活性炭再生范文

活性炭再生范文（精选8篇）

活性炭再生 第1篇

活性炭吸附工艺作为一种性能优异的深度水处理工艺, 相对于传统水处理工艺, 该工艺能有效地去除水中污染物, 并能使水突变活性大为降低, 保证饮用水的安全。因此越来越多的水厂采用活性炭吸附工艺, 但该工艺的投入较高, 且活性炭价格昂贵。若引入活性炭再生技术的话, 不仅能大力推广活性炭水处理技术, 更能促进发展水资源节约型循环经济, 为我国水资源的合理开发利用做出重大的贡献。

活性炭再生技术是指在不破坏活性炭的原有结构前提下, 采用物理、化学或生物化学等方法使其活性成分重新活化达到重复使用目的的操作和方法。目前, 活性炭再生工艺技术主要有:热再生法[2]、溶剂再生法[3]、电化学再生法[4]、超临界流体再生[5]、微波辐照再生法[6]、湿式氧化再生法[7]等。这些方法各有其特点和使用范围。而在水处理的应用中, 活性炭吸附的多为热分解型和难脱附型有机物, 且吸附周期长, 因此目前大部分水处理活性炭再生工艺采用热再生法。

热再生法是目前工艺最为成熟, 工业应用最多的活性炭再生方法。其主要原理是活性炭在加热的条件下, 使被吸附的有机物按性质不用分别被解析、碳化和氧化。热再生法一般具有对吸附质基本无选择性、通用性能好、再生效率高和再生时间短等的优点。但也存在一些需要妥善解决的问题, 如炭粒相互粘结、烧结成块并造成局部起火或堵塞通道, 甚至导致运行瘫痪的现象。因此如何改进和发展新型热再生工艺, 在保持其高再生效率的同时减少炭损耗和能耗, 提高再生炭吸附性能是目前活性炭热再生工艺研究的重点所在。

电热再生技术作为一种新型活性炭再生技术, 同时采用了热化学方法和电化学方法原理对活性炭进行再生, 并且具有高再生效率、较低的炭损耗和较低的再生能耗等优点, 因此具有更为良好的应用性能和开发前景。

2 电热再生技术的主要原理

电热再生技术主要利用活性炭颗粒流通过导电极板间通道, 将流动的活性炭作为导体, 直接通电产生焦耳热, 从而获得高温加热再生的效果。此外, 由于炉内产生的紫外线能使炭粒间隙内有限空气中的氧部分地转化为臭氧, 形成局部活化氛围, 从而能够加速有机物的解析, 达到加速活性炭再生, 改善再生炭性能的目的。

3 试验装置简介及试验样品分析

3.1 试验装置简介

活性炭再生试验装置基于电热再生技术, 将炉体设计为三段式。其系统整个试验系统主要分为四个部分:给料器、炉体、电源以及温度采集装置。

再生炉炉体外层由耐火砖组成, 两侧交替布置有三对石墨电极板和刚玉绝缘板。另外, 热电偶布置在每段绝缘板通道中部, 用于显示每段电极板加热后活性炭的温度。再生炉电源系统由三个独立的直流稳压电源所组成, 每个电源均用于单独控制一对石墨电极板之间的电压或者电流, 其优点是采用直流的方式比变频更加稳定地调节电压。热电偶在三个测温点测量出来的温度通过数据采集器显示在电脑上, 可及时地反映温度变化。炉膛底部设有一个调节阀用于控制炉内活性炭的流量。经过反复试验, 并综合考虑再生效率、炭损耗和能源消耗等因素, 该装置设计活性炭再生量为75kg/h, 主要针对3万立方米/日处理能力的小型水厂。

3.2 试验样品分析

试验样品采用北京第九水厂使用过的饱和炭, 该炭的新炭是由宁夏华辉活性炭股份有限公司生产的Y15型柱状活性炭, 该炭以太西无烟煤为主要原料, 厂方提供其主要技术参数如表1所示。

经测量, 新炭和饱和炭的主要性质参数如表2所示。

4 试验结果及其分析

4.1 再生装置中活性炭各种参数对再生过程的影响

由于活性炭电热再生炉是直接利用活性炭本身作为加热的载体, 因此再生炉内活性炭的各种参数直接关系到再生效果。在再生炉中, 再生工艺过程有四个可变操作参数以及一个可变样品性质参数:电压、电流、温度、炭粒移动线速度以及饱和炭初始含水量等。

由于颗粒状活性炭在含水量大的状态下, 再生能耗较大, 因此, 在样品进行试验前先经晒干处理, 蒸发掉大量水分, 而查阅文献可知, 当饱和活性炭含水量在5%以下时, 最符合再生工艺要求, 能源损耗经济合理。

如果将干燥后的饱和活性炭自然填充炉体内, 其电阻值相当大。但是通过试验, 我们发现当炭粒处于移动状态时, 活性炭的动态电阻值随着线移动速度的增大而近似呈线性下降。考虑到活性炭吸附能力的恢复主要取决于活化时间与炭粒平均温度, 我们需要选择合适的移动线速度。通过各项综合考虑和多次反复试验验证, 选定活性炭移动线速度为3.6mm/s。

4.2 再生温度对再生效果的影响

为了获取尽可能不破坏活性炭微孔的最高温度, 且能使被吸附物的易于解吸。本工艺装置经过多次反复试验, 为了检验再生效果, 我们试验时选用了碘值、与表征微孔直径相当于10A的孔隙表面积作为主要鉴定指标。

当再生温度为850℃时, 再生炭的各项指标达到最好, 其碘值恢复率达新炭的98%。在700℃~850℃时, 碘值随温度的升高而增大, 超过850℃后就逐渐减小, 说明过高的温度影响活性炭的吸附能力, 不适合作为再生温度。

4.3 保温时间对再生效果的影响

由上一节分析结果可知, 保持850℃的控温时间, 对于活性炭颗粒中的吸附有机物的解吸和微孔恢复有着积极意义, 但温控时间过长, 也会造成炭烧损率增加, 并使微孔局部受损、中孔增加, 只有正常控制其保温温控时间, 才能既获得良好的再生效果, 又减少不必要的烧损。

根据设计和试验, 我们得到实验结果, 当然保温时间在56s左右时 (即控制炭的移动线速度在3.6mm/s左右) , 可以获得具有最佳再生效果的再生炭, 此时饱和炭的再生率达到了98.6%, 再根据炉膛加热段总长, 可以推断出此时再生炉的再生时间约为13.9min。

4.4 冷却方式对再生效果的影响

关于冷却方式, 我们进行了在贫氧条件下 (氮气氛围) 进行自然冷却的方法和在炉膛出口经过水急冷两种方式对再生炭碘值的影响。通过自然冷却方式所收集的再生炭再生效果相对较好, 而水急冷导致同一再生温度下再生炭的碘值普遍下降约70mg/g~100mg/g, 占总值 (按新炭1051计) 的7%~10%, 这与Culp等人的研究结论相吻合。

4.5 本装置再生效果及能耗评估

由于活性炭再生损耗占总运行成本的30%~45%, 因此我们必须特别重视再生收率。活性炭再生损耗主要包括运输过程损耗、干燥过程损耗、再生炉内灼烧损耗以及再生炭收集损耗等四个部分。通过测定再生炭与初始新炭的质量变化来确定活性炭再生损耗率 (简称炭损耗率) 。实验结果表明, 1.8t新炭生成的饱和活性炭经再生后质量损失约为43kg, 损耗为2.39%。此外根据各试验参数可计算得:整个再生炉的热效率为90.5%, 且整个再生系统的能耗大概为1 373大卡/kg。

5 结论

本项目以电热再生原理为依据设计了一整套新型活性炭再生工艺流程, 并搭建了整套设备, 就其工艺参数和工艺性能展开了一系列试验研究, 最终获得其最佳操作参数以及工艺性能。本项目所研制的活性炭再生装置实用性能良好, 能够很好的满足我国现有小型水厂的活性炭连续再生要求, 可以直接在水处理行业推广应用。

参考文献

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[3]翁元声, 活性炭再生及新技术研究[J].给水排水, 2004, 30 (1) :86-91.

