等離子體技術(shù)在活性炭再生中的應(yīng)用

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-10-10

活性炭表面分布著許多10－6～1mm的孔隙，這些孔隙使活性炭具有極大的比表面積，分子之間的相互吸引力能使有機(jī)物被吸附在活性炭表面上，而活性炭表面除了含碳之外，還含有少量官能團(tuán)形式的氧和氫(—OH、—COOH等)，這些官能團(tuán)能與有機(jī)污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的物質(zhì)會(huì)聚集在活性炭表面。因此活性炭在具有物理吸附功能的同時(shí)還兼具化學(xué)吸附的功能。物理吸附能對(duì)小于其孔徑的有機(jī)物進(jìn)行吸附，化學(xué)吸附能與大多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)(酚類、苯類等)，但其吸附能力也是有一定限度的，作為富集有機(jī)污染物的載體，活性炭在達(dá)到吸附飽和后，則會(huì)失去吸附活性，從而形成固廢，并可能產(chǎn)生二次污染，因此，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)角度還是環(huán)境角度，都有必要對(duì)活性炭進(jìn)行再生處理。

活性炭的再生過(guò)程就是將富集在活性炭上的有機(jī)物從活性炭表面脫離，相當(dāng)于活性炭吸附的一個(gè)逆向過(guò)程。傳統(tǒng)的再生方法主要有熱再生法、化學(xué)溶劑再生法和生物再生法等。熱再生法再生活性炭的過(guò)程中的炭損失較大，且高溫會(huì)導(dǎo)致活性炭的吸附能力下降。通過(guò)化學(xué)溶劑再生得到的活性炭的吸附效率不高，只能再生部分活性炭，且容易引起活性炭的微孔堵塞。生物法再生活性炭的時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)水質(zhì)要求較高。而在活性炭再生的新興技術(shù)中，等離子體再生技術(shù)成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的一大熱點(diǎn)。

等離子體再生活性炭機(jī)理

等離子體是除固、液、氣之外物質(zhì)的第四種形態(tài)，其導(dǎo)電性能良好，在高能電場(chǎng)中自由粒子被加速獲得高額能量，從而形成高能電子，高能電子能夠使廢水中的大部分分子發(fā)生電離、解離、激發(fā)和輻射復(fù)合等，從而產(chǎn)生H2O2、O3、·O和·OH等大量的等離子體。這些等離子體主要由正負(fù)離子、激發(fā)態(tài)的原子、電子和強(qiáng)氧化性自由基等組成，作用于有機(jī)物上會(huì)使C—C、C=C和C≡C以及其他不飽和鍵發(fā)生斷鍵，使大分子變成小分子，并逐步被氧化分解成H2O和CO2。富集在活性炭表面的有機(jī)物質(zhì)被氧化分解后，活性炭表面的吸附點(diǎn)位恢復(fù)，活性炭得以再生?；钚蕴吭诮?jīng)等離子體再生后，其表面含氧官能團(tuán)的數(shù)量會(huì)有所增加，可以在一定程度上提高它的吸附性能。

吸附飽和的活性炭已被視為危險(xiǎn)廢棄物，廢活性炭既污染環(huán)境，又浪費(fèi)資源，進(jìn)行活性炭再生，使其得到重復(fù)利用，是對(duì)資源與環(huán)境的極大保護(hù)。在對(duì)等離子體再生活性炭技術(shù)的相關(guān)研究中，使用高壓脈沖放電和介質(zhì)阻擋放電的方式來(lái)產(chǎn)生等離子體，在小規(guī)模的活性炭再生實(shí)驗(yàn)中，能夠得到較高再生效率的活性炭，并且對(duì)環(huán)境幾乎沒有危害，但在處理大量廢活性炭時(shí)，等離子體技術(shù)需要消耗極大的能量，單位能量能夠再生的活性炭很少，其能量利用率不高。等離子體在處理被活性炭吸附的有機(jī)污染物時(shí)，也會(huì)對(duì)活性炭表面進(jìn)行“攻擊”，有可能會(huì)破壞活性炭的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致活性炭的吸附能力受損。