一種電暈-介質(zhì)阻擋協(xié)同放電再生處理活性炭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于活性炭再生技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用電暈-介質(zhì)阻擋協(xié)同放電再生處 理活性炭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 活性炭具有內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、可再生使用等特點(diǎn)，是目前最常用的吸 附劑，廣泛應(yīng)用于有毒有害（廢）氣體治理、污（廢）水治理以及飲用水凈化等。但活性炭 吸附飽和后需再生才能循環(huán)使用。活性炭再生是指，保持活性炭原有結(jié)構(gòu)不變，運(yùn)用物理或 者化學(xué)方法除去活性炭表面及孔道吸附質(zhì)，恢復(fù)其吸附性能、達(dá)到循環(huán)使用的一種方法。低 溫等離子體宏觀上呈電中性，因其具有處理效率高、適應(yīng)性強(qiáng)和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是近年來(lái) 新起的一種廢氣處理技術(shù)。將低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用到活性炭再生對(duì)降低活性炭使用成 本、減少活性炭的二次環(huán)境污染具有重要意義。
[0003] 現(xiàn)有活性炭再生的方法，如2009年9月16日公布的公開號(hào)為CN101530784A的介 質(zhì)阻擋放電等離子體輻照活性炭再生方法及裝置，該發(fā)明利用介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生 器產(chǎn)生的活性物質(zhì)氧化和紫外光物理效應(yīng)透過(guò)低壓網(wǎng)孔電極輻照填充床內(nèi)部的活性炭，處 理活性炭上吸附有機(jī)污染物，從而實(shí)現(xiàn)恢復(fù)活性炭吸附性能。該發(fā)明的主要缺點(diǎn)在于：（1) 活性炭放置于等離子體放電系統(tǒng)外側(cè)，造成等離子內(nèi)部空間浪費(fèi)，增加活性物質(zhì)的流動(dòng)損 耗，降低活性炭再生的能效；(2)該發(fā)明為使紫外光物理照射充分，使用了低壓網(wǎng)孔電極， 這就要求活性碳填充床和低壓電極距離盡可能小，限制了填充床底層活性碳的照射效果， 降低活性炭再生的能效；（3)放電等離子體流光的高溫效應(yīng)對(duì)活性炭有燒蝕現(xiàn)象，減小活 性炭孔容，降低活性炭再生后吸附效果；(4)該發(fā)明裝置需采用機(jī)械或人工攪拌，保障活性 炭填充床中活性炭受等離子體作用均勻，增加處理工序，進(jìn)而增加人工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有活性炭再生處理方法的不足，提供一種常溫常壓下電 暈-介質(zhì)阻擋協(xié)同放電再生處理活性炭的方法，具有低溫不破壞活性炭結(jié)構(gòu)、高能粒子流 動(dòng)不受阻、裝置實(shí)現(xiàn)放電與再生一體化、無(wú)需人工攪拌、再生效率高等優(yōu)點(diǎn)，再生后活性炭 具備比表面積大，吸附性能強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的機(jī)理是：本發(fā)明采用的自制改裝的電暈-介質(zhì)阻擋低溫等離子體反應(yīng)器 為活性炭再生裝置，空氣經(jīng)等離子體反應(yīng)器放電擊穿后，在高壓電場(chǎng)作用下產(chǎn)生大量具有 很高內(nèi)能和動(dòng)能的高能電子、自由基及臭氧，如Cf 2、〇、0H、03和N $等，這些高能粒子與活性 炭吸附的有機(jī)污染物發(fā)生直接撞擊和間接氧化反應(yīng)，降解和去除有機(jī)污染物，從而恢復(fù)活 性炭吸附性能，實(shí)現(xiàn)活性炭再生。該方法與現(xiàn)有技術(shù)相同的是保留了介質(zhì)阻擋等離子放電 產(chǎn)生活性物質(zhì)，改進(jìn)之處是，采用電暈-介質(zhì)阻擋協(xié)同放電低代替單一的介質(zhì)阻擋放電，提 高高能粒子產(chǎn)生量及其能量，增大與有機(jī)污染物發(fā)生直接撞擊和間接氧化幾率，提高活性 碳再生效率。
[0006] 實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種電暈-介質(zhì)阻擋協(xié)同放電再生處理活性炭的方 法，以重慶某汽車4S店空氣凈化廢棄后的活性炭為原料（主要含有環(huán)氧樹脂、丁醇、乙二醇 單丁醚等有機(jī)物），經(jīng)離子體反應(yīng)器檢測(cè)及參數(shù)設(shè)定、裝料及凈化、吹脫與尾氣處理等簡(jiǎn)單 工藝實(shí)現(xiàn)活性炭再生。所述方法的具體步驟如下：
[0007] (1)離子體反應(yīng)器檢測(cè)及參數(shù)設(shè)定
