活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　处理和再利用工艺对消耗水资源的加工工厂来说是一个多层面的挑战。遵守防止和减轻工业污染的监管要求可能需要大量的资金投入以及持续的维护费用。用于生产过程的淡水日益稀缺和成本也增加了问题。最终，解决产品污水净化的需求是非常有压力的。事实上，工厂需要一个既经济又符合法规要求的实际解决方案。几十年来，除活性炭吸附以外，没有任何其他方法能更好地控制液体和气体中的有机化学物质。

　　确定最佳的处理方法

　　不要认为一个进程可以处理所有的事情。相反，要及时为当前的工作确定最合适的技术。存在多种处理技术，例如反渗透(RO)，离子交换和活性炭，可以单独使用或组合使用，用于工业水处理。最合适的技术取决于给定应用所需的给水水质和出水纯度。

　　RO系统通常去除或减少溶解的矿物盐，有机物和其他颗粒; 他们可能需要水预处理，以保护反渗透膜防止结垢，结垢或化学降解。这样的系统通常比活性炭系统招致更高的投资和运营成本。带有离子交换树脂的系统可以通过交换水中存在的离子来生产高纯度的去离子水。树脂的选择取决于存在的特定离子。这些系统通常不用于像活性炭那样去除可溶性有机物质。

　　活性炭的处理方法是污染物分子聚集在其上的高度孔隙中，高表面积的吸附剂。作为从液体和气体中去除有机污染物的一种经济有效的材料，它有着良好的记录。在加工厂，广泛应用于液体和气体净化，净化和再利用工艺用水。活性炭还符合废水处理，地下水补救和气相应用中挥发性有机化合物(VOC)减排的监管要求。活性炭技术可以帮助工厂维持排放许可水平，满足当地的环境要求。

　　回收或热再生活性炭给加工厂减少成本和浪费，节省能源，降低二氧化碳排放，节约自然资源，同时降低废活性炭处理的问题。事实上，活性炭已被列为最佳可行技术，用于清除许多有机污染物。

　　如何正确选择活性炭

　　一个根本的考虑是选择将提供您的水净化和再利用目标的活性炭的类型。由再凝聚法制备的标准未浸渍的烟煤基材料在工业应用中最常用于吸附有机污染物，因为其具有广泛的孔径大小以吸附多种有机化学物质。

　　再凝聚的活性炭是通过将原料研磨成粉末，加入合适的粘合剂以获得硬度，重新合并，然后粉碎至规定的尺寸来生产的。接下来，使用受控的气体和高热的炉中使材料热激活。所得到的产品具有令人难以置信的大体积的表面积和发生吸附的微观孔隙网络。活性炭具有任何已知材料的最高吸附孔隙率。令人惊讶的是，五克重新结块的活性炭内具有一个足球场的表面面积。再团聚的活性炭通常优于直接活化的，因为它是具有充分发展的孔隙率的更坚固的材料，并且同时具有承受使用和再利用的必要的强度。

　　为确保最佳的活性炭吸附操作，过程工厂的设备通常包括具有相关传输管道的碳吸附设备。这些系统可以使用一级或多级容器，取决于所需的治疗目标。如果需要这些步骤，吸附系统通常在化学澄清和过滤之后并且在消毒之前。

　　活性炭可以在一个单元操作中去除各种挥发性有机化合物和半挥发性有机化合物。在分析活性炭纯化之前，充分表征一个流是很重要的。有关气相流的信息应包括所有挥发性有机化合物和气体，湿度浓度，温度和压力。所有这些因素都会影响活性炭的性能。类似地，液相物流的特性，包括其离子含量和分布，悬浮固体的类型和浓度以及pH是至关重要的。测量每单位重量或单位体积活性炭去除的吸附质量的能力测试可以测量吸附效果。

　　引导过程在考虑活性炭系统时，试点工厂研究可以确定技术是否符合排放许可要求。实际流的中试工厂测试是预测性能的最可靠的手段。测试员应尽可能接近全面的工程设备，尽可能达到表面速度，床层深度和空床接触时间。例如，您可以进行使用便携式液体处理装置和液相活性炭的有机污染物去除试验。易被活性炭吸附的有机物包括：

