Granulált aktív szén reaktiváció, típusai és folyamatai - Karbotecnia
Tartalomjegyzék
Granulált aktív szén reaktiváció.
A szerves szennyeződések a CAG (Granular Activated Carbon) felületén való visszatartásának fő mechanizmusa a fizikai adszorpció, és mint ilyen, reverzibilis. Az adszorpciós elmélet azt mutatja, hogy a szén jelenlétének megváltoztatásával a visszatartott adszorbátumok deszorpciója vagy leválása elérhető, felszíne szabadon maradva.
A deszorpció azonban nagyon lassú lehet, és nem biztos, hogy helyreállítja a szén eredeti vagy teljes kapacitását. Másrészt a kemiszorpció nem reverzibilis, ezért a másik mechanizmus által visszatartott molekulák nem szabadulnak fel. Végül vannak olyan szervetlen molekulák, amelyek még nem adszorbeálódtak, de lerakódnak a szén felszínén, és amelyek eliminációja nem reagál a fizikailag adszorbeált molekulák deszorpciós módszereire.
Szerencsére az aktív szén grafitikus szerkezete nagyon szilárdtá teszi ezt a szilárd anyagot nagyon különböző körülmények között. Ellenáll a magas hőmérsékletnek, valamint annak hirtelen változásainak, kemény és kopásálló, savak, lúgok vagy sokféle oldószer nem befolyásolja, bár erős oxidálószerekkel reagál. Ezen tulajdonságok alapján léteznek úgynevezett „reaktivációs” vagy „regenerációs” módszerek, amelyekkel különféle típusú adszorbátumok, valamint a szén felszínén lerakódott szerves és szervetlen anyagok távolíthatók el. A szóban forgó adszorbáttól vagy szennyeződéstől függően a megfelelő módszert kell választani.
Az aktív szenet, amelyet eltávolítottak a felhasználási folyamatból, „kiégett szénnek” nevezzük, függetlenül attól, hogy eldobják-e vagy újraaktiválni kívánják-e.
A CAG újbóli aktiválásakor tanácsos, hogy támasztórendszere fúvókákból és ne kavics vagy homok ágyakból készüljön, hogy megakadályozzuk a szén keveredését az anyagok bizonyos mennyiségű részecskéivel.
A szén reaktiválásának típusai.
Reaktiválás gőzzel.
A vízgőz keringéséből áll a szénágyon, anélkül, hogy kondenzálódna, mint a gőzfertőtlenítésnél. Ily módon a szerves molekulák deszorbeálódása kisebb vagy hozzávetőlegesen megegyezik a víz volatilitásával - vagyis a tengerszint felett 100 ° C-nál alacsonyabb forrásponttal -, és amelyeket fizikai adszorpcióval tartottak fenn.
Széles körben alkalmazott módszer az oldószerek levegőáramokban történő visszanyerésére, mivel a levált molekulák megtartják eredeti szerkezetüket. Amint az 1.7. Szakaszban említettük, a szén váltakozó adszorpciós-deszorpciós cikluson megy keresztül. Az elsőben az oldószert addig visszatartjuk, amíg a szén telítetté nem válik. A másodikban az oldószert deszorbeáljuk, és annak és a vízgőz keverékét dekantálással vagy desztillációval elválasztjuk.
Vízkezelés esetén a gőzzel történő reaktiváció praktikus lehet abban az esetben, ha a szennyező anyag alapvetően kis molekulatömegű szagból vagy vegyületekből áll, ezért illékony. A diklórozásra használt szén esetében nem hatékony módszer, mivel az ebben a folyamatban keletkező felszíni oxidok erősen megkötöttek.
Minél nagyobb a felhasznált gőz nyomása, annál magasabb a hőmérséklete, és ezért nehezebb vegyületeket képes deszorbeálni. A gőz gyakorlati kezelésének maximális nyomása 6 kg/cm2 (absz.), Ami 160 ° C hőmérsékletnek felel meg.
Reaktiválás forró gázokkal.
