Was ist Aktivkohle?
Aktivkohle, auch Aktivkohle genannt, ist eine Form von Kohlenstoff, der so verarbeitet wurde, dass er eine große Oberfläche und eine hohe Porenstruktur aufweist. Es besteht aus einer Vielzahl von Materialien, darunter Holz, Kohle und Kokosnussschalen, die karbonisiert und dann mit einem Oxidationsmittel wie Dampf oder Luft behandelt werden, um die Oberfläche und Porosität zu vergrößern.
Aktivkohle hat eine hochporöse Struktur mit vielen kleinen, miteinander verbundenen Poren, die ihr eine große Oberfläche verleihen. Dadurch kann es ein breites Spektrum an Verunreinigungen und Verunreinigungen aus Gasen und Flüssigkeiten adsorbieren bzw. anziehen und zurückhalten. Es wird häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, einschließlich der Wasserreinigung, Luftreinigung und der Entfernung von Verunreinigungen aus industriellen Prozessströmen.
Aktivkohle ist ein hochwirksames Adsorptionsmittel und wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter in der Chemie-, Pharma-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie der Umweltindustrie. Es wird auch in Verbraucherprodukten wie Wasserfiltern und Luftreinigern verwendet.
Warum Aktivkohle-Regeneration
Bei der Regeneration von Aktivkohle handelt es sich um den Prozess der Wiederherstellung der Adsorptionsfähigkeit verbrauchter oder verbrauchter Aktivkohle. Aktivkohle wird mit der Zeit weniger effektiv bei der Adsorption von Verunreinigungen, da sie mit Verunreinigungen gesättigt ist. In diesem Fall muss die Aktivkohle regeneriert werden, um ihre Adsorptionskapazität wiederherzustellen.
Es gibt mehrere Gründe, warum eine Aktivkohle-Regeneration notwendig ist:
- Kosten: Die Regenerierung gebrauchter Aktivkohle ist im Allgemeinen günstiger als der Kauf neuer Aktivkohle und daher eine kostengünstige Option.
- Nachhaltigkeit: Die Regenerierung gebrauchter Aktivkohle statt deren Entsorgung und der Kauf neuer Aktivkohle trägt dazu bei, Abfall zu reduzieren und Ressourcen zu schonen.
- Leistung: Durch die Regenerierung verbrauchter Aktivkohle kann ihre Adsorptionskapazität wiederhergestellt werden, sodass sie ihre optimale Leistung erbringen kann.
Insgesamt ist die Regeneration von Aktivkohle ein wichtiger Prozess, der dazu beiträgt, die effiziente und kostengünstige Nutzung von Aktivkohle sicherzustellen und gleichzeitig Nachhaltigkeit und optimale Leistung zu fördern.
Gängige Methoden zur Regeneration von Aktivkohle
Es gibt mehrere gängige Methoden zur Regeneration von Aktivkohle:
Thermische Regeneration mit Aktivkohle
Das thermische Regenerationsverfahren lässt sich grundsätzlich in drei Stufen unterteilen, wobei die erste Stufe die Trocknung der gesättigten Aktivkohle ist. Die verwendete Aktivkohle enthält einen großen Wasseranteil, der etwa 50 % beträgt. In der Trocknungsphase werden das Wasser in den Poren und die niedrigsiedenden organischen Stoffe durch Erhitzen verdampft.
Als nächstes folgt die Karbonisierungsstufe des adsorbierten Materials. Die Temperatur dieser Stufe liegt innerhalb von 350°C. Der Zweck dieser Stufe besteht darin, die flüchtigen Substanzen in den Poren der Aktivkohle und die organischen Substanzen mit hohem Siedepunkt zu karbonisieren, und die organischen Substanzen mit hohem Siedepunkt werden in den Poren der Aktivkohle zersetzt und verkohlt.