[4]张会平, 傅志鸿.活性炭的电化学再生机理[J].厦门大学学报:自然科学版, 2000, 39 (1) :79-83.

[5]臧志清, 周端美.超临界态二氧化碳再生活性炭法治理甲苯废气[J].环境科学研究, 1998, 11 (5) :61-64.

[6]刘靖, 史可玉, 孙晓芳, 沈瑶, 刘远, 张俊新, 刘恒明, 刘长发.活性炭微波再生方法研究[J].环境科学导刊, 2010, 29 (2) :1-4.

活性炭微波再生方法研究 第2篇

摘要：以亚甲基兰为污染物污染活性炭滤芯,利用微波辐照的方法对失效的活性炭滤芯进行再生,通过实验分别测出新的、失效的.活性炭滤芯的碘值,通过碘值计算出活性炭的性能恢复率、损耗率、综合恢复率等性能指标,并分析影响上述性能指标的单一因素:辐照功率、时间和活性炭用量.设计正交试验,找到微波再生活性炭滤芯的最佳再生条件:微波功率600W,辐照时间90s,辐照活性炭质量2g.经过再生的活性炭的综合恢复率达到94.30%.作 者：刘靖 史可玉 孙晓芳 沈瑶 刘远 张俊新 刘恒明 刘长发 作者单位：刘靖,孙晓芳,沈瑶,刘远,张俊新,刘恒明,刘长发(大连水产学院海洋环境工程学院,辽宁省高校近岸海洋环境科学与技术重点实验室,辽宁,大连,116023)

史可玉(大连水产学院图书馆,辽宁,大连,116023)

活性炭再生 第3篇

关键词：沥青基；活性碳纤维；甲苯；吸附；再生效果

中图分类号：TQ342.74 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）06-0177-02

吸附物质的选择，活性碳纤维是一种多孔的纤维吸附材料，表面积较大并且其孔隙在其表现可以直接打开，因此有着吸附容量高、脱附速度高和极易再生的特点，这些优点使的人们对该材料的甲苯吸附能力产生研究。对聚丙乙烯腈溶液进行了碳活化以及静电纺等措施，最终制备出了纳米活性碳纤维，实现了对甲苯的动态吸附量在650 mq/q。在Lillo-Rodensas的研究借助了KOH活性无烟煤，在这一制备过程中，得到的活性碳纤维对甲苯的动态吸附达到了560mg/g。在我国工业的逐渐兴起和发展中，越来越多的挥发性有机物在大气中的排放量增多，在这些有机物性气体中，甲苯一直被认为是一种比较典型的有机物种类，存在强大的毒性和致癌性，就算是在浓度较低的情况下，同样会导致十分严重的生物污染和危害。当前针对甲苯气体的解决方法主要依靠吸附方法。该种方法是最简单、有效、环保、廉价等优点。[1]

1 沥青基活性碳纤维的研究过程

1.1 研究原料、设备

实验中主要以通用级的沥青碳纤维作为原料，TP-2060F型气相色谱仪，氢火焰离子化检测器。不锈钢填充柱，长度为 1 m，内径为3 mm，温度内120 ℃，气化温度内1 250 ℃，检测室室内温度为150 ℃，载氮气；ASAP2 000 M型物理吸附仪。

1.2 制备方法和过程

在电子天平中精确称定量沥青基活性碳纤维，将其舰炮在钴盐溶液中，在钴盐溶液中取出后实行干燥；将水蒸气作为实验的活化剂，在900摄氏度的高温下将水进行活化，利用稀盐酸对碳纤维进行清洗，再使用离子水进行情绪，随后采用去离子水清洗，烘干后作为备用。在1 h的火化后，活化计量分别为 20 mL/h、40 mL/h、60 mL/h，最终样品可被记为A、B、C。活化时间延长至80分钟，实验中通水量增加到60 mL/h，记为D。

1.3 吸附能力和表面积和孔结构之间的关系的测试

在低温氮气条件下，测定活性碳纤维的三种样品A、B、C、D性质，画出等温吸附曲线图。按照BET方法对比表面积进行计算，采用D-A法计算平均孔径，采用密度函数理论（DFT）计算孔径分布。

1.4 活性炭甲苯动态吸附

采用连续进样方法对甲苯的吸附穿透曲线进行测定。精确称取20 mg的活性碳纤维，在内径为φ8不锈钢柱实行均匀填充，程度为20 mm。同时要对氮气流量进行调节，最终调配成为甲苯和氮气的混合气体，并且要保证吸附柱的连续性吸入。将吸附柱的出口同气相色谱仪的进口实行连接，采用氢火焰检验出口的甲苯浓度。在活性碳纤维的饱和状态条件下，获得穿透曲线图。

借助外标，并法通过式（1）来计算甲苯进口的浓度。

C0=■（1）

式中，C0指甲苯进口浓度，g/mL；V1代表外标法中基本的进样量mL；P1是穿透曲线的终点响应值，单位是mV；S1代表了甲苯相应峰值面积，mV·min；？籽甲苯代表着甲苯密度，g/mL；V2指气体的总流量，mL·min。

计算活性碳纤维的甲苯吸附量，需要采用Origin7.0Professional软件进行，穿透曲线和纵坐标围成的面积可以借助式（2）计算得出：

q=■（2）

其中，q为活性碳纤维吸附甲苯的量，单位g/g；V1代表的是外标法中算得的甲苯进样量，ml；S测代表样品吸附面积，mV·min；m为吸附柱样品质量，g；S1为V1甲苯相应峰面积，mV·min。

甲苯出口的浓度在下面的（3）式中可以计算得到：

C=■（3）

式中，C为出口浓度，mg/mL；R代表气相色谱的响应值， mV；V1外标法甲苯下的进样量，ml；S1是V1为响应峰值面积， mV·min。

1.5 活性炭再生功能

吸附剂对甲苯的吸附状态达到饱和后，如果无法实现继续循环使用，就会导致资源的浪费和二次污染，在经济效益以及环保角度，吸附剂的再生性能和其吸附性能研究同样十分重要。吸附剂的再生循环利用已经成为了判断其自身性能的重要标准。[3]在Debasish等人的研究中，采用了加热法对载甲苯活性炭纤维再次进行处理，在实施了20次的吸脱循环中，活性碳纤维吸附能力变化不大。华南理工大学学者张小平等人的研究中，进行胶基活性炭的基本吸附和再生研究等。但是关于沥青基活性碳纤维对甲苯的吸附和再生性能研究相关报道比较少。文中将廉价的通用沥青基碳纤维作为实验的原始材料，在钴盐浸渍结合途径和蒸汽活化后得到了活性碳纤维，动态吸附甲苯的性能以及再生循环性能实施了研究。

