超临界流体活性炭再生技术

超临界流体萃取技术在环境工程中的应用分析摘要：随着现代社会的发展，环境污染问题已日趋严重。

为了有效地解决这一问题，许多新技术被引入到环境保护领域中。

超临界流体技术就是其中之一。

超临界流体技术因为其经济、快速和高效等特点，近年来发展迅速。

本文首先简要介绍了超临界流体萃取技术的基本原理和应用状况，随后重点分析了超临界流体萃取技术在废水治理、大气污染物治理以及固体废弃物治理中的应用。

希望这些观点能够有效提升环境保护工程的长远发展，促进我国的生态文明建设。

关键词：超临界流体萃取技术；环境工程；污染治理1.超临界萃取技术最基本的超临界萃取工艺是先经过升压安装使溶剂到达超临界形态，然后超临界流体进入萃取器接触预加载的原料，并在超临界温度T1和压力P1的条件下提取目标溶质。

溶解在超临界流体中的萃取物在超临界流体从萃取器顶部分离后经过降压阀来节流膨胀，降低萃取物在流体中的溶解度，萃取物和溶剂便可在分离器中分离。

然后溶剂变成气体或超临界状态离开分离器，再通过加压装置加压到超临界状态，并重复上述提取分离步骤，经过多次循环，就可达到预期值。

超临界萃取技术属于高效节能技术。

因为超临界流体具备相对于纯液体较低的黏度和较大的扩散系数，且外表张力为零，因此，超临界流体较有机物溶剂更容易扩散浸透进入多孔基质内对溶质实现高效萃取。

超临界流体萃取技术因为是循环进行的一项技术，所以他可以降低成本减少污染排放，而且相比于一般的液-液萃取精馏技术，超临界流体萃取技术在溶剂分离和回收方面也有着很大的优势。

还有在面对分离热敏质物质时，可以实现对产品无溶剂残留。

例如超临界CO2的萃取技术就是无毒无味的一项技术，并且还抗氧化灭菌，因而就无需担忧产品在面对低温时会有合成的效果，保障了产品稳定性的纯度。

2.超临界流体的特性超临界里流体之所以具有这种溶解能力是因为流体在超临界状态下具有与液体相近的密度，不但如此，超临界流体还具有与气体相当的扩散系数和较低的粘度，SCF分子扩散系数比一般液体高10-100倍，十分有利于传质和热交换。

活性炭的再生方法1、热再生法：热再生是目前应用最多、工业上最成熟的活性炭再生方法，其原理是将湿炭用高温气体慢慢干燥，在加热过程中，被吸附的有机物按其性质不同，通过水蒸气蒸馏、解吸或热分解这些过程，以解吸、炭化、氧化的形式从活性炭的基质上消除。

活性炭在再生过程中，根据加热到不同温度时有机物的变化，一般分为干燥、高温炭化及活化3 个阶段。

热再生操作简单，成本低，但是其不能完全消除活性炭中的污染物，并且吸附性能没有得到很大的提高；同时由于所需温度较高，烧失也较大，造成得率较低。

2、生物再生法：生物再生是利用微生物将吸附在活性炭上的污染物质氧化降解。

微生物的分解效果在于：在活性炭颗粒周围生长了一层嫌气性生物膜，分解被吸附的高分子物质或者生物分解度低的物质。

通过这种作用使难于被吸附的分解产物解吸，再通过外侧的好气性微生物而被氧化。

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。

3、湿式氧化再生法：活性炭湿式氧化再生是在高温高压条件下，用氧气或空气作为氧化剂，将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法。

湿式氧化再生法处理对象广泛，反应时间短，再生效率稳定。

利用失效炭本身氧化热来维持反应系统温度，再生过程中无需另外加热。

但湿式再生氧化也存在不足：1) 随吸附种类不同，氧化难易程度相差很大，需选用催化剂，增加了成本；2) 降低活性炭吸附性能，氧化液和废气需进一步处理；3) 最佳氧化温度不易控制；4) 所需设备需耐腐蚀、耐高压。