Abschließend wird die Aktivkohle aktiviert. In dieser Stufe liegt die Temperatur zwischen 800 und 1000 °C und der in der vorherigen Stufe verbleibende Kohlenstoff wird durch Kohlendioxid und Wasserdampf oxidiert, um ihn zu zersetzen. Einige Wissenschaftler nutzten diese Methode zur Regeneration der gebrauchten Aktivkohle eines Pharmaunternehmens und verbesserten das Verfahren, um die besten Bedingungen zu erreichen. Dabei zeigte sich, dass die Ausbeute an regenerierter Aktivkohle 86,9 % und die Entfärbungsrate 99,94 % erreichen konnte.
Die thermische Regenerationsmethode bietet die Vorteile einer kurzen Prozesszeit, einer hohen Regenerationsrate und der fehlenden Möglichkeit der vorherigen Verwendung von Abfallaktivkohle. Die thermische Regenerationsmethode bietet die Vorteile einer kurzen Prozesszeit, einer hohen Regenerationsrate, keiner Selektivität für die vorherige Verwendung von Abfallaktivkohle, einer universellen Nutzung der Aktivkohlerückgewinnung für verschiedene Anwendungen und keiner Abfallflüssigkeit, die während des Regenerationsprozesses entsteht. Beim Regenerationsprozess entsteht keine Abfallflüssigkeit. Die Hauptverschmutzung ist die Abgasverschmutzung.
Der elektrische Aktivkohle-Regenerationsofen ist die Hauptausrüstung für die thermische Regeneration von Aktivkohle.
Lösungsmittelregeneration
Das Grundprinzip der Lösungsmittelregenerationsmethode besteht darin, die Gleichgewichtsbeziehung zwischen Aktivkohle, Adsorptionsmittel und Lösungsmittel zu durchbrechen, hauptsächlich durch Änderung des pH-Werts, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit im Lösungsmittel, so dass die ursprüngliche Phasengleichgewichtsbeziehung durchbrochen wird und das Adsorptionsmittel aus dem Lösungsmittel desorbiert wird Aktivkohle.
Das Lösungsmittelregenerationsverfahren kann entsprechend den verschiedenen verwendeten Lösungsmitteln in ein anorganisches Lösungsmittelregenerationsverfahren und ein organisches Lösungsmittelregenerationsverfahren unterteilt werden, was hauptsächlich durch die folgenden Methoden realisiert werden kann: Änderung der Art des Adsorptionsmittels durch die Wechselwirkung zwischen dem Lösungsmittel und dem Adsorptionsmittel; Verwendung eines Lösungsmittels, dessen Affinität zum Adsorbens größer ist als die Affinität der Aktivkohle zum Adsorbens. Das Sorbens wird mit einem Lösungsmittel extrahiert, das eine größere Affinität zum Sorbens als die Aktivkohle aufweist.
Bei der Lösungsmittelregenerationstechnik entstehen hauptsächlich anorganische saure oder alkalische Abfallströme und organische Abfallströme, deren anorganische Abfallströme durch Neutralisation behandelt werden können.
biologische Regeneration
Die Bioregeneration hat eine lange Geschichte und wird seit den 1970er Jahren in mehreren traditionellen Bereichen eingesetzt. Die biologische Regenerationsmethode wird seit den 1970er Jahren in vielen traditionellen Bereichen weit verbreitet eingesetzt.
Die Hauptidee der Bioregeneration besteht darin, Abfallaktivkohle mit kultivierten Bakterienstämmen zu behandeln, die das adsorbierte Material zersetzen und es in Wasser und Kohlendioxid umwandeln, um Abfallaktivkohle zu regenerieren.
Die mikroporöse Struktur von Aktivkohle hat eine kleine Porengröße, die kleinste Porengröße beträgt nur wenige Nanometer, so dass das Bakterium nicht eindringen kann, daher heftet sich das Zellenzym im Mikroorganismus an die Oberfläche des Regenerationsprozesses der Zellautolyse des Mikroorganismus von Aktivkohle, um ein enzymatisches Zentrum zu bilden, so dass das Adsorptionsmittel zersetzt wird und schließlich der Zweck der Regeneration erreicht wird.