活性碳纤维的再生功能研究要实行以下步骤：在活性碳纤维的饱和状态下，将吸附装置开关打开，在恒温装置中逐渐升高吸附柱中的高度，实施脱附措施需要在高度纯净的氮气条件下进行，同时还要稳定甲苯在出口处的浓度，最终将整合过程实现完结，并将吸脱过程中的步骤进行重复，并最终完成整个步骤，将吸脱记为一个循环。

2 研究结果和分析

2.1 分析活性碳纤维甲苯吸附能力

三种活性碳纤维样品在18 ℃下的甲苯动态吸附穿透曲线，如图1所示，图1中显示了活性碳纤维对甲苯的穿透曲线形状居于高度的相似性，形状都是典型的倒Z字形，并且显示了穿透曲线经历的穿透过程耗时较短。

为了进一步对活性碳纤维的表面积以及孔径的分布进行研究，以及其同甲苯吸附性能的关系，借助ASAP2 000 M物理吸附仪，对氮气条件下的活性碳纤维的等温吸附曲线实现检测，根据吸附等温曲线求出基本的结构参数，详细数据见表1。

2.2 再生性能分析

活性碳纤维D的吸附穿透曲线，如图2所示，可以得知在20个吸附过程中，D材料对甲苯仍旧具有十分优越的吸附性能，吸附曲线的形状没有过大的变换，充分说明了在活性碳纤维D的空隙结果没有发生变化，说明了在加热再生法条件下制备的活性碳纤维D性能不受影响。

2.3 活性碳纤维在近似条件下的对比

本次实验和相似实验条件的高活性碳纤维和再生活性碳纤维性能实行对比。新活性碳纤维的实验条件为：室温24 ℃环境下的1.00 g活性碳纤维的填充高度为70 mm； 甲苯流量为 0.4 m3/h；甲苯的进口平均浓度为98.5 mg/m3，一次性脱附过程实验条件改变成为：室温环境22 ℃；活性碳纤维质量1.00 g，维持70 mm填充高度；甲苯流量维持在0.4 m3/h；进口甲苯浓度平均值为110.89 mg/m3。实验结果进行显示，活性碳纤维在经历一次性的脱附操作后，和未实施脱附的干燥纤维对比，吸附能力更强，饱和时间也得到了一定延长，穿透时间也更加长。

3 结 语

沥青基活性碳纤维对甲苯的动态吸附量同表面积和孔径之间存在联系；在钴盐催化条件下制备的活性碳纤维吸附能力良好，速度快饱和吸附量较高；沥青基活性碳纤维可以实现循环利用，在经过多次吸附脱附后，吸附甲苯的能力依然较高。本次实验对工业应用具有重要的指导意义，根据工厂的废气排除以及流量和浓度等，可以对正交实现的大致性作出适当的调整，对活性碳纤维的用量和填充高度灵活设置，基于以上实验结果，在实际应用中可以进一步方法实验，将工艺过程进行方法，这样就更有利于工业的实际应用。

参考文献：

[1] 李海燕，陈秋飞，张学军.沥青基活性碳纤维动态吸附甲苯的性能[J].化 工进展，2009，（9）.

[2] 王智慧，张小平，黄华存.活性碳纤维对有机废气的吸附及再生[J].化工 新型材料，2005，（3）.

活性炭再生 第4篇

本研究以聚乙烯醇为粘结剂制备颗粒活性炭,对玉米芯水解液进行脱色处理,讨论了后处理条件及胶炭比对脱色性能的影响,探讨了颗粒活性炭的再生性能,并分别对粉状活性炭和颗粒活性炭进行了表征分析。

1 实验部分

1.1 原料及试剂

粉状活性炭;聚乙烯醇,化学纯;盐酸,分析纯;氢氧化钙,分析纯;自制玉米芯水解液。

1.2 仪器设备

TBL-2型催化剂成型挤出装置,天津大学北洋化工实验设备公司;Vulcan 3-550程控马弗炉,美国科尔帕默公司;202-1型电热恒温干燥箱,广州市康恒仪器有限公司;SP-723型可见分光光度计,上海光谱仪器有限公司;HH-S24S数显恒温水浴锅,金坛市大地自动化仪器厂;FA型电子天平,上海恒平科学仪器有限公司;S-4800场发射扫描电镜,日立高新技术公司;SI-MP-10/PoreMaster 33全自动比表面和孔径分析仪,美国康塔仪器公司。

1.3 制备方法

1.3.1 玉米芯水解液的制备

在高压反应釜中加入粉碎至1cm左右粒径的绝干玉米芯,按1∶10(m/v)的固液比加入1%(v/v)的稀硫酸,在120℃下反应2h。抽滤,得到玉米芯水解液。

1.3.2 颗粒活性炭的制备

在水中加入少量聚乙烯醇,在90℃下充分溶胀,得到一定浓度的聚乙烯醇溶液。以粉状活性炭为原料,聚乙烯醇溶液为粘结剂,经过充分搅拌混合,在合适的湿度下将混合料送入成型挤出装备中挤压成型,成型后将样品置于马弗炉中干燥。

1.4 性能测定

1.4.1 脱色性能

取玉米芯水解液体积300mL,用Ca(OH)2调节pH值至弱酸性,加入一定量的颗粒活性炭,在60℃恒温水浴锅中搅拌30min。测定脱色前后水解液的吸光度,计算脱色率。

脱色率undefined(1)

1.4.2 再生性能

将脱色后的颗粒活性炭用3%HCl溶液浸泡1h,并水洗至洗液呈弱酸性,经烘干后再次进行脱色实验,测定脱色前后水解液的吸光度。该步骤反复进行。

1.5 样品表征

利用氮吸附来表征颗粒活性炭的比表面积和孔结构。采用美国康塔全自动比表面和孔径分析仪测定其氮气吸附等温曲线。样品经200℃脱气处理6h,在液氮温度下(77K)进行吸附测定。

样品扫描在日本Hitachi公司S-4800场发射扫描电镜上进行,工作电压2.0kV,工作电流9.4μA,在不同的放大倍数下分别对粉状活性炭和颗粒活性炭进行观察分析。

2 结果与讨论

2.1 工艺参数对颗粒活性炭脱色性能的影响

2.1.1 温度对颗粒活性炭脱色性能的影响

在140~200℃下,于马弗炉中对胶炭比为1∶2.0的颗粒活性炭进行干燥,时间2h。考察温度对脱色性能的影响,脱色前后水解液的吸光度、透光率及脱色率见表1。

由表1可知,温度对颗粒活性炭的脱色性能有一定的影响,当干燥温度为160℃时,脱色率达到最高。为了让活性炭成型良好,必须保证一定的温度,使较小的孔隙拓宽变大[10]。温度过高或过低,均容易影响粘结剂的挥发速度。粘结剂的缩聚与分解速度不匹配,导致颗粒活性炭不但强度不高,脱色效果也有所下降。

2.1.2 时间对颗粒活性炭脱色性能的影响

在160℃马弗炉中对胶炭比1∶2.0的颗粒活性炭进行干燥,处理时间分别为1h、2h、3h,考察时间对脱色性能的影响,脱色前后水解液的吸光度、透光率及脱色率见表2。

