活性炭的再生及改性进展研究

活性炭改性方法及其在水处理中的应用

一、本文概述

活性炭，作为一种广泛应用的吸附剂，因其高比表面积、优良的吸附性能和化学稳定性，在水处理领域扮演着重要角色。然而，原始的活性炭在某些特定应用场合下可能表现出吸附容量有限、选择性不高等不足，这就需要对活性炭进行改性，以提高其在水处理中的性能。本文旨在探讨活性炭的改性方法，并分析改性活性炭在水处理中的应用及其效果。我们将详细介绍活性炭的改性方法，包括物理改性、化学改性和生物改性等多种方法，并阐述其改性原理和效果。接着，我们将通过案例分析，探讨改性活性炭在水处理中的实际应用，如去除重金属离子、有机物和色度等。我们将对改性活性炭在水处理中的应用前景进行展望，以期为推动活性炭在水处理领域的应用和发展提供参考。

二、活性炭基础知识

活性炭，作为一种多孔性的炭质材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域，尤其是水处理领域。其基础知识的掌握对于理解活性炭的改性方法以及在水处理中的应用至关重要。

活性炭主要由碳、氢、氧、氮、硫和灰分组成，其中碳元素含量一般在80%以上。活性炭的多孔结构赋予了其巨大的比表面积和优异的吸附性能。活性炭的孔结构包括大孔、中孔和微孔，这些孔的存在使得活性炭能够吸附分子大小不同的各种物质。

活性炭的吸附性能主要取决于其表面化学性质和孔结构。表面化学性质包括表面官能团的种类和数量，这些官能团可以影响活性炭与吸附质之间的相互作用力，从而影响吸附效果。孔结构则决定了活性炭的吸附容量和吸附速率。

活性炭的制备方法多种多样，包括物理活化法、化学活化法和化学物理联合活化法等。不同的制备方法可以得到不同性质的活性炭，从而满足不同应用场景的需求。

在水处理领域，活性炭主要用于去除水中的有机物、重金属离子、色度、异味等污染物。其吸附过程包括物理吸附和化学吸附，通过这两种吸附方式的共同作用，活性炭可以有效地净化水质，提高水的饮用安全性。

活性炭的基础知识包括其组成、结构、性质、制备方法和应用等方面。掌握这些知识有助于我们更好地理解活性炭的改性方法以及在水处理中的应用，从而为提高活性炭的性能和拓宽其应用领域提供理论支持。

第４１卷第７期　

２０１３年４月　广州化工　

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．７　

Ａｐｒｉｌ．２０１３　

改性活性炭烟气脱硫脱硝的再生性能研究半　

吴锦京　，石清爱　

（１丽水学院，浙江丽水３２３０００；２大连理工大学，辽宁大连１１６０１２）　

摘　要：采用浸渍法对活性炭进行表面改性处理，在改性活性炭脱硫脱硝性能研究后，用热再生法，对改性活性炭进行再　

生吸附模拟烟气中ＳＯ：和ＮＯ的实验，得知再生后改性活性炭脱硫脱硝能力基本不变。从而进一步考察再生温度，再生时间和再　

生次数对改性活性炭脱硫脱硝性能的影响，得出加热再生的最佳工艺条件：温度为２００℃，时间为１５　ｒａｉｎ，同时满足平均脱硫率　

和平均脱硝率的再生次数可达６次。　

关键词：活性碳；再生；改性；脱硫；脱硝　

中图分类号：Ｘ７０１．０３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１３）０７—００６７—０４　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｃａｒｂｏｎ　ｆｏｒ　Ｆｌｕｅ　

Ｇａｓ　Ｄｅｓｕｌｆｐｈｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　

ＷＵ　Ｊｉｎ—ｒｉｎｇ　，ＳＨＩ　Ｑｉｎｇ—ａｉ　

（１　Ｌｉｓｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｌｉｓｈｕｉ　３２３０００；　

２　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｄａｌｉａｎ　１　１６０１２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｃａｒｂｏｎ（ＡＣ）ｓｏｒｂｅｎｔ，ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｐｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｏｘｉｄａ—　

ｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ＳＯ，ａｎｄ　ＮＯ　ｉｎ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｉｎ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．Ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｍｏｄｉ—　