4、溶剂萃取再生法：溶剂萃取再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、溶剂的pH 值等条件，打破吸附平衡，使吸附质从活性炭上脱附下来。

活性炭再生方法及其在水处理中的运用摘要：活性炭再生有较强的应用价值和经济效益，在进行水处理工作中，需要相关技术人员加强对活性炭再生方法的全面分析，明确集中的影响要素，做好技术上的创新，从而使得活性炭再生方法使用效果能够得到全面的提高，为我国水处理工作提供必要性的支持和广阔的方向，本文论述了活性炭再生方法技术以及在水处理中的具体应用，旨在为实际工作提供重要的参考价值。

关键词：活性炭；再生方法；水处理；处理应用一、活性炭的再生方法活性炭具有较大的表面积和较高的孔隙率，对于分子的吸附性能非常的出色，有效地应用于水处理领域中，例如生活污水和有机废水处理工作中。

然而对于活性炭来说容易出现吸附饱和的问题，导致活性炭吸附能力在急剧的下降，整体的处理成本较高，限制了活性炭的推广利用，因此在实际工作中再生处置方法得到广泛性的实施，能够尝试去除保留在活性炭表面中的污染物，全面提高整体的吸附能力，并且也不会由于改变孔隙率而导致质量的损失，通过这一方法能够生产出较高的价值产品，并且避免对周边环境造成一定的影响。

（一）热再生法在活性炭再生方法中，热再生法是比较常见的，有效的提高了整体的处理效果以及水平，热再生法利用时间较长，主要是加入饱和活性炭，以提供去除残留吸附物所需要的能量为主要的基础，在实际工作中需要优化活性炭的实施模式，根据不同的再生种类来提出有效的处理方式，从而使得整体处理水平能够得到全面的提高。

首先在超声波再生方法中，要利用超声空化作用，产生较高流速和高压冲击波，破坏活性炭和污染物之间的相互作用，使得污染物能够从活性炭中进行分解和吸收，在技术实施时要集中于超声频率对再生效率的影响方面制定更加科学的完善措施，从而使得整体处理效率能够得到全面的提高。

在实际工作中需要将水温控制在30℃左右，超声时间大概为5分钟左右，在这一背景影响下生物碳的再生率为20%。

研究人员在不同超声频率对饱和活性炭再生率影响可以发现超声频率在20 ~30K赫兹时，再生率会随着超声频率在不断的增加，最高可达55%左右，在到达40K赫兹时再生率在降低。