由表2可知,时间较短,不利于活性炭的成型。时间较长,会降低颗粒活性炭的脱色效果。这主要是由于热处理时间的延长增加了粘结剂的分解,过长的热处理时间不利于提高成型产品的强度,也影响其脱色效果。故颗粒活性炭的最佳处理时间为2h。

2.1.3 胶炭比对颗粒活性炭脱色性能的影响

制备不同胶炭比的颗粒活性炭,在160℃马弗炉中对颗粒活性炭进行干燥,时间2h。考察胶炭比对脱色性能的影响,脱色前后水解液的吸光度、透光率及脱色率见表3。由表3可知,在这3种产品中,活性炭胶炭比1∶1.7中的粘结剂含量稍高,因此它的脱色率较低。活性炭胶炭比1∶2.3中的粘结剂含量稍小,成型效果不是最为理想的。故颗粒活性炭的最佳胶炭比为1∶2.0。

粉状活性炭及在不同的胶炭比下所制备的颗粒活性炭的孔结构的分析结果见表4。由表4可知,随着胶炭比的不断提高,颗粒活性炭的比表面积是不断减小的。这是因为在成型的过程中,胶粘剂附着在粉状活性炭上,阻塞了一些孔结构,导致粘接成型的颗粒活性炭的比表面积要比粘接前的粉状活性炭小。与粉状活性炭相比,胶炭比1∶2.3的颗粒活性炭的比表面积减小了近20%。粘结剂的添加有利于活性炭成型,然而添加量过大时容易造成活性炭表面微孔的过度堵塞,降低颗粒活性炭的比表面积,胶炭比较小时则不宜成型,因此采用合适的胶炭比才能保证活性炭固有空隙不被过度涂覆的同时改善颗粒活性炭的强度,使产品具备更好的吸附性能。

2.2 颗粒活性炭再生性能探讨

用酸洗涤法对胶炭比1∶2.0,在160℃马弗炉中干燥2h的颗粒活性炭进行了9次再生处理,试验结果见表5。酸洗涤法采用酸液将活性炭吸附的物质溶解,并从活性炭中脱出,使活性炭恢复吸附能力。由表5可知,颗粒活性炭在进行了5次再生处理后,在第6次对玉米芯水解液进行脱色处理时,脱色率始终在40%以上。而在进行了9次再生处理后,在第10次对玉米芯水解液进行脱色处理时,脱色率仍达到35%以上。

再生次数对颗粒活性炭孔结构的影响见表6。由表6可知,随着再生次数的增加,颗粒活性炭的比表面积逐渐变小,这导致脱色率的不断下降。实验表明,胶炭比1∶2.0,在160℃马弗炉中干燥2h的颗粒活性炭的再生效果良好。

2.3 粉状活性炭与颗粒活性炭的SEM分析

低倍数下(a,b)和高倍数下(c,d)粉末活性炭与颗粒活性炭的SEM照片见图1。选取粉状活性炭和脱色效果最好的颗粒活性炭,在不同的放大倍数下进行扫描分析。由图1(a,b)可知,在胶粘剂的作用下,活性炭粉末粘接在一起,从而形成了一个紧密的整体,在宏观上表现为粉状活性炭粘接成了一个致密的圆柱形块体。从图1(d)可知,粉状活性炭通过胶粘剂粘接,同时,颗粒活性炭内部有颗粒堆积产生的孔隙,这些空隙保证了颗粒活性炭具有较为理想的比表面积和孔结构。

3 结论

(1)以聚乙烯醇为粘结剂制备颗粒活性炭,其最佳后处理条件为:温度160℃,时间2h;其最佳胶炭比为1∶2.0。

(2)用酸洗涤法对胶炭比1∶2.0,在160℃马弗炉中干燥2h的颗粒活性炭进行了再生处理,再生效果良好。

(3)对颗粒活性炭进行表征分析,随着胶炭比的不断提高,颗粒活性炭的比表面积不断减小。通过SEM照片观察到颗粒活性炭内部粉末与胶粘剂的粘接和堆积产生的空隙。

(4)颗粒活性炭的制备工艺操作简单易行,脱色效果及再生效果均较为理想,在工业生产中值得推广应用。

摘要：以粉末活性炭为原料,聚乙烯醇为粘结剂制备了颗粒活性炭,考察了干燥温度、干燥时间以及胶炭比对脱色性能的影响,并讨论了颗粒活性炭的再生性能。结果表明,颗粒活性炭的最佳后处理条件为:温度160℃,时间2h;其最佳胶炭比为1∶2.0。用酸洗涤法对脱色效果最好的颗粒活性炭进行了再生处理,其再生效果良好。对颗粒活性炭进行表征分析,其比表面积随胶炭比的增加而减小。SEM照片反映出颗粒活性炭内部粉末与胶粘剂的粘接和颗粒堆积产生的空隙。

关键词：颗粒活性炭,粘结剂,脱色,再生,表征

参考文献

[1]甘琦,周昕,赵斌元,等.成型活性炭的制备研究进展[J].材料导报,2006,20(1):61-64.

[2]安部郁夫,立本英机.活性炭的应用技术[M].南京:东南大学出版社,2002.

[3]炭素材料学会.活性炭基础与应用[M].北京:中国林业出版社,1984.

[4]高尚愚,左宋林,周建斌,等.几种活性炭的常规性质及孔隙性质的研究[J].林产化学与工业,1999,19(1):18-22.

[5]Aygun A,Yenisoy-Karakas S,Duman I.Production of granularactivated carbon from fruit stones and nutshells and evaluationof their physical,chemical and adsorption properties[J].Micro-porous and Mesoporous Materials,2003,(66),189-195.

[6]左宋林,高尚愚,周建斌,等.活性炭及基材种类对活性炭成型物性能的影响[J].南京林业大学学报,2000,24(2):55-59.

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[8]刘守新,王岩,郑文超.活性炭再生技术研究进展[J].东北林业大学学报,2001,29(3):61-63.

[9]Martin R J,Ng W J.[J].Studies in Environmental Science,1984,(23),329-342.

活性炭再生 第5篇

高COD焦化废水成分复杂多变、含有许多难生物降解的有机物[1,2],而目前国内的焦化废水处理普遍采用预处理与活性污泥二级处理工艺,生化出水中COD往往高于国家规定的外排标准(COD≤100 mg/L),给水环境造成严重污染[3],因此寻求处理高效、成本低廉、操作易行的深度处理方法显得尤为重要。本实验第二部分则是选择出再生效率相对较高的几组活性炭,对稀释的焦化废水进行处理,分析其对焦化废水COD的去除效果。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