　　•芳香族溶剂(苯，甲苯和硝基苯);

　　•氯化芳烃(多氯联苯，氯苯和氯萘);

　　•酚类和氯酚;

　　•燃料(汽油，煤油和石油);

　　•多核芳烃，如苯并芘;

　　•杀虫剂和除草剂，例如滴滴涕，艾氏剂，氯丹和七氯环乙烷。

　　试点研究还应该量化最佳流量，床层深度和特定液体或气体的操作能力。需要这些信息来确定连续处理所需的碳接触器的尺寸和数量。其他选项也可能是可能的。例如，较低流量的点源处理可提供比整个废水处理更经济的替代方案。通过使用计算机预测建模或可处理性研究，供应商可以确定碳吸附技术是否可以有效地将污染物的浓度降低到允许排入整个废水流中的水平，从而不需要更昂贵的处理方法废水总量。通过使用这些各种研究和分析，

　　了解何时更换活性炭

　　在活性炭吸附过程中，活性炭的可用表面和孔隙充满了化学物质。在某一时刻，系统不再能够达到要求的性能标准-通常这是在活性炭处理容器的污水质量开始接近进水质量时确定的。可以说是活性炭内部孔隙被填满、消耗完了这时就必须更换了。废碳被丢弃或回收利用。

　　处理废碳有三种选择。首先是运往垃圾填埋场或焚化炉。但是，这种方法需要购买新的活性炭，并不是最环保的。

　　通过化学或蒸汽工艺进行再生可能比填埋场的处理有利。但是，这个选项通常被保留用于回收和重新使用有价值的吸附物。它也比重新激活效率低。

　　第三种选择，高温热再激活通常是最有意义的。该过程破坏吸附的有机化合物并恢复活性炭的吸附能力。再活化可达到原始活性炭容量的95%的回收率。然后可以将再活化的材料与少量原生碳混合以弥补体积的轻微损失。

　　在过去的几年里，再生和再利用在加工厂受欢迎的原因有几个。从环境角度来看，再生活性炭被认为是一种环保产品，因为再活化仅产生制造活性炭产生的温室气体的大约20%。而且，活性炭具有几乎无限的再生能力，因此很少会在垃圾填埋场或焚化炉中废弃。对于将可持续性纳入其长期战略的公司来说，重新激活是一个合理的选择。

　　重新激活还可以节省大量成本-通常比购买原生活性炭成本低20-40%。此外，它结束了吸附污染物的监管链，消除了废碳处理和处置责任。一些设施可能有资格获得由管理机构颁发的废物最小化的环境信用额度，因为重新活化的碳被认为是一种回收资源。

　　用于识别重新激活作为选项的分析和测试过程非常简单。根据所产生的废碳的经济性和数量，一些工厂可能会选择现场再生设施。

　　那些决定签订非现场再激活服务的机构应该寻找一个具有以下实地能力的供应商：

　　•废碳分析;

　　•废碳去除和包装;

　　•适当的废物处理(有害或无害);

　　•运输到再生工厂;

　　•碳管检查和维修;

　　•重新装载活性炭的容器。

　　活性炭工业净水的常见错误

　　工厂可能会通过犯下一些太频繁的错误来损耗活性炭的使用周期和效率：

　　•基于过程假设安装活性炭系统，而无需进行实际的中试。任何试验都应包括适当的综合抽样和分析，以便试点能够有意义，而不是简单地提出更多的问题，因为得到的结果不够。分析成本往往是试点工厂成本中最重要的部分。

　　•在线花费过多的时间，以节省更换成本。这可能使废碳因污染程度和钙化而不适合再活化。

　　•忽略预过滤的潜在需求。未溶解的污染物和固体可能会限制进入碳，大大减少床的寿命。因此，预处理这样的水流，使活性炭专注于吸附，而不是与结垢或沉积物相抗衡。

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