等離子體技術(shù)在活性炭再生中的應(yīng)用

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：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)能與有機污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的物質(zhì)會聚集在活性炭表面。因此活性炭在具有物理吸附功能的同時還兼具化學(xué)吸附的功能。物理吸附能對小于其孔徑的有機物進(jìn)行吸附，化學(xué)吸附能與大多數(shù)有機物反應(yīng)(酚類、苯類等)，但其吸附能力也是有一定限度的，作為富集有機污染物的載體，活性炭在達(dá)到吸附飽和后，則會失去吸附活性，從而形成固廢，并可能產(chǎn)生二次污染，因此，無論從經(jīng)濟角度還是環(huán)境角度，都有必要對活性炭進(jìn)行再生處理。

活性炭的再生過程就是將富集在活性炭上的有機物從活性炭表面脫離，相當(dāng)于活性炭吸附的一個逆向過程。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程中的炭損失較大，且高溫會導(dǎo)致活性炭的吸附能力下降。通過化學(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間較長，且對水質(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)成為近年來國內(nèi)外研究的一大熱點。

等離子體再生活性炭機理

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、電子和強氧化性自由基等組成，作用于有機物上會使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物質(zhì)被氧化分解后，活性炭表面的吸附點位恢復(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廢棄物，廢活性炭既污染環(huán)境，又浪費資源，進(jìn)行活性炭再生，使其得到重復(fù)利用，是對資源與環(huán)境的極大保護(hù)。在對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)阻擋放電的方式來產(chǎn)生等離子體，在小規(guī)模的活性炭再生實驗中，能夠得到較高再生效率的活性炭，并且對環(huán)境幾乎沒有危害，但在處理大量廢活性炭時，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污染物時，也會對活性炭表面進(jìn)行“攻擊”，有可能會破壞活性炭的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致活性炭的吸附能力受損。