活性炭的再生方法活性炭是一种高度孔隙化的碳材料，具有较高的比表面积和吸附能力，广泛应用于水处理、空气净化、脱硫脱氮、有机废气处理等领域。

但是随着使用时间的增长或吸附饱和，活性炭会逐渐失去吸附性能，需要进行再生处理。

下面将介绍几种常见的活性炭再生方法。

1. 热脱附再生法热脱附再生法是最常见的活性炭再生方法之一。

通过加热活性炭，将吸附剂上的吸附物从活性炭上脱附出来。

具体步骤包括：将饱和的活性炭装入再生炉中，加热至一定温度（通常为300-800），保持一定时间进行热脱附。

热脱附过程中，吸附在活性炭上的吸附物（如水、有机物等）被脱附出来，活性炭恢复了吸附性能。

2. 蒸汽再生法蒸汽再生法是一种对活性炭进行再生的高效方法。

该方法利用高温蒸汽对活性炭进行加热，蒸汽中的热量和水分子可以快速将吸附剂上的吸附物脱附下来。

蒸汽再生法具有能耗低、效率高等优点，适用于吸附有机气体和水蒸气的活性炭。

3. 洗涤再生法洗涤再生法是通过洗涤剂将吸附剂上的吸附物清洗下来，从而恢复活性炭的吸附性能。

该方法常用的洗涤剂有酸性溶液、碱性溶液、盐溶液等。

洗涤再生法适用于吸附酸性或碱性物质的活性炭。

4. 生物再生法生物再生法是一种新兴的活性炭再生方法，主要利用微生物对活性炭吸附物的降解作用。

通过将含有降解菌的培养液滴入活性炭床层，菌群降解吸附物，使活性炭再生。

生物再生法具有再生效果好、环境友好等优点，但其操作复杂，需要一定的技术支持。

5. 化学再生法化学再生法是利用化学试剂对活性炭进行再生的方法。

常用的化学试剂有稀硫酸、碱溶液、氯化锌等。

化学再生法通过与吸附剂上的吸附物发生反应，将其转化为易于溶解或挥发的物质，从而实现再生目的。

综上所述，活性炭的再生方法有热脱附再生法、蒸汽再生法、洗涤再生法、生物再生法和化学再生法等。

不同的再生方法适用于不同类型的活性炭和吸附物，选择合适的再生方法可以使活性炭得到有效的再生和重复利用，延长其使用寿命。

活性炭的再生及改性进展研究1. 引言1.1 活性炭的再生及改性进展研究活性炭是一种常用的吸附剂，在环保和水处理领域有着广泛的应用。

随着使用时间的增长，活性炭会逐渐失去吸附性能，需要进行再生或改性以恢复其吸附性能。

活性炭的再生及改性进展研究是当前研究的热点之一，通过对活性炭再生技术和改性方法的探索，可以提高活性炭的吸附效率，并延长其使用寿命。

在活性炭的再生技术研究方面，主要包括热再生、化学再生、生物再生等方法。

热再生是目前应用最广泛的再生技术之一，通过高温使废弃的活性炭中的吸附物质挥发分解，达到再生的目的。

化学再生则是利用化学溶剂或氧化剂将吸附在活性炭上的有机物去除，而生物再生则是通过微生物降解有机物，使活性炭恢复吸附性能。

而在活性炭的改性方法探讨中，主要包括物理改性、化学改性和表面改性等方法。

物理改性通常是通过改变活性炭的孔径结构或比表面积来提高其吸附性能，化学改性则是通过在活性炭表面引入功能基团或进行表面修饰来增强活性炭的吸附性能。

表面改性则是利用纳米技术等手段对活性炭表面进行修饰，增强其吸附性能和选择性吸附能力。

通过对活性炭的再生技术和改性方法进行综合研究，可以提高活性炭吸附性能，减少其对环境的污染，同时也能为环境保护和水处理领域带来更多的新机遇和发展空间。

2. 正文2.1 活性炭的再生技术研究活性炭的再生技术研究是关于如何有效地恢复和重复利用已经使用过的活性炭材料的技术方法。

活性炭是一种具有极高比表面积和吸附性能的材料，在吸附有机物和重金属等污染物方面具有广泛的应用。

目前，活性炭的再生技术主要包括热再生、溶剂再生、化学再生和微波再生等几种方法。

热再生是目前应用最广泛的一种再生技术，通过高温处理活性炭可以恢复其吸附性能，但会降低其使用寿命。

溶剂再生则是利用溶剂将吸附在活性炭上的有机物溶解出来，再进行脱溶剂处理，使活性炭重新恢复吸附性能。