AB104-N分析天平;盛华SHA-B恒温振荡箱;电热恒温干燥箱;微波炉(美的PJ23C)。

苯酚,碘,硫代硫酸钠,重铬酸钾,氢氧化钠,硝酸,硫酸亚铁铵,浓硫酸,硫酸汞,硫酸银,邻啡罗琳(均为分析纯)。

1.2 实验方法

本实验采用的废活性炭为处理高浓度焦化废水后的工业活性炭。影响微波再生反应的因素很多,卜龙利[4]、刘天成[5]、刘晓海[6]、张正勇[7]等均有将微波功率、加热时间等作为微波再生反应的主要影响因素,故本实验中也将微波功率、辐照时间、活性炭用量作为实验考察的主要影响因素。活性炭的吸附在偏酸性条件下效果稍好[8],而废活性炭的再生其主要是对于其已吸附的有机质进行脱附的过程,用碱液对其进行预处理,对于碱性脱附进行模拟性的逆吸附过程。因此本实验创新地将预处理碱液即浸泡活性炭的NaOH溶液的浓度也作为该微波再生实验的主要影响因素之一,故最终确定微波功率、辐照时间、NaOH浓度、活性炭用量为本实验的四影响因素,采用三水平四因素的正交实验方法来对以上各因素对再生效率的影响大小进行研究。将该废活性炭分别置于不同浓度的NaOH溶液中浸泡一段时间后,再将经碱液预处理后的活性炭转入到250mL锥形瓶中加水至30mL作为反应溶液,在最大功率为800W的家用型微波炉中进行微波再生的正交试验。

随后选择了再生效率较好的四组活性炭对焦化废水进行处理,分别测得原焦化废水及经活性炭处理过的焦化废水等5个水样的COD,分析活性炭对焦化废水COD去除率,作为活性炭对于焦化废水处理效果的衡量指标。

2 实验结果与讨论

2.1 影响活性炭再生效率的因素

首先测得原废活性炭碘的吸附值,再分别测得在不同条件下微波再生的活性炭碘的吸附值,将再生活性炭碘的吸附值与原废活性炭碘的吸附值之比作为活性炭的再生效率,比较各因素对活性炭再生效率影响的相对大小,实验结果如表1所示。

由正交表1可知,以上四因素对微波再生的影响作用按顺序排列为:微波功率>辐照时间>NaOH浓度>活性炭量。显然,微波功率是最重要的影响因素。微波再生法中热量的引入通过电磁能的传输直接进入,微波具有效率高、加热快、能耗低等优点。微波加热温度均匀,吸附的有机质解吸速度快。随着微波功率增大,单位质量活性炭吸收的微波能增大,活性炭的温度升高加快,吸附的有机质解吸速度也加快,故微波辐照功率的大小对活性炭吸收的微波能量和对其吸附有机质的脱附起到最直接的影响,其次则是微波辐照时间的长短。这一结论与张正勇[7]确定微波功率为最主要影响因素的结论基本一致。

按该实验结果分析可知,若只以再生效率来作为衡量实验效率的指标,那么最佳的工艺条件应为活性炭用量为1.5g、微波功率为800W、辐照时间为2min、NaOH浓度为40g/L,其活性炭的再生效率可达到85.3%。

2.2 再生活性炭对焦化废水COD的去除效果分析

由表1选择出再生效率相对较高的四组,即实验号分别为3、5、6、8特定实验条件下再生得到的活性炭。实验用的焦化废水取自武汉某焦化厂焦化废水处理站二沉池出水(COD为313.89mg/L)。本实验第二部分用再生的活性炭处理焦化废水的实验条件确定为,废水中再生活性炭的加入量为1g/L。该实验用的焦化废水本身偏酸性,又因为酸性条件下有利于活性炭对有机质的吸附,活性炭对于焦化废水COD的去除效果在偏酸性条件下要稍好于偏碱性条件[8],故其pH不作调整。而活性炭在常温条件下就能达到很好的吸附效果,对于水样的温度也不作调节,符合了工艺操作简便的要求。活性炭与水样混合后于恒温振荡箱中振荡时间则控制为0.5h。实验测得经3、5、6、8实验号再生活性炭处理后的焦化废水COD分别为100.96 mg/L、122.31 mg/L、60.49mg/L、120.25mg/L。

由表2知道,经微波辐照后再生得到的活性炭对于焦化废水的处理效果佳,这对于废活性炭的回收和活化再利用方面有着积极的意义。由表2亦可知,活性炭的再生效率越高,其对COD的去除效果越好。故将实验中定义的活性炭再生效率作为实验效率的衡量指标是具有一定的科学性和实用性的。微波的高能量加热并非同于传统加热法借由物料本身的导热性,而是一种深入到待加热物料内部自里向外的加热方法,高效快速地使活性炭中吸附的有机质脱附,从而达到很好的再生效果。此微波法未对微波炉进行改造,可不用载气装置,操作简便快捷,效率高,能耗低,对于资源循环再利用和减少二次污染有着重要意义,至于其大规模应用于实践生产的美好前景则仍需进一步地探索研究。

3 结 论

(1)本实验中碱液预处理活性炭微波再生法实验装置简单,不需载气,操作方便快捷,工业废活性炭再生效率可达到80%左右。

(2)本实验采用三水平四因素的正交实验法对活性炭再生效率影响因素进行分析,得知四因素对的影响作用顺序排列为:微波功率>辐照时间>NaOH浓度>活性炭用量。微波功率作为最重要的影响因素,对废活性炭的再生起关键作用。

(3)以再生效率来作为衡量实验效率的指标,那么最佳的工艺条件应为活性炭用量为1.5g、微波功率为800W、辐照时间为2min、NaOH浓度为40g/L,其活性炭的再生效率可达到85.3%。

(4)经微波辐照后再生得到的活性炭对于焦化废水的处理效果佳,COD去除率最高可达到80.7%。该再生法得到的活性炭其再生效率与吸附性能之间有一定的相关性。实验数据能一定程度上表现出如下规律:活性炭的再生效率越高,其对COD的去除效果越好。

摘要：采用微波辐照方法对废活性炭进行再生实验,研究发现微波功率是影响其再生效率最重要的因素,实验中废活性炭的再生效率可高达85.3%。将经微波辐照再生得到的活性炭再用来处理焦化废水,实验结果表明,其对焦化废水的处理效果佳,COD去除率最高可达到80.7%。

关键词：活性炭,微波,再生,焦化废水

参考文献

[1]耿艳楼,史佩红.生物流化床在焦化废水治理中的应用[J].环境工程,1999,17(3):11-13.

[2]杨平,王彬.生物法处理焦化废水述评[J].化工环保,2001,21(3):144-148.

[3]张瑜,江白茹.钢铁工业焦化废水治理技术研究[J].工业安全与环保,2002,28(7):5-7.

[4]卜龙利,王晓昌,陆露.活性炭的微波净化与再生及其吸附性能研究[J].西安建筑科技大学学报,2008,40(3):413-417.

[5]刘天成,宁平,王亚明,等.微波再生载硫活性炭的动力学研究[J].云南民族大学学报,2007,16(2):175-177.

[6]刘晓海,马祥元,彭金辉,等.废活性炭微波再生新工艺的研究[J].环境污染治理技术与设备,2006,7(8):76-79.

[7]张正勇,彭金辉,张利波,等.废活性炭微波加热法再生研究进展[J].化学工业与工程技术,2008,29(1):25-29.