华光投资研究院

活性炭再生技术分析 1 / 11 2019年1月1日 活性炭再生技术分析

活性炭在很多领域被广泛应用，其中包括气相液相的净化处理、食品工业的脱色、天然气和乙炔的载体、溶剂回收以及作为多相催化剂或双层电容器电极等。其中应用于净化处理消耗的数量最多，超过活性炭使用量的一半。

在活性炭的应用过程中产生的大量废碳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,进行活性炭再生都很有必要。

活性炭的再生，就是用物理、化学或生物方法在不破坏其原有结构的前提下,将饱和吸附各种污染物的活性炭经过特殊处理，使活性炭恢复绝大部分的吸附能力，以便重新用于吸附过程，降低生产成本，减少资源的浪费。

活性炭的各种再生方法可以分为三大类，即物理再生、化学再生、生物再生。目前工业应用较多、通用性较好的再生方法主要是物理再生法。物理再生法分为2大类，脱附再生、分解再生。化学再生是利用再生介质与吸附有机物的化学反应、化学降解等手段进行再生的方法，包括酸碱再生、电化学、氧化再生等。生物再生法是指在饱和活性炭上进行微生物接种，通过微生物的降解作用再生。 华光投资研究院

活性炭再生技术分析 2 / 11 2019年1月1日

活性炭再生技术普遍存在以下3点共同缺陷：（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）再生时活性炭产生的尾气会造成空气的二次污染。

加热再生法

加热再生法是发展历史最长、应用最多的一种再生方法。加热再生法通过加热对活性炭进行热处理,改变吸附平衡，使活性炭吸附的有机物在高温下炭化分解,最终成为气体逸出,从而使活性炭得到再生。其加热装置主要有回转炉、多层炉、移动炉和流态化炉等。高温热再生在除去炭吸附的有机物的同时,还可以除去沉积在炭表面的无机盐,而且使炭的新微孔生成,使炭的活性得到根本的恢复。应用最广的方式是加水蒸气、惰性气体、燃烧气体、C02，加热至700/1000℃。通过活性炭再生

活性炭的运用现状及优化

活性炭的生成原料主要是果壳，木屑，椰壳等多个方面，后期再经过加工处理才完成的，其中比较明显的特点是对气体，溶液中的有机物质与无机物质都有特别高的吸附功效，并且同时也具备特别高的催化与吸附能力，它的形成原因主要是由表面化学功能与表面结构的特征所组成。

1 活性炭的改性研究

当今社会经济与科学技术的发展都是非常迅速的，同时，市场上对于活性炭功能的要求也越来越严格，一般的活性炭分布的领域是比较广的，即使是这样，也很难满足国内外的市场需求，那么，对于活性炭的革新与改进是势在必行的，发展它的功能化与专用化是未来的必然趋势，其方法主要是对于处理技术与工艺控制的调整，通过对其表面进行改性，来加强它的催化与吸附功效。

2 活性炭的表面改性

活性炭的表面化学性质决定了其化学吸附特性。化学性质主要指活性炭表面的化学官能团，可分为含氧官能团和含氮官能团。含氧官能团又可分为酸性含氧官能团和碱性含氧官能团；酸性基团有羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基及环式过氧基等，碱性氧化物普遍认为是苯并比的衍生物或类吡喃酮结构基团。酸性化物使活性炭具有极性的性质，有利于吸附各种极性较强的化合物，碱性化合物易吸附极性较弱或非极性物质。

2.1 活性炭表面氧化改性

活性炭氧化改性是指活性炭在适当条件下经过强氧化剂进行表面处理，以提高酸性基团的含量，可以增强对极性物质的吸附能力。氧化程度越高，含氧官能团越多。氧化处理可以改变活性炭的孔隙结构、比表面积，容积降低，孔隙变宽，极性基团增加，对极性物质的吸附能力增强。目前常用的氧化剂有HNO3、H2O2、HClO3、H2SO4、O3，HF等。其中，以HNO3改性应用最广，改性效果最好。采用HNO3和HClO对活性炭进行改性处理，HNO3是最强的氧化剂，产生大量的酸性基团，HClO的氧化性较温和，可调整活性炭的表面酸性至适宜值，氧化后活性炭表面的几何形状变得更加均一。研究发现，对于HNO3改性，在处理温度低于333K时，主要是中孔受到影响，当处理温度达到363K时，微孔增多而中孔缺失。在逆流条件下这种影响更为显著。对于H2O2改性处理，表面结构性质受温度因素的影响程度要比HNO3改性低。