Bei der Nutzung kann Aktivkohle gesättigt werden und verliert ihre Adsorptionsfähigkeit. Die Kohle kann mehrfach verwendet werden, bevor sie ersetzt werden muss.
Die Regeneration von Aktivkohle ist die effektivste Möglichkeit, die Lebensdauer Ihrer Aktivkohle zu verlängern. Mit dieser Methode sparen Sie auf lange Sicht nicht nur Geld, sondern verringern auch Ihren CO2-Fußabdruck. Indem Sie weniger neuen Kohlenstoff verwenden, tragen Sie zu einem grüneren Planeten bei.
Was ist Aktivkohle-Regeneration?
Die Regeneration kann zur Reinigung einer verunreinigten Aktivkohle und zur Verlängerung der Lebensdauer der Aktivkohle eingesetzt werden. Die Aktivkohle-Regeneration ist ein Prozess, bei dem adsorbierte Materialien aus der Aktivkohle entfernt werden, ohne die ursprüngliche Struktur der Kohle zu zerstören.
Bevor Sie sich für die Regenerationsmethode mit Aktivkohle entscheiden, ist es wichtig, sich über das behandelte Objekt und den Umfang der Behandlung im Klaren zu sein.
Die Basis der Aktivkohle-Regeneration ist wie folgt:
- Aktivkohle Externe Erwärmung zur Erhöhung der Temperatur, um die Gleichgewichtsbedingungen zu verändern, da die Menge der adsorbierten Masse abnimmt – mit steigender Temperatur, wodurch die adsorbierte Masse desorbiert wird.
- Veränderung der chemischen Eigenschaften des Adsorbats.
- Dies ist eine übliche Methode zum Entfernen eines Adsorbats von einer Oberfläche. Das Adsorbat wird mit einem Lösungsmittel extrahiert, das eine starke Affinität dazu aufweist. Dies kann durch Waschen der Oberfläche mit dem Lösungsmittel oder durch Überleiten des Lösungsmittels über die Oberfläche erfolgen.
- Eine Möglichkeit, gebrauchte Aktivkohle zu regenerieren, besteht darin, das Adsorbat durch einen Stoff zu ersetzen, der eine hohe Affinität zur Kohle aufweist. Nach der Desorption des Ersatzstoffes kann die Aktivkohle regeneriert werden. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, um die Lebensdauer des Kohlenstoffs zu verlängern.
- Um die Konzentration (oder den Druck) des gelösten Stoffes im Lösungsmittel zu senken, kann man verschiedene Methoden wie Verdampfung, Destillation oder Extraktion anwenden. Dadurch wird das Adsorbat von der Oberfläche des Adsorbens desorbiert und die Konzentration des gelösten Stoffes in der Lösung verringert.
- Organisches Material kann durch Zersetzung oder Oxidation von Oberflächen entfernt werden. Zersetzung ist die Zerlegung organischer Stoffe in kleinere Stücke, während Oxidation die chemische Reaktion organischer Stoffe mit Sauerstoff ist. Beide Verfahren können verwendet werden, um organische Stoffe von Aktivkohleoberflächen zu entfernen.
Regenerationsmethoden von Aktivkohle
Es gibt verschiedene Regenerationsmethoden für Aktivkohle, wie thermische Regenerationsmethode, biologische Regenerationsmethode, Nassoxidationsmethode, Lösungsmittelregenerationsmethode, elektrochemische Regenerationsmethode, katalytische Nassoxidationsmethode usw. Jede Regenerationsmethode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, daher die Wahl Die Wahl einer Regenerationsmethode für Aktivkohle sollte sich an der konkreten Situation orientieren. Wenn die Aktivkohle stark verunreinigt ist, muss sie möglicherweise häufiger regeneriert werden, sodass eine weniger zeitaufwändige und effektivere Regenerationsmethode vorzuziehen wäre.
Methode der thermischen Regeneration
Die thermische Regenerationsmethode ist eine der ausgereiftesten Aktivkohle-Regenerationsmethoden in der Branche. Der Hauptvorteil dieser Methode ist ihre Einfachheit und geringe Kosten. Allerdings ist es auch eine der energieintensivsten Methoden und kann möglicherweise die Aktivkohle beschädigen.