活性炭再生 第6篇

关键词：活性炭,再生,应用

活性炭对水中的溶解氧、可溶性有机物颗粒具有很强的吸附能力和很高的吸附容量, 被吸附在活性炭孔隙中的有机物质, 可以被微生物及其分泌的胞外酶进行降解, 使得部分孔隙恢复吸附能力 (再生) , 比表面积再生率可达69%。活性炭-生物膜法处理污水就是通过活性炭吸附和微生物降解的协同作用进行的, 不但能较好的提高污水的处理效果, 而且可使活性炭的使用周期延长, 降低处理成本。

活性炭吸附已广泛用于给水的净化处理, 同时活性炭吸附-生物膜法用于某些工业污水后期净化处理。

1 不同载体吸附性能对比

1.1 溶解氧富集试验

试验用水为自来水, 水温18℃-22℃, 进水溶解氧为7-8Mg/L。试验共进行14小时, 通过测定进出水溶解氧的变化计算各种载体对溶解氧的吸附量。对水中溶解氧的累计吸附量分别为:活性炭3.33 Mgo2/gc、焦碳0.96Mgo2/gc、无烟煤1.19Mgo2/gc。活性炭对溶解氧的富集程度要比煤和焦碳高1.8-2.5倍。

1.2 有机物富集试验

有机物选用一种水溶性的活性染料XBR-艳蓝, 为蓝色粉末, 溶解度 (50℃) 70g/L, 分子量642.39。配XBR-艳蓝溶液浓度为3×10-4Mol/L, 水温15℃-20℃, pH值中性, 染料溶液与吸附剂接触时间约为2小时, 测定出水的光密度变化, 计算在一定通水量时载体的吸附容量。其结果是:当通过填料柱的XBR-艳蓝的重量为填料重量1.2倍时, 活性炭对XBR-艳蓝的吸附量近似零。

2 活性炭的正确使用

活性炭在污水处理中主要是利用化学吸附的性质去除有机物和进行脱氧, 由于活性炭受到原料生产工艺多方面因素的影响而使其本身的吸附性能和成品的价格有较大的差异, 因此正确使用是至关重要的。

活性炭在装入过滤设备前必须进行预处理, 方法是将活性炭用清水浸泡搅拌, 去除漂浮物直至清洁为止。如炭中污物较多, 清洗之后用5%HCL溶液浸泡1小时, 再用清水冲洗至PH为6-7, 装柱后用5%HCL及4%NaOH溶液交替动态处理1-3次, 流速为18-21m/h, 用量为活性炭体积的3倍左右, 然后清洗至中性。

活性炭在使用中须定期反洗和再生, 其方法是:

(1) 用清水进行反洗, 反洗强度一般可采用10-14L/so㎡, 反冲洗时间采用15-20分钟。

(2) 蒸汽吹洗:用294kPa的饱和蒸汽吹洗15-20分钟。

(3) NaOH淋洗:NaOH浓度一般采用6-8%, 温度40℃, NaOH的用量可为活性炭体积的1.2-1.5倍。

(4) 正洗:用原水顺流到出水水质合格后方可投入运行使用。

采用上述方案运行的污水处理厂, 需要定期定量补充一些新炭, 去除有机物近50%, 浊度除去率和除氧率都达70%, 活性炭的吸附率不断下降。说明当前处理厂运行一般清洗不能完全解决问题。较大颗粒的胶体物质对活性炭的吸附带来极为有害的影响。因此活性炭吸附过滤在预处理中应在粗滤之后进行。

3 微生物再生活性炭的探讨

利用微生物的活性, 是否能使失效的活性炭恢复吸附能力, 其再生过程是如何进行的, 通过试验分析结果, 提出以下看法:

3.1 在微生物的作用下, 可使失效的活性炭部分恢复吸附能力。

活性炭有巨大的表面积 (1000M2/gc) 和发达的孔隙结构, 其中95%的表面积是由孔径<40A0的微孔提供的, 中孔 (40-2000 A0) 约占总表面积的5%, 大孔 (2000-4000 A0) 的表面积仅有0.5-2 M2/gc.而大多数细菌大于1μm, 少数细菌为5μm, 因而细菌只能进入活性炭的大孔, 而不能进入微孔内, 只有细菌所分泌的胞外酶能够降解吸附在微孔内有机物.胞外酶是由蛋白质组成的生物催化剂, 可将细胞外的大分子有机物和不溶性有机物分解成小分子物质和可溶性物质, 供微生物吸收和利用。酶的大小, 按其呈球形时的直径计算, 为0.01-1μm。在适宜的条件下, 许多酶都能被活性炭大量吸附, 一些较小分子量的酶或具有活性基团的酶的碎片可进入活性炭的微孔内, 催化分解吸附在微孔内的有机分子化合物, 由于活性炭对低分子量物质的吸附能力差, 这些小分子物质就可以从炭的孔隙表面解吸下来, 向外扩散, 进入到大孔中和炭表面的微生物细胞体内, 在细胞内酶催化下一部分合成细胞物质, 一部分进一步氧化分解, 最终以CO2、H2O及其它简单物质形式, 释放到细菌体外。这样, 被有机物占据的部分吸附表面, 在微生物作用下得以再生。

以再生结果分析, 若用比表面积的变化衡量再生效果, 再生率为69%, 其中微孔的再生率为62%。这说明, 吸附在炭微孔内的有机物可以在微生物的胞外酶的作用下解吸下来, 恢复微孔的吸附能力。

微生物的再生作用, 也同样存在于活性炭-生物墨法处理污水的过程中。在运转初期, 由于活性炭对有机污染物的吸附能力要大于对微生物的吸附能力, 在炭表面还未覆盖住生物膜之前, 炭孔内吸附了大量的有机物。当形成生物膜后, 在炭表面发生的生物降解过程。而在活性炭孔隙内, 则发生上述的生物再生过程。在实际运转中, 控制一定运行条件, 经常冲洗炭柱, 衰老的生物膜能及时脱落, 活性炭的吸附表面不断更新, 这样就形成了边吸附, 边降解, 边解吸的过程, 活性炭的吸附容量相应得到了扩大。

微生物再生作用, 也同样存在于活性炭-生物膜法处理污水过程中。在运转初期, 由于活性炭对有机污染物的吸附能力要大于对微生物的吸附能力, 在炭表面还未覆盖住生物膜之前, 炭孔内吸附了大量的有机物。当形成生物膜后, 在炭表面发生的生物降解过程。而在活性炭孔隙内, 则发生上述的生物再生过程。在实际运转中, 控制一定运行条件, 经常冲洗炭柱, 衰老的生物膜能及时脱落, 活性炭的吸附表面不断更新, 这样就形成了边吸附, 边降解, 边解吸的过程, 活性炭的吸附容量相应得到了扩大, 炭的使用周期也相应被延长。在活性炭-生物膜法的连续运行中, 处理过程和再生过程同时进行, 就构成了吸附与降解的协同作用关系。

3.2 微生物再生活性炭的优点与局限性

活性炭是一种价格比较贵的吸附剂, 影响活性炭吸附处理成本的主要因素是炭的再生问题。传统的高温加热再生, 不仅再生设备复杂, 而且炭的损耗量也较大, 同时消耗动力较大, 这对于能源缺乏的行业及中小型企业来说, 是不太现实的。微生物再生法所虽不及热再生彻底, 但此法简便易行, 特别是在活性炭-生物膜法中, 由于吸附和降解的协同作用, 使污水的处理和活性炭再生的过程同时进行, 而不必另行再生处理, 这样便于运行管理, 节约能源, 减少炭的损耗, 降低污水处理成本。