化学再生是通过化学方法将活性炭表面的吸附物去除，如氧化法、还原法等。

活性炭的再生及改性进展研究活性炭是一种具有优良吸附性能的材料，广泛应用于气体净化、水处理、脱硫脱氮等领域。

随着活性炭使用时间的增长，其吸附性能逐渐减弱，导致使用寿命缩短。

为了解决活性炭使用寿命以及资源浪费的问题，研究人员开始对活性炭进行再生和改性的研究。

活性炭的再生主要包括热解再生、酸洗再生和微生物再生等方法。

热解再生是最常用的方法之一，通过高温处理活性炭，使其表面的污染物和吸附物质脱附，从而恢复其吸附能力。

酸洗再生是利用酸溶液对活性炭进行处理，溶解表面的污染物，然后用水洗涤，使其恢复吸附性能。

微生物再生是利用活性炭上生长的微生物降解吸附物质，使其重新获得吸附能力。

这些再生方法虽然能够恢复活性炭的吸附性能，但也存在一定的限制，如再生效果不稳定、再生成本高等问题。

为了改善活性炭的吸附性能，研究人员还进行了一系列的改性研究。

常见的改性方法包括物理改性和化学改性。

物理改性主要通过改变活性炭的孔径和表面形貌来提高其吸附性能。

采用高温处理、压缩和活化等方法可以增加活性炭的孔隙度和比表面积，从而增强其吸附性能。

化学改性主要是通过在活性炭表面引入功能基团或进行表面修饰，改变其化学性质来提高吸附性能。

常见的化学改性方法包括氧化改性、硝化改性、硫化改性等。

这些改性方法能够显著改善活性炭的吸附性能，提高其对特定污染物的吸附选择性。

近年来，还出现了一些新型的活性炭再生和改性技术。

采用超临界流体提取技术可以高效地去除活性炭表面的吸附物，使其再生效果更好。

利用纳米材料修饰活性炭表面可以提高其吸附性能，并增加其应用范围。

利用天然有机物对活性炭进行改性，可以提高其抗氧化性、抗高温性和抗湿度性，从而延长其使用寿命。

这些新型技术为活性炭的再生和改性提供了新的途径和思路。

活性炭的再生和改性研究对于延长其使用寿命、提高吸附性能具有重要的意义。

虽然目前已经取得了一些进展，但仍然存在一些问题和挑战，如再生效果的不稳定、再生成本的高昂等。

挥发性有机物(VOCS )活性炭吸附回收技术随着我国经济建设的进展, 各类有机溶剂的应用越来越广, 有机废气的排放量也随之逐年增加, 其所带来的空气污染等环境问题已经引起全世界的关注。

过去, 争论人员主要致力于开发高效的VOCs 掌握技术。

随着我国建立可持续社会目标的提出, 越来越多的人开头关注经济有效的VOCs 回收方法。

本文重点介绍了活性炭吸附回收VOCs 的工艺现状和争论进展, 并推测了VOCs 分别回收技术的进展趋势。

石油加工、工业溶剂生产、化工产品生产, 以及有机物料的储运等过程都会产生挥发性有机物VOCs。

VOCs 种类繁多, 多数有毒, 危害人类安康;参与形成光化学烟雾和气溶胶, 污染环境;卤代烃类有机物可以破坏臭氧层。

VOCs 污染问题已经引起世界的高度重视, 美、日、欧盟多年前即执行了严格的VOCs 排放标准, 中国作为进展中国家, 目前首要考虑的是解决VOCs 污染问题, 对于VOCs 的回收关注不多。

但是, 假设能经济有效地回收VOCs, 特别是高浓度、高价值的VOCs, 具有环境、安康、经济三种效益, 对于推动我国循环经济的进展和社会可持续进展意义重大。

以油品为例, 我国每年蒸发损失的轻质油约 4.7 ×105 t, 如果进展油气回收可以削减损失约4.35 ×105t, 其价值约合人民币 2 ×109 元[1]。

可以估量,将来几年, VOCs 的回收将越来越受重视。

目前, VOCs 的回收方法主要有：吸取法、吸附法、冷凝法和膜分别法, 通常将吸附与冷凝法连用, 吸附剂首选活性炭, 由于活性炭具有吸附力量强, 耐酸碱、耐热, 原料充分、易再生的优点, 一般流程为：吸附、脱附、冷凝回收。