Die Trocknungsstufe besteht darin, die Feuchtigkeit in der Aktivkohle durch Erhitzen zu entfernen, und die Hochtemperatur-Karbonisierungsstufe besteht darin, die getrocknete Aktivkohle auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen, um die organische Substanz zu zersetzen und die Oberfläche der Aktivkohle poröser zu machen. Die Aktivierungsstufe besteht darin, ein Oxidationsmittel zu verwenden, um die Oberfläche der bei hoher Temperatur karbonisierten Aktivkohle weiter zu oxidieren, so dass die spezifische Oberfläche der Aktivkohle größer und die Adsorptionskapazität stärker wird.
In der Trocknungsstufe der Aktivkohleproduktion werden vor allem die flüchtigen Bestandteile entfernt. Dies geschieht durch Erhitzen der Aktivkohle auf eine Temperatur von rund 600 Grad Celsius. Dadurch werden Wasser, Sauerstoff und andere flüchtige Bestandteile entfernt, der Kohlenstoff bleibt zurück.
Die Hochtemperaturkarbonisierungsstufe ist ein wichtiger Teil des Aktivkohleproduktionsprozesses. In dieser Phase siedet ein Teil der an der Aktivkohle adsorbierten organischen Substanz, verdampft und desorbiert, während die restlichen Bestandteile in den Poren der Aktivkohle verbleiben und als Fixkohle dienen. Um eine Oxidation der Aktivkohle zu vermeiden, wird der Prozess üblicherweise unter Vakuum oder inerter Atmosphäre durchgeführt.
Dies ist der Schlüssel zum gesamten Regenerationsprozess. In der nächsten Aktivierungsstufe werden CO2, CO, H2 oder Wasserdampf in den Reaktor eingeleitet, um die Mikroporen der Aktivkohle zu reinigen und ihre Adsorptionsleistung wiederherzustellen.
Bei der thermischen Regeneration handelt es sich um eine Methode zur Rückgewinnung von Abwärme, bei der Hochtemperatur-Abwärme genutzt wird, um ein Adsorptionsmittel für die weitere Verwendung zu regenerieren. Der thermische Regenerationsprozess erfordert typischerweise zusätzliche Energie zum Heizen, was zu erhöhten Investitions- und Betriebskosten führen kann. Das Verfahren bietet jedoch die Vorteile einer hohen Regenerationseffizienz und einer breiten Anwendbarkeit.
Die in diesem Prozess verwendete Ausrüstung ist der elektrische Aktivkohle-Regenerationsofen und der gasbefeuerte Aktivkohle-Regenerationsofen. Bei diesem Verfahren werden hohe Temperaturen eingesetzt, um die Verunreinigungen aus der Aktivkohle zu entfernen.
Biologische Regenerationsmethode
Bei dieser Methode werden domestizierte Bakterien verwendet, um die an der Aktivkohle adsorbierten organischen Stoffe aufzulösen und sie weiter zu verdauen und in H2O und CO2 zu zersetzen. Die Reaktivierung von Altkohle nach dieser Methode wird als biologische Aktivkohle-Regenerationsmethode bezeichnet. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie den Zweck der Regeneration von Aktivkohle erreichen und gleichzeitig die Kosten für die Abfallentsorgung senken kann.
Die Porengröße von Aktivkohle ist sehr klein, meist nur wenige Nanometer. Dies bedeutet, dass Mikroorganismen nicht in die Poren eindringen können und es während des Regenerationsprozesses zu einer Zellautolyse (Selbstzerstörung der Zelle) kommt. Enzyme strömen in den extrazellulären Raum, und Aktivkohle hat eine Adsorptionswirkung auf Enzyme und bildet ein enzymatisches Zentrum auf der Oberfläche des Kohlenstoffs. Dadurch wird der Schadstoffabbau katalysiert und der Zweck der Regeneration erreicht.
Das biologische Aktivkohleverfahren ist einfach und leicht umzusetzen, mit geringen Investitions- und Betriebskosten. Allerdings dauert es lange und wird stark von der Wasserqualität und -temperatur beeinflusst.
Nassoxidations-Regenerationsmethode
Die Nassoxidations-Regenerationsmethode ist eine beliebte Wahl für die Aktivkohle-Regeneration. Unter hoher Temperatur und hohem Druck wird Sauerstoff oder Luft verwendet, um die an der Aktivkohle adsorbierten organischen Stoffe zu oxidieren und zu zersetzen. Anschließend wird die Aktivkohle aus dem Reaktor entnommen und gewaschen. Die organische Substanz wird vollständig zersetzt und die Aktivkohle wird zurück zur Adsorptionseinheit geleitet. Der gesamte Prozess wird in einem Zyklus abgeschlossen.
