微波等离子活性炭再生方法.pdf

本发明是一种微波等离子活性炭再生方法，具体是：利用微波激发铁质放电体产生等离子体，然后等离子体对吸附在潮态活性炭上的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物，经过氧化和降解后，使得用过的工业活性炭得到再生并恢复活性。本发明生产容易控制，不产生二次污染，具有运行费用低廉、维护方便、再生效率高、去除有机物迅速有效等优点。

权利要求书
1.  一种活性炭再生方法，其特征是一种微波等离子活性炭再生方法，具体是：
利用微波激发铁质放电体产生等离子体，然后等离子体对吸附在潮态活性炭上的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物，经过氧化和降解后，使得用过的工业活性炭得到再生并恢复活性。

2.  根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：微波由微波发生器产生，其型号位2M210F，产生的微波频率为2.45GHz，功率为0.5～5Kw连续可调。

3.  根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：选用机械加工厂中加工时剩下的废铁屑或废铝屑物质，作为铁质放电体。

4.  根据权利要求3所述的水处理方法，其特征在于：铁质放电体的粒径为0.9-2mm。

5.  根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：等离子体是一种低温非平衡态的等离子体，对有机物的氧化无选择性，均能发生反应；其电子温度至少为10000℃，而宏观温度为80-110℃。

说明书微波等离子活性炭再生方法
技术领域
本发明涉及活性炭再生领域，特别是一种微波等离子活性炭再生方法。
背景技术
活性炭是一种无毒无味、具有发达孔隙结构、巨大比表面积和极强吸附性能的类似石墨结构的无定型炭，在很多领域例如有害气体的防护、放射性有害物质的吸附、食品工业的脱色精制、制药工业的液相精制、工业用水处理、城市居民生活污水处理及工业废水处理、生活环境的空气净化、烟气脱硫、电池和电能储存、药品、化学分析、催化剂或催化剂载体等都获得了广泛的应用。随着工业的迅猛发展，环境污染越来越严重；而由于活性炭成本高、环境保护领域内使用的活性炭量较少。因此我国在环境保护领域特别是在水处理方面对活性炭市场需求潜力巨大。随着活性炭制造业及其应用领域的扩大，无论从经济还是环保角度考虑，进行活性炭的再生都很必要，这已成为活性炭生产和使用技术中的重要组成部分。近年来，世界上主要活性炭生产国家美国、日本等都已经把着眼点转向活性炭再生机理和新的再生技术开发方面，活性炭使用一次后是丢弃还是经再生后循环利用已经成为反映一个国家活性炭工业水平的重要标志。
长期以来，人们对活性炭的再生进行了广泛的研究，提出了各种再生工艺技术。比较常用的有下述几种方法：热再生法通常需要将使用过的活性炭运输到活性炭生产厂家进行高温再生，虽然有再生效率高、应用范围广的特点，但是因再生过程须外加能源加热，致使投资及运行费用较高，同时活性炭再生后会损耗5～10％。化学再生法能够在现场进行再生，但也会造成一定程度的碱或其它污染及活性炭损耗，不能从根本上解决污染问题。生物法简单易行，投资和运行费用较低，但所需时间较长，受水质和温度的影响很大。微生物处理污染物的针对性很强，需就特定物质专门驯化，且在降解过程中一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O，其中间产物仍残留在活性炭上，积累在微孔中，多次循环后再生效率会明显降低，因而限制了生物再生法的工业化应用。湿式氧化再生法处理对象广泛，反应时间短，再生效率稳定，再生开始后无需另外加热，然而，对于某些难降解有机物可能会产生毒性更大的中间产物。溶剂再生法比较适用于那些可逆吸附，如对高浓度、低沸点有机废水的吸附，由于它的针对性较强，往往一种溶剂只能脱附某些污染物，而水处理过程中的污染物种类繁多，变化不定，因此一种特定溶剂的应用范围较窄。超声波再生法能耗小，工艺及设备简单，活性炭损失小，可回收有用物质等，但只对物理吸附有效，目前再生效率仅为45％左右，且活性炭孔径大小对再生效率有很大影响。微波辐照法具有再生活性炭的时间短、能耗低、设备构造简单和应用前景看好等优点，然而，在微波加热使有机物脱附过程中，是否有其它的中间产物产生等问题还有待于进一步研究。
上述传统的活性炭再生技术除了各自的弊端外，通常还有下述三点共同的缺陷：
(1)再生过程中活性炭损失往往较大；
(2)再生后活性炭吸附能力会有明显下降；
(3)再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。
因此，人们或对传统的再生技术进行改进，或探索全新的活性炭再生方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种微波等离子活性炭再生方法，它是一种有别于传统的活性炭再生方法，不仅可提高活性炭的再生效率，而且再生后不产生二次污染。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：利用微波激发铁质放电体产生等离子体，然后对吸附在潮态活性炭上的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物，经过氧化和降解后，使得用过的工业活性炭得到再生并回复活性。
本发明提出微波等离子活性炭再生方法，是因为微波等离子体有以下特点：
(1)活性强：微波等离子体对气体的电离和离解程度比其它类型的等离子体(如电弧等离子体)高10倍，因此，更能增加气体分子的激发、电离和离解过程，激发的亚态原子多。
(2)反应区内没有电极，可消除电极自身造成的污染。
(3)反应区内的压力能在很宽范围内进行调整。
(4)微波等离子体中自由电子的温度高于离子的温度。因此，通过适当的电磁场、气体压力、气体种类的选择和调整，可控制反应区中的温度范围。
(5)利用磁场的分布特点，即所谓“空洞结构”，有可能把等离子体封闭在特定空间；也可以利用磁场来输送等离子体，使工艺加工区域与放电空间分离。这样，既便于采取各种相应的工艺措施，又能避免等离子体的辐射伤害或消除可能产生的副反应。
本发明微波等离子活性炭再生方法，与现有技术相比，具有以下显著的进步：
其一.作为一种新兴的活性炭再生技术，基于液电效应基础上的等离子氧化技术降解法处理高浓度有机物过程中具备了高温热解、超临界水氧化、等离子体氧化、催化氧化和微波热效应等传统的水处理方法的综合效应，使得本方法去除有机物迅速有效。
其二.采用微波等离子体氧化技术，可利用微波激发价格便宜的易耗放电材料，同时综合利用放电产生的副产物充分迅速有效去除有机物，使之区别于脉冲等离子体氧化等类似技术，具有运行费用低廉、维护方便的优点。
其三.再生效率高，达98％以上，同时经再生的活性炭可以循环使用5次以上，使能源得以更大限度的利用。
其四.工艺简单，操作方便，生产容易控制，不产生二次污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明是一种微波等离子活性炭再生方法，具体是：利用微波激发铁质放电体产生等离子体，然后等离子体对吸附在潮态活性炭上的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物，经过氧化和降解后，使得用过的工业活性炭得到再生并恢复活性。
上述微波可由微波发生器产生，其型号为2M210F，产生的微波频率位2.45GHz，功率为0.5～5Kw连续可调。铁质放电体主要是选用机械加工厂中加工时剩下的可在微波作用下容易放电产生等离子体，并对废水中的有机物进行无选择性的氧化、降解的物质，例如具有一定粒径地废铁屑以及废铝屑等物质，其粒径一般为0.9-2mm。
上述由微波激发铁质放电体产生的等离子体是一种低温非平衡态的等离子体，与一般的稳等离子体不同，其电子温度至少为10000℃，而宏观温度在80-110℃，对有机物的氧化无选择性，均能发生反应。