1活性炭吸附VOCs1.1活性炭吸附VOCs 的工艺活性炭吸附工艺包括变压吸附(PSA)、变温吸附(TAS)以及两者的联用TPSA 三种。

变压吸附是近50 年进展起来的气体分别、净化与提纯技术, 是恒温或无热源的吸附分别过程, 利用吸附等温线斜率的变化和弯曲度的大小, 转变系统压力, 使吸附质吸附和脱附。

所谓超临界流体，是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态。

这种流体兼有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有极高的溶解能力，能深入到提取材料的基质中，发挥非常有效的萃取功能。

而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大。

这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。

而超临界流体萃取，就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性，从动、植物中提取各种有效成份，再通过减压将其释放出来的过程。

超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法，它是以CO2为萃取剂，在超临界状态下，加压后使其溶解度增大。

将物质溶解出来，然后通过减压又将其释放出来。

该过程中CO2循环使用。

在压力为8--40MPa时的超临界CO2足以溶解任何非极性、中极性化合物，在加入改性剂后则可溶解极化物。

一、超临界萃取的技术原理利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。

在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。

超临界CO2是指处于临界温度与临界压力（称为临界点）以上状态的一种可压缩的高密度流体，是通常所说的气、液、固三态以外的第四态，其分子间力很小，类似于气体，而密度却很大，接近于液体，因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质，同时具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性，比普通液体溶剂传质速率高，并且扩散系数介于液体和气体之间，具有较好的渗透性，而且没有相际效应，因此有助于提高萃取效率，并可大幅度节能。

超临界CO2的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。

由于密度是溶解能力、粘度是流体阻力、扩散系数是传质速率高低的主要参数，因此超临界CO2的特殊性质决定了超临界CO2萃取技术具有一系列的重要特点。

活性炭再生技术的研究进展岳晓明，张双全中国矿业大学化工学院，江苏徐州（221008）E-mail: yuexiaoming_cumt@摘要：本文介绍了活性炭再生方法的研究进展，从传统再生技术和现代新兴再生技术两个方面对加热再生法、生物再生法、电化学再生法、超声波再生法、微波辐射再生法、超临界流体再生法、光催化再生法等几种再生方法的机理及应用做出简单的说明，并且对活性炭再生方法做出比较，分析了各种再生法的优缺点及应用的领域。

关键词：活性炭，再生，再生技术，应用1. 前言活性炭具有高度发达的孔隙结构和极大的比表面积，无毒无味，对分子具有极强的吸附能力，是一种优良的吸附剂。

活性炭在石化、电力、化工、食品、黄金行业等众多领域都有广泛应用[1]。

在20世纪60年代初，欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理城市饮用水和工业废水。

到20世纪70年代，粒状活性炭处理工业废水工艺开始得到应用，此后无论是在技术上，还是在应用范围及处理规模上，活性炭吸附法处理工业废水工艺都取得了很大发展。

与此同时，活性炭的消耗量也迅速增加，截至1997年底，世界活性炭消耗量达650 kt；而到2004年，已经超过700 kt，并以每年15%的速度递增[2]。

活性炭在达到吸附饱和后失去了吸附能力，形成废炭，由此在活性炭的应用过程中产生的大量废炭如不进行处理并回收利用，不仅会造成资源的浪费，还会对环境造成二次污染。

因此，无论从经济效益还是从环保角度考虑，选择合适的活性炭再生技术都很有必要。

活性炭的再生循环利用技术已经成为反映活性炭工业水平高低的重要标志。

活性炭的再生就是用物理或化学方法在不破坏其原有结构的前提下，将吸附于活性炭微孔的吸附质予以去除，使其吸附性能恢复，以便重复使用的过程[3]。

国内外学者提出了各种活性炭再生工艺技术，如热再生法、湿式氧化再生法、溶剂再生法、电化学再生、超临界流体再生、微波辐照再生法、光催化再生等。

还有一些对两种或两种以上的再生方法结合起来进行再生的研究。