[0008] 第（1)步驟，先打開鋼瓶減壓閥0. 2~I. 4MPa，通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)通入空氣流速為 0. 7~3. OL/min的空氣，待尾氣回收裝置有穩(wěn)定連續(xù)氣泡出現(xiàn)，表明等離子體反應(yīng)器通氣 順暢。打開電源，調(diào)節(jié)電壓為8~11KV，通電10~30s后，臭氧分析儀器檢測(cè)反應(yīng)器中O 3 生成后，表明反應(yīng)器中有高能粒子產(chǎn)生。設(shè)置電壓范圍值為8~IlkV后，關(guān)閉電源。
[0009] (2)裝料及凈化
[0010] 第（1)步驟完成后，將待再生的活性炭于室溫晾干，過(guò)篩，分離得柱狀活性炭和活 性炭細(xì)肩，分別分裝。稱取柱狀活性炭〇. 5~2. Og，放置于按照第（1)步驟檢測(cè)及參數(shù)設(shè)定 的離子體反應(yīng)器中。再次打開電源，使高能粒子與活性炭吸附的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，單位 能量臭氧生成量達(dá)52. 14~68. 14mg/kw ? h。放電處理20~IOOmin后，關(guān)閉反應(yīng)器電源。
[0011] (3)吹脫及尾氣處理
[0012] 第⑵步驟完成后，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，按吹脫時(shí)間（min):風(fēng)量（L/min):活性炭質(zhì) 量（g)比為0.33~1.07L/g控制風(fēng)速，通入空氣吹脫活性炭表面殘留的氣體氧化物。將氣 體氧化物和未反應(yīng)完的高能粒子氣體同時(shí)導(dǎo)入裝有尾氣吸收液的裝置，檢測(cè)臭氧濃度達(dá)標(biāo) 后，關(guān)閉氣閥。所述尾氣吸收液是過(guò)飽和Ca(OH)JP KI水溶液。再生后所得活性炭平均粒 徑為2. 15~2. 62nm，比表面積再生率是原有活性炭的83. 59~101. 74%。
[0013] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果：
[0014] (1)本發(fā)明采用的電暈和介質(zhì)阻擋協(xié)同放電，避免了活性炭燒蝕，活性炭可反復(fù)多 次再生。電暈放電和介質(zhì)阻擋協(xié)同放電，其條件為常溫常壓，減少了放電等離子體流光的 高溫效應(yīng)對(duì)活性炭的燒蝕，避免活性炭原有孔徑與孔容的損耗；再生后活性炭平均粒徑為 2. 15~2. 62nm，最佳為2. 54nm，與同批次商品級(jí)活性炭平均粒徑2. 54nm -致，活性炭性能 未因再生處理而改變。
[0015] ⑵本發(fā)明采用的電暈和介質(zhì)阻擋協(xié)同放電，提高了能粒子產(chǎn)生量大，活性炭再生 效率高。電暈和介質(zhì)阻擋協(xié)同作用，高能粒子如電子、離子、分子、中性原子、激發(fā)態(tài)原子、 光子和自由基等，使反應(yīng)器高能粒子數(shù)量和能量增加，僅單位能量臭氧生成量達(dá)52. 14~ 68. 14mg/kw ? h，再生后活性炭比表面積再生率是原有活性炭的83. 59~101. 74%，充分去 除有機(jī)吸附質(zhì)。
[0016] (3)本發(fā)明采用的一體化裝置，縮減活性炭再生的運(yùn)行成本。采用電暈-介質(zhì)阻擋 低溫等離子體反應(yīng)器與活性炭再生反應(yīng)的一體化裝置，實(shí)現(xiàn)同一空間進(jìn)行放電反應(yīng)和活性 炭再生反應(yīng)，不僅減少放電產(chǎn)生的高能粒子的流動(dòng)阻力、避免高能粒子的逸散，還縮減高能 粒子與活性炭污染物接觸時(shí)間，同時(shí)節(jié)約反應(yīng)裝置空間，減少反應(yīng)裝置占地面積，從而縮減 反應(yīng)器運(yùn)行成本。
[0017] (4)本發(fā)明以空氣為氣源，廉價(jià)易得，操作簡(jiǎn)單，無(wú)臭氧逸散，方法綠色環(huán)保。本發(fā) 明方法可廣泛應(yīng)用于柱狀活性炭再生，也可廣泛應(yīng)用于粉末狀活性炭、球狀活性碳以及活 性炭纖維的再生。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019] 實(shí)施例1
[0020] -種電暈-介質(zhì)阻擋協(xié)同放電再生處理活性炭的方法的具體步驟如下：
[0021] (1)離子體反應(yīng)器檢測(cè)及參數(shù)設(shè)定
[0022] 第（1)步驟，先打開鋼瓶減壓閥0. 4MPa，通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)通入空氣流速為2. OL/ min的空氣，待尾氣回收裝置有穩(wěn)定連續(xù)氣泡出現(xiàn)，表明等離子體反應(yīng)器通氣順暢。打開電 源，調(diào)節(jié)電壓為10KV，通電20s后，臭氧分析儀器檢測(cè)反應(yīng)器中O 3生成后，表明反應(yīng)器中有 高能粒子產(chǎn)生。設(shè)置電壓范圍值為IOkV后，關(guān)閉電源。
[0023] (2)裝料及凈化
[0024] 第⑴步驟完成后，將待再生的活性炭于室溫晾干，過(guò)篩，分離得柱狀活性炭和活 性炭細(xì)肩，分別分裝。稱取柱狀活性炭I. 〇g，放置于按照第（1)步驟檢測(cè)及參數(shù)設(shè)定的離子 體反應(yīng)器中。再次打開電源，使高能粒子與活性炭吸附的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，其中單位能 量臭氧生成量達(dá)57. 83mg/kw ? h