微生物再生活性炭的作用可以肯定, 但这种再生方法有一定局限性和相应的适应范围, 只能使失效的活性炭部分获得再生。其原因一是有部分分子量较小的特异性胞外酶或其活性碎片能够进入活性炭的微孔, 所以, 即使被吸附的物质都能被微生物降解, 也只能使部分失效的活性炭得以再生;二是由于工业废水的成分复杂, 含有许多人工合成的物质和一些有毒物质, 这些物质很难被微生物降解, 这些难以生化的物质就会积累在活性炭孔隙内, 越来越多地占据了炭的吸降表面, 导致最终使活性炭丧失吸附能力

参考文献

活性炭再生 第7篇

1 工艺与方法

1.1 工艺流程

图1是基于颗粒污泥活性再生的生物造粒流化床污水处理系统。该反应器分内外两筒(图2),外筒的直径D是2.8 m,容积约13 m3;内筒的直径d是1.5 m,容积约5.8 m3。污水先由原水水箱进入反应器的外筒,然后对流出外筒的活性污泥投加混凝剂聚合氯化铝(PAC),并通过管式混合器快速混合形成微小絮体,在流入内筒底部前投加助凝剂聚丙烯酰胺(PAM),内筒的原理和作用与用于固液分离的流化床工艺相同,具有高效的固液分离能力和混凝吸附能力。在内筒中下部形成密实的颗粒污泥层,上清液经上部经溢流堰出水[10,11]。

内筒设有螺带式搅拌桨,在搅拌桨的上侧的内壁有一开口,与污泥筒相连(见图1)。设置污泥筒的作用:一是回流颗粒污泥,以维持外筒的污泥量和对内筒的污泥进行再生,二是排放剩余污泥。对比以往的生物造粒流化床,该工艺具有一个体积为内筒2倍的曝气外筒,外筒的一周布置着6个曝气盘,能提供足够的溶解氧。这样大的外筒容积非常有利于内筒颗粒污泥的活性再生,同时外筒对进水有一定的降解作用,可以稀释进水,利于PAC与PAM投加量的稳定,而不受原水水质波动的影响,因此该工艺对水质、水量的波动具有很强的适应能力。此外,由于处理流程中不设初沉池,排水管网中的细菌能够不断地补充到反应器内,不断更新反应器内微生物,并保持一定浓度的生物量,因此污泥具有较高的活性并节省了占地的费用。

1.原水水箱 2.污水提升泵 3.鼓风机 4.搅拌器 5.外筒6.内筒 7.污泥筒 8.螺旋桨 9.管道增压泵 10.管式混合器11.PAC加药罐 12.PAM加药罐 13.PAC计量泵14.PAM计量泵 15.污泥回流泵 16.剩余污泥排放电磁阀

1.内筒 2.外筒 3.污泥筒

1.2 原水水质

中试系统进水为西安思源学院的生活污水,主要就是学院的学生与教师教学和生活中产生的污水,因此学生和教师的用水情况对污水水质和水量的影响很大。由于思源学院处于白鹿原大学城,在白鹿原上分布了很多民办院校,各学校轮流放假,思源学院的休息日是周日与周一,这两天用水量最小。根据长期的监测情况,各项污水指标的平均值见表1。

1.3 运行条件

流化床进水量5 m3/h,外筒水力停留时间HRT1=2.6 h,内筒水力停留时间HRT2=1.16 h,总水力停留时间HRT=3.76 h。外筒好氧区的污泥浓度为3 000～5 000 mg/L,曝气量为50～70 m3/h,水气比为1 ∶10～1 ∶14,溶解氧为7～7.5 mg/L,基本接近饱和状态,因此外筒的硝化进程很高,氨氮的去除率高达90%以上。污泥筒的回流量在1.5～2.0 m3/h,即回流比控制在30%～40%。内筒主要是混凝造粒区,搅拌桨选择上,放弃以往的桨板式,采用螺旋式桨叶,连续的桨叶有很好的搅拌与造粒作用,搅拌速度4 r/min,溶解氧0.8 mg/L左右,处于缺氧状态,为反硝化提供了适宜的条件,脱氮效果较好。

1.4 混凝及助凝剂的配比与投加

PAC与PAM作为生物造粒流化床的混凝剂与助凝剂。最佳投药量根据混凝烧杯试验并结合实际过程的调整来确定,聚合氯化铝(PAC)投加量平均在50～70 mg/L,聚丙烯酰胺(PAM)选择的是1 200万的阳离子型,稳定运行其投药量在7 mg/L左右。投药设备选用的是Miton Roy的电磁驱动隔膜计量泵与GM系列的机械隔膜计量泵。

1.5 分析方法

COD:重铬酸钾法;NH+4-N:纳氏试剂光度法;TP:钼锑抗分光光度法;TN:过硫酸钾氧化紫外分光光度法;浊度:Lovibond浊度仪;pH:玻璃电极法。

2 处理效果评价

2.1 COD的去除

对生物造粒流化床的进出水进行长期观察与测定,图3是进出水COD的含量比较。可以看出,COD的去除效果很好,达到了出水一级A标准,基本都在20 mg/L左右,最大值为25 mg/L,可见生物造粒流化床对悬浮物有很好的混凝吸附作用,同时外筒的曝气又使其能对溶解性有机物和吸附的有机物有良好降解作用。

2.2 TP的去除

图4是进出水TP的含量比较。出水的TP基本都在0.5 mg/L以下,去除率在90%以上,能达到出水一级A标准。PAC中金属Al3+形成的低溶解性金属羟基络合物,可通过化学沉淀将磷去除;另外一部分磷可能被聚磷菌摄取[9]。

2.3 NH+4-N和TN的去除

图5与图6是进出水氨氮与总氮的含量比较。由图5可以看到,氨氮的去除率能达90%以上,硝化进程很高,这得益于外筒的曝气作用以及内筒的混凝吸附。这是以往的流化床所没有达到的一个程度。图6是TN的去除情况,出水的TN基本在20 mg/L以下,能达到出水一级B标准。由于外筒的高硝化程度,在内筒缺氧的条件下促进了反硝化的进程,使其具有较高的脱氮效果。

2.4 出水水质评价

根据上述监测的数据,除了TN未达到城镇污水处理厂污染物排放一级A标准,其余各项指标均已达标,符合中水回用的标准,且出水TN也能达到一级B标准。可见,生物造粒流化床污水处理装置有很好的处理效果,如果对TN的要求不高的话,完全可以作为中水进行回用。

注:括号外数值为水温>12℃时的控制指标,括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

2.5 经济分析

本中试装置处理的污水量是5 m3/h,规模小,主要的消耗是电费和药剂费,电费是0.42元/m3,药剂费是0.36元/m3,总运行费用共计0.78元/m3;由于该工艺省去了初沉池和二沉池,这样一种集成化的处理装置占地面积小,基建费用也很少;另一方面,因为其本身排放的剩余污泥就是经过混凝脱水的,所以无需设污泥脱水装置,节约大量开支。按照污水处理厂的运行规律来说,规模越小,单位污水的处理费用就越高,因此如果将此装置规模化,那么在降低中小型污水处理厂运行费用上应该会有较强的优势[13,14]。对于比较分散的中小城市(镇)、广大农村及偏远地区,常规的污水处理工艺和集中式污水处理技术明显不合适,而生物造粒流化床工艺可以将混凝、造粒、生物降解、固液分离集中在反应器内短时间完成,相比其它工艺具有占地面积小,投资低和运行灵活方便,操作简单,对操作人员素质与设备要求低的特点,非常适合用于分散式污水处理[15,16]。