Ez megegyezik az előzővel, de égési gázokat használnak. Néhány olyan laboratóriumi szintű tudományos tanulmány esetében, amelyekben újra kell aktiválódni egy oxidáló gáz interferenciája nélkül, a deszorpciót közvetett módon hevített inert gáz segítségével hajtják végre. Gyorsabb vagy hatékonyabb eredmény vákuummal is elérhető.
Termikus reaktiválás.
Ez a legszélesebb körben alkalmazott módszer, mivel gyakorlatilag az összes fizikai vagy kémiai adszorpció által visszatartott szerves szennyezőt megszünteti. Ezenkívül eltávolít néhány szervetlen vegyületet, és elpusztítja az oxidokat és a felszíni csoportokat. Ezért újraaktiválja a diklórozásban vagy a kloraminok, kálium-permanganát, ózon és más oxidálószerek eltávolításában használt szénatomokat. Ez a módszer külön szakaszt érdemel, ezért részletesen leírja az 5.2
Reaktiválás savval.
Ha a szén részecskéi fehér vagy világosszürke színűek, akkor valószínűleg karbonáttal vagy kalcium-hidroxiddal mérgezik vagy blokkolják őket. Ezekben az esetekben a termikus reaktiválás nem képes megszüntetni ezeket a vegyületeket. Ehelyett savas oldatban mossa.
Bármilyen típusú erős sav használható, de a sósav a leggyakoribb. Körülbelül 5 tömeg% oldatot készítünk, és a szenet elöntjük benne. A kalcium-sók oldódási folyamata lassú. A pontos idő attól függően változik, hogy mennyire mérgezett a szén, de 10 és 40 óra közötti lehet. A nagyobb sebesség elérése érdekében az oldatot 60-70 ° C-ra melegítjük. Ezzel az idő néhány órára csökkenthető.
Az újraaktiválás befejezése után a szénnek vissza kellett volna térnie a fekete színére. Ez nem észrevehető, amíg a szén nedves, ezért egy kis mintát kell venni, és égőben - vagy öngyújtóval - szárítani.
Reaktiválás a vizes oldat pH-jának megváltoztatásával.
Amikor egy adott adszorbát retenciós képessége a pH-értéktől függ, akkor ezt a körülményt felhasználhatjuk annak deszorbálására, így regenerálva a szenet. Például a fenol viszonylag nagy mennyiségben adszorbeálódik alacsony pH-érték mellett, és éppen ellenkezőleg magas pH-érték mellett. Ezért, ha az ezzel a vegyülettel telített CAG-ot 4% -os szódaoldattal mossuk, akkor annak jó százalékát fel lehet oldani.
Ezt a módszert a víztisztító iparban nem lehet alkalmazni, mivel a CAG által általában visszatartott szennyező anyagok többségére nem alkalmazható. Használata nagyon specifikus eljárásokra redukálódik, amelyek során a szén egyetlen vegyületet, például fenolt adszorbeál.
Biológiai reaktiváció.
A CA biológiai reaktivációja a vízkezelés során következik be, mivel, mint már leírták, a szén felszínén kialakuló baktériumok az adszorbeált biológiailag lebontható anyagokkal táplálkoznak. Ez az előny CA-ban is elérhető, miután eltávolították az adszorpciós folyamatból. Ehhez a szenet egy oszlopba helyezik, amelyen keresztül levegőztetett és tápanyagokban gazdag oldatot keringtetnek, kibővített ágyként. Ezt a módszert a szennyvízkezelés területén találták meg, 96 óra alatt 80% -os regenerálódást értek el. Használata azonban eddig nem gyakori.
Termikus reaktiválás és nyereségessé tétele.
A termikus reaktiválás abból áll, hogy az elhasználódott szénből adszorbátumok kerülnek eltávolításra egy kemence segítségével, amely megegyezik az AC termikus aktiválásához használt, de alacsonyabb hőmérsékleten és alacsonyabb vízgőz-koncentrációval. Minél kevésbé közelíti meg a folyamat azokat a feltételeket, amelyekben az azonos alapanyagból előállított szén aktiválódik, annál kevesebb szén veszik el oxidációval.