Nassoxidations-Regenerationsverfahren und katalytische Nassoxidations-Regenerationsmethode
Die Nassoxidations-Regenerationsmethode wurde ursprünglich hauptsächlich in der Abwasserbehandlung eingesetzt, wo Luft oder reiner Sauerstoff eingeführt wird, um das adsorbierte Material in der flüssigen Phase zu oxidieren. Die Nassoxidations-Regenerationsmethode wurde ursprünglich auf die Abwasserbehandlung angewendet, indem Luft oder reiner Sauerstoff eingeführt wurde, um das adsorbierte Material in der verbrauchten Aktivkohle in der flüssigen Phase zu oxidieren und zu zersetzen.
Die Nassoxidationsregeneration wird bei hoher Temperatur und hohem Druck durchgeführt und ist im Allgemeinen in zwei Stufen unterteilt, nämlich die Stufe der Sauerstoffübertragungskontrolle und die Stufe der Reaktionskinetikkontrolle.
Das katalytische Nassoxidations-Regenerationsverfahren verbessert hingegen die Regenerationseffizienz und reduziert den Energieverbrauch des Nassoxidations-Regenerationsverfahrens durch Zugabe eines Katalysators.
Der Nassoxidationsregenerationsprozess von Kupferkatalysatoren, die durch Imprägnierung mit inhomogener katalytischer Abfallaktivkohle hergestellt werden, kann die Regenerationseffizienz um 10 % verbessern und die Regenerationszeit um 10 % im Vergleich zum unkatalysierten Prozess verkürzen.
Bei dieser Methode kommt es zu einer Verschmutzung durch Staub und feste Abfälle, da für diese festen Abfälle ein integriertes Management der Erzeugung, Sammlung und Lagerung implementiert werden muss und die dabei erzeugten gefährlichen Abfälle an die entsprechenden qualifizierten Stellen übergeben werden können. Die dabei erzeugten gefährlichen Abfälle können zur Behandlung an qualifizierte Einheiten übergeben werden.
Elektrochemische Regeneration
Es gibt zwei Hauptverfahrenswege für die elektrochemische Regeneration. Der Unterschied zwischen beiden liegt im verwendeten Reaktor. Einer ist ein intermittierender Rührkesselreaktor und der andere ist ein elektrochemischer Festbettreaktor.
Bei der elektrochemischen Regeneration handelt es sich nicht um ein einfaches zweidimensionales Elektrodensystem, sondern um ein dreidimensionales repolarisiertes Elektrodensystem. Unter der Wirkung eines externen elektrischen Feldes wird die Aktivkohle repolarisiert, wodurch eine große Anzahl von Mikroelektrolysezellen entsteht und die an dieser repolarisierten Aktivkohle adsorbierten Partikel Redoxreaktionen durchlaufen.
Aufgrund der großen Anzahl an Mikroelektrolysezellen kann eine hohe Regenerationseffizienz erreicht werden. Mit der elektrochemischen Regenerationsmethode können Regenerationseffizienzen von über 90 % erreicht werden.
Der potenzielle Schadstoff dieser Methode ist das Austreten oder Austreten von Elektrolyt. Der Elektrolyt wird im Allgemeinen als saures oder alkalisches Medium ausgewählt, sodass die entsprechende alkalische Lösung oder saure Lösung ausgewählt werden kann, um den Elektrolyten zu neutralisieren und zu behandeln, wenn er behandelt und dann zur anschließenden Behandlung in eine Einheit mit entsprechender Qualifikation für die Abwasserbehandlung eingeleitet wird.
Verfahren zur Regeneration durch Mikrowellen-Ultraviolettstrahlung
Bei der Mikrowellen-UV-Strahlungsregenerationsmethode wird UV-Lichtbestrahlung hinzugefügt, um die desorbierte organische Substanz in Disauerstoff, Kohlendioxid und Wasser sowie andere einfache anorganische Substanzen umzuwandeln. Die UV-Lichtbestrahlung kann die Mikrowellenmethode weiter verbessern. Der thermische Effekt der Mikrowellenmethode.