3 结语

(1)该生物造粒流化床在构造上增加了一个外筒(曝气筒),具有很好的污染物降解和污泥的再生性能,而且还具有很好的抗水质、水量波动的能力。

(2)该生物造粒流化床对思源学院的生活污水中的COD、NH+4-N、TP具有很好的去除效果,能作为冲厕与绿化的回用水。TN去除效果也不错,能达到出水一级B标准。

活性炭再生 第8篇

关键词：再生混凝土,粉煤灰,矿渣,粘结

1 引言

随着建筑业的发展, 产生大量的建筑垃圾, 伴随而来的是环保费用的投入和能源的保护问题。为从根本上解决废旧混凝土的处置问题, 科研人员对再生混凝土进行了研究和开发。目前有关再生混凝土基本的物理和力学性能的研究已经很深入了, 但关系到其工作性能的一个重要指标———粘结性能的研究还很少。

同时, 为了提高混凝土的各种性能, 提高混凝土的耐久性, 往往通过掺入各种添加剂、矿物掺合料或特种纤维来获得高性能混凝土。试验研究表明, 高性能混凝土的粘结锚固性能与普通混凝土在多方面存在差异, 因此普通混凝土的粘结规律不完全适用于高性能混凝土。鉴于此本文通过单掺粉煤灰、单掺矿渣、复掺粉煤灰和矿渣三种不同改性方案研究矿物掺合料对再生混凝土与钢筋粘结强度的影响。

2 试件设计及试验方案

2.1 再生骨料及其它材料

原建筑混凝土 (即基体混凝土) 设计强度等级为C25。先人工将弃混凝土破碎成大小适合的碎块, 再用鄂式破碎机破碎, 然后将破碎后的骨料用筛分机筛分, 粒径>4.75mm的为再生粗骨料, 粒径<4.75mm的为再生细骨料。再生粗骨料颗粒级配符合5～31.5连续级配, 再生细骨料细度模数2.71, 属于中砂。

水泥:哈尔滨水泥厂生产的普通硅酸盐水泥 (P.O 32.5) , 石子为天然碎石, 粒径5～31.5, 砂为。天然中粗河砂, 细度模数2.4, 水为自来水, 钢筋为HRB335级钢筋。

2.2 不同矿物掺合料试验的配合比

2.2.1 单掺粉煤灰

粉煤灰具有来源广泛, 成本低廉, 性能稳定等优点, 发展到现在, 粉煤灰已经成为现代混凝土使用面最大的矿物掺合料。由于再生骨料存在孔隙率大, 吸水率高等缺点, 掺合粉煤灰对再生混凝土进行改性研究就成为很多科研人员的选择。关于粉煤灰的掺入方式, 人们也有不同的方法, 可以用粉煤灰等量或超量取代水泥, 也可以用粉煤灰等量取代砂。本文在再生粗、细骨料配合比分别为75%和30%的基础上, 以等量取代水泥的方式掺加粉煤灰, 考察粉煤灰掺量对再生混凝土粘结性能的影响。考虑到粉煤灰掺量过多时, 混凝土的抗碳化能力变差, 对钢筋的保护能力降低, 同时也为了便于与掺矿渣再生混凝土对比, 本文粉煤灰掺量取20%, 30%, 40%, 相应试件编号为FA20、FA30、FA40。具体配合比见表1。

2.2.2 单掺矿渣

目前, 工程实践中把矿渣作为矿物掺合料加入混凝土配比的应用已经非常广泛, 人们对矿渣混凝土的性能也取得广泛的认识。但关于掺入矿渣对再生混凝土粘结的影响少有报道。

本文在再生粗、细骨料配合比分别为75%和30%的基础上, 以等量取代水泥的方式掺加矿渣, 考察矿渣掺量对再生混凝土粘结性能的影响。研究指出:当掺入40%左右的矿渣时, 水泥胶砂的强度最优, 所以本文矿渣掺量取20%、30%、40%, 相应试件编号为S20、S30、S40。具体配合比见表2。

2.2.3 复掺粉煤灰和矿渣

粉煤灰和矿渣都能提高混凝土的工作性和耐久性。研究了复掺粉煤灰和矿渣对再生混凝土基本力学性能和耐久性的影响, 结果表明一定配比下的复掺效果要优于粉煤灰和矿渣单掺。

综合考虑粉煤灰和矿渣掺量, 也为了便于对比, 取复掺的取代率为40%, 具体配合比见表3。

2.3 试件设计

试件尺寸为150mm×150mm×150mm, 中心埋置直径为16mm的HRB335月牙纹钢筋, 无横向配筋, 保护层厚度67mm。在加载端设置70mm硬质PVC套管形成钢筋与混凝土间的无粘结区。取有效锚固长度l=5d=80 mm。

3 试验结果与分析

3.1 单掺粉煤灰

在粉煤灰取代率为20%时, 抗压强度和粘结强度降低幅度均超过了10%, 在取代率为40%时, 降低幅度均达到了25%左右, 幅度较大。掺入粉煤灰后再生混凝土强度降低, 是因为粉煤灰的早期活性较低, 尚未充分发挥火山灰反应。

3.2 单掺矿渣

在矿渣取代率小于30%时, 抗压强度和粘结强度的降低幅度均不超过5%;当矿渣取代率为40%时, 降低幅度也只在6%以内。由此可见, 矿渣的水化活性要明显高于粉煤灰。

在取代率相同时, 掺矿渣再生混凝土的抗压强度和粘结强度均高于掺粉煤灰混凝土。由此可见, 单掺矿渣是比单掺粉煤灰较好的改性方案。

3.3 复掺粉煤灰和矿渣

RGS75, 30组强度变化幅度。对比发现, 在总取代率为40%不变的情况下, 随粉煤灰取代率的增加, 抗压强度和粘结强度逐渐下降。按从大到小:FA10+S30>RGS75, 30>FA20+S20>S40>FA30+S10>FA40。出现这种规律的原因是矿渣的水化活性优于粉煤灰, 所以粉煤灰取代率的减小, 也即矿渣取代率的增加, 再生混凝土强度逐渐上升。FA10+S30和FA20+S20组试件的粘结强度较RGS75, 30组分别变化了+0.5%和-3.8%, 复掺效果最优, 原因应该是在这两种配比下, 矿渣颗粒与水泥、粉煤灰颗粒形成良好级配, 使水化产物结构和界面结构更为致密。

通过矿物掺合料复掺对再生混凝土进行改性, 较优的方案是FA10+S30和FA20+S20。

结论。

由本文可以得到以下结论:单掺粉煤灰时, 再生混凝土的抗压强度和粘结强度随着粉煤灰掺入量的增大而减小。煤灰取代率为20%时, 抗压强度和粘结强度降低幅度均超过了10%, 在取代率为40%时, 降低幅度均达到了25%左右, 幅度较大。不建议使用单掺粉煤灰的改性方案。单掺矿渣时, 再生混凝土的抗压强度和粘结强度随着矿渣的掺入量的增大而减小, 但下降幅度较小。矿渣掺量在40%以内时, 再生混凝土的抗压强度和粘结强度降低幅度在6%以内。单掺矿渣要优于单掺粉煤灰。复掺粉煤灰和矿渣时, 以方案FA10+S30和FA20+S20最优, 建议作为再生混凝土改性的参考方案。

参考文献

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