得到四種吸附量不同的活性炭樣品,其碘值如表1所示。
表1 活性炭樣品制備
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在圖1所示容器中鋪上一層5~7mm厚的活性炭樣品,將其預(yù)熱到約110℃后,在水蒸汽、氮?dú)夂脱鯕猸h(huán)境下通過容器的不銹鋼金屬薄片窗口用2Mev的電子束輻照。在輻照過程中,用白金傳感器來監(jiān)測活性炭的溫度,分配在活性炭上的劑量通過丙胺酸放射量測定器(日立電報(bào)有限公司生產(chǎn))測定,活性炭層上下的輻照劑量差約為2%。經(jīng)輻照后活性炭的重量損失可由輻照前后的重量(含吸附物)計(jì)算出來。輻照后活性炭的碘值通過JIS K1474測試方法測定,特定表面區(qū)域和微孔分配通過ASAP2000孔度計(jì)測量。
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用高能電子束在氧氣、氮?dú)夂退羝h(huán)境下對(duì)吸附十二烷基硫酸鈉和用于染料廢水處理的粒狀活性炭進(jìn)行輻照,并對(duì)其吸附能力的恢復(fù)進(jìn)行了研究。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在氮?dú)猸h(huán)境下采用高能電子束輻照可以將污染活性炭有效地再生,在氮?dú)猸h(huán)境下,活性炭吸附能力恢復(fù)率最高,輻照后活性炭幾乎沒有損失。在輻照過程中,活性炭的溫度高,電子束的電流大,活性炭吸附能力恢復(fù)率也就高,表明活性炭的再生主要是由吸附點(diǎn)的微加熱引起的。這種方法有以下特點(diǎn):
(1)工藝簡單,不需要高溫工藝。
(2)活性炭的損失率低(少于1%)。
(3)消耗的能量低(約為0.3kWh/kgAC)。
假設(shè)需要的輻照劑量為1.6MGy,再生的費(fèi)用(運(yùn)行成本)大致估計(jì)在常規(guī)高溫蒸汽法的1/8~1/10,使用200kW的電子加速器,每年運(yùn)行8000小時(shí),可再生3600噸活性炭。
參考文獻(xiàn)
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2 Wu Minghong, Bao Borong, Radiation Physics and Chemistry, 53,431(1998)
3 D. Wissel, E. Bochler, C. Scholze, L. Haldenwang, W. Huhn, P. Ott, A. Heger, H.Dorschner and B.Ihme, Patent Ger.(East) No. DD 218, 037 (1985)
4 M. Kitajiam, H. Fujitsuka and H. Shinno, J. Material Sci. Lett., 9, 19(1990)
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