Die Regenerationsrate von mit Natriumnitrobenzolsulfonat adsorbierter Aktivkohle kann bei einer Leistung von 500 W und einem Luftdurchsatz von 0,024 m3/h unter Verwendung von Mikrowellen-UV mehr als 99 % erreichen.
Die Hauptverschmutzung durch die Mikrowellen-UV-Regenerationsmethode ist die Abgasverschmutzung, einschließlich nicht reagiertem Adsorptionsmittel sowie des Kohlendioxids und Wassers nach der Reaktion, die durch Abgasbehandlung behandelt werden können, um die Reaktion von nicht reagiertem Adsorptionsmittel zu wiederholen und das Abgas nach Abschluss zu reinigen Reaktion.
Was man wählen soll
Bei der Auswahl eines Aktivkohle-Regenerationssystems sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen:
- Kosten: Die Kosten des Regenerationsprogramms, einschließlich der anfänglichen Investitionen in die Ausrüstung und der laufenden Betriebskosten, sollten berücksichtigt werden.
- Kapazität: Die Kapazität des Regenerationssystems oder die Menge an Aktivkohle, die es in einem bestimmten Zeitraum regenerieren kann, sollte im Verhältnis zu den Anforderungen der Anlage berücksichtigt werden.
- Effizienz: Die Effizienz des Regenerationssystems oder die Menge an Verunreinigungen und Verunreinigungen, die es aus der Aktivkohle entfernen kann, sollte berücksichtigt werden.
- Umweltauswirkungen: Die Umweltauswirkungen des Regenerationsprogramms, einschließlich aller erzeugten Emissionen oder Abfälle, sollten berücksichtigt werden.
- Regulatorische Anforderungen: Alle regulatorischen Anforderungen oder Standards, die erfüllt werden müssen, sollten bei der Auswahl eines Sanierungsplans berücksichtigt werden.
Insgesamt ist es wichtig, die Kosten, Kapazität, Effizienz, Umweltauswirkungen und behördlichen Anforderungen verschiedener Aktivkohle-Regenerationssysteme sorgfältig abzuwägen, um die beste Option für eine bestimmte Anlage zu ermitteln.
VOR ORT VS. OFFSITE
Die Regeneration von Aktivkohle kann je nach Bedarf und Ressourcen der Anlage, die die Aktivkohle verwendet, entweder vor Ort oder extern durchgeführt werden.
Unter Aktivkohle-Regeneration vor Ort versteht man den Prozess der Regeneration gebrauchter Aktivkohle in der Anlage, in der sie verwendet wird. Dadurch kann die Anlage die Aktivkohle nach Bedarf regenerieren, ohne sie an einen externen Standort transportieren zu müssen. Die Regenerierung vor Ort kann bequemer und kostengünstiger sein, da sie den Zeit- und Kostenaufwand für den Transport reduziert.
Unter der Regeneration von Aktivkohle außerhalb des Standorts versteht man den Prozess der Regeneration gebrauchter Aktivkohle an einem separaten Standort, beispielsweise in einer Regenerationsanlage oder bei einem Drittanbieter. Dies kann erforderlich sein, wenn die Einrichtung nicht über die Ausrüstung oder Ressourcen verfügt, um die Regeneration vor Ort durchzuführen. Die Regeneration außerhalb des Standorts kann aufgrund der zusätzlichen Transportkosten teurer sein, kann jedoch eine gute Option für Anlagen mit einer begrenzten Menge an verbrauchter Aktivkohle sein, die die Kosten für Regenerationsgeräte vor Ort nicht rechtfertigt.
Insgesamt hängt die Entscheidung, die Aktivkohle-Regeneration vor Ort oder außerhalb durchzuführen, von den spezifischen Bedürfnissen und Ressourcen der Anlage ab, die die Aktivkohle verwendet.
ABSCHLUSS
Insgesamt kann die Aktivkohle-Regenerationstechnologie dazu beitragen, Kosten zu senken, die Nachhaltigkeit zu fördern, die Leistung zu verbessern und die Verwendung von Aktivkohle komfortabler zu gestalten.
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