Die besten Regenerationsbedingungen von Aktivkohle sind wie folgt: Regenerationstemperatur 230 °C, Regenerationszeit 1 h, Sauerstoffanreicherung PO 20,6 MPa, Kohlenstoffzugabe 15 g, Wasserzugabe 300 ml. Die Regenerationseffizienz erreichte 45 ± 5 %, und nach 5 Regenerationszyklen verringerte sich die Regenerationseffizienz nur um 3 %.
Die teilweise Oxidation der Mikroporen der Aktivkohleoberfläche ist der Hauptgrund für die Abnahme der Regenerationseffizienz. Die Regenerationseffizienz von Aktivkohle nimmt ab, wenn der Kohlenstoff teilweise oxidiert wird. Der Hauptgrund für die teilweise Oxidation von Aktivkohle ist die Anwesenheit von Sauerstoff in der Regenerationsatmosphäre.
Methode zur Lösungsmittelregeneration
Bei der Regenerationsmethode mit Lösungsmittelaktivkohle handelt es sich um einen Prozess, bei dem das Adsorptionsgleichgewicht durch Änderung der Temperatur, des pH-Werts des Lösungsmittels und anderer Bedingungen unterbrochen wird, um das adsorbierte Material von der Aktivkohle zu desorbieren. Dieses Verfahren nutzt das Phasengleichgewicht zwischen Aktivkohle, Lösungsmittel und adsorbiertem Material zu seinem Vorteil. Durch Änderung der Temperatur und des pH-Wertes des Lösungsmittels wird das adsorbierte Material gezwungen, die Aktivkohle zu verlassen und im Lösungsmittel gesammelt zu werden.
Die Vorteile der Regenerationsmethode mit Lösungsmittelaktivkohle bestehen darin, dass das Regenerationssemester kurz ist, die Adsorptionseffizienz hoch ist und keine Sekundärverschmutzung entsteht. Die Hauptnachteile bestehen darin, dass die Regenerationskosten hoch sind, der Prozess komplex ist und die Gesamtkosten für die Wasseraufbereitung steigen.
Die Regenerationsmethode mit Lösungsmittelaktivkohle eignet sich besser für die reversible Adsorption, beispielsweise die Adsorption von organischem Abwasser mit hoher Konzentration und niedrigem Siedepunkt. Es ist gezielter, oft kann ein Lösungsmittel nur bestimmte Schadstoffe desorbieren, während der Wasseraufbereitungsprozess ein breites Spektrum an Schadstoffen umfasst und variabel ist, so dass die Anwendung eines bestimmten Lösungsmittels eng begrenzt ist.
Elektrochemische Regenerationsmethode
Die elektrochemische Aktivkohle-Regenerationsmethode ist eine neue Art der Aktivkohle-Regenerationstechnologie. Bei dieser Methode wird Aktivkohle zwischen zwei Hauptelektroden gefüllt und dem Elektrolyten ein elektrisches Gleichfeld hinzugefügt. Unter der Wirkung der elektrochemischen Oxidation und Reduktion wird die an der Aktivkohle adsorbierte organische Substanz abgebaut oder zersetzt und die Aktivkohle wird regeneriert. Der Vorteil dieser Regenerationsmethode besteht darin, dass sie in kurzer Zeit durchgeführt werden kann und die Nutzungseffizienz von Aktivkohle verbessert wird. Diese Methode ist zudem umweltfreundlicher als andere Regenerationsmethoden, da keine schädlichen Nebenprodukte entstehen.
Die Aktivkohle wird unter der Wirkung eines elektrischen Feldes polarisiert, wobei ein Ende als Anode und das andere Ende als Kathode dient und so eine mikroelektrolytische Zelle entsteht.
Das elektrochemische Aktivkohle-Regenerationsverfahren ist einfach zu bedienen, weist einen hohen Wirkungsgrad und einen geringen Energieverbrauch auf, und sein Behandlungsgegenstand unterliegt weniger Einschränkungen, und wenn der Behandlungsprozess perfekt ist, kann eine Sekundärverschmutzung vermieden werden.
Katalytische Nassoxidationsmethode
Das traditionelle Nassoxidationsverfahren zur Regeneration von Aktivkohle hat einen relativ geringen Wirkungsgrad, aber einen hohen Energieverbrauch. Der Hauptgrund für die geringe Regenerationseffizienz ist die Regenerationstemperatur. Eine Erhöhung der Regenerationstemperatur erhöht jedoch auch die Oberflächenoxidation der Aktivkohle und verringert somit die Regenerationseffizienz.
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