Индекс на съдържанието

гранулиран

Реактивиране на гранулиран активен въглен.

Основният механизъм, чрез който органичните замърсители се задържат на повърхността на CAG (гранулиран активен въглен), е физическата адсорбция и като такава тя е обратима. Теорията на адсорбцията показва, че чрез промяна на условията, в които се намира въглеродът, може да се постигне десорбция или отделяне на задържаните адсорбати, оставяйки повърхността им свободна.

Десорбцията обаче може да бъде много бавна и може да не възстанови целия или по-голямата част от първоначалния капацитет на въглищата. От друга страна, хемосорбцията не е обратима, така че молекулите, задържани от този друг механизъм, няма да бъдат освободени. И накрая, има неорганични молекули, които не са адсорбирани, но се отлагат на повърхността на въглерода и чието елиминиране няма да отговори на методите за десорбция на физически адсорбираните молекули.

За щастие графитната структура на активен въглен прави това твърдо вещество много стабилно при много различни условия. Устоява на високи температури, както и на внезапни промени в същите, твърд е и устойчив на абразия, не се влияе от киселини, основи или много различни разтворители, въпреки че реагира със силни окислители. Въз основа на тези свойства съществуват така наречените методи за „реактивиране“ или „регенерация“, с които могат да бъдат отстранени различни видове адсорбати и органични и неорганични вещества, отложени на повърхността на въглерода. В зависимост от въпросния адсорбат или замърсител ще трябва да бъде избран подходящият метод.

Активен въглен, който се отстранява от процеса, в който е бил използван, се нарича „отработен въглен“, независимо дали е изхвърлен или ще бъде реактивиран.

Когато CAG ще бъде активиран отново, препоръчително е неговата поддържаща система да бъде направена от дюзи, а не от чакъл или пясък, за да се предотврати смесването на въглищата с определено количество частици от споменатите материали.

Видове реактивиране на въглища.

Реактивиране с пара.

Състои се от циркулираща водна пара през въглищното легло, без да се оставя да се кондензира, както в случая на дезинфекция с пара. По този начин органичните молекули се десорбират с летливост, по-малка или приблизително равна на тази на водата - т.е. с температура на кипене под 100 ° C на морското равнище - и която е била задържана чрез физическа адсорбция.

Това е широко използван метод за възстановяване на разтворители във въздушни течения, тъй като отделените молекули поддържат първоначалната си структура. Както е споменато в раздел 1.7, въглищата преминават през редуващи се адсорбционно-десорбционни цикли. В първата разтворителят се задържа, докато въглеродът се насити. Във втория разтворителят се десорбира и сместа от него и водните пари се отделят чрез декантиране или дестилация.

В случай на пречистване на водата, реактивирането с пара може да бъде практично в случай, че замърсителят се състои основно от мирис или съединения с ниско молекулно тегло и следователно летливи. Това не е ефективен метод в случай на въглища, които са били използвани за дехлориране, тъй като повърхностните оксиди, генерирани в този процес, са силно свързани.

Колкото по-високо е налягането на използваната пара, толкова по-висока е нейната температура и следователно тя ще може да десорбира по-тежки съединения. Максималното налягане, при което парата се обработва по практичен начин, е 6 Kg/cm2 (абс.), Което съответства на температура от 160 ° C.

Реактивиране с горещи газове.

Той е същият като предишния, но се използват газове от горенето. В случай на някои научни изследвания на лабораторно ниво, при които се изисква да се активира отново без намесата на окислителния газ, десорбцията се извършва с помощта на инертен газ, който се нагрява индиректно. По-бърз или по-ефективен резултат може да се постигне и чрез вакуум.

Термично реактивиране.

Това е най-широко използваният метод, тъй като елиминира практически всички органични замърсители, задържани чрез физическа или химическа адсорбция. Той също така премахва някои неорганични съединения и унищожава оксидите и повърхностните групи. Следователно, той реактивира въглеродните атоми, използвани за дехлориране или за отстраняване на хлорамини, калиев перманганат, озон и други окислители. Този метод заслужава специален раздел, така че е описан подробно в раздел 5.2

Реактивиране с киселина.

Когато частиците въглен са бели до светлосиви на цвят, те най-вероятно са отровени или блокирани с карбонат или калциев хидроксид. В тези случаи термичното реактивиране не успява да елиминира тези съединения. Вместо това, измиването в киселинен разтвор прави.

Може да се използва всякакъв вид силна киселина, но солната е най-често срещаната. Приготвя се разтвор от около 5 тегловни% и въглищата се заливат в него. Процесът на разтваряне на калциевите соли е бавен. Точното време варира в зависимост от това колко отровен е въгленът, но може да бъде от 10 до 40 часа. За да се постигне по-голяма скорост в процеса, разтворът се загрява до 60-70ºC. С това времето може да бъде намалено до няколко часа.

След като реактивирането приключи, въгленът трябваше да се върне в черния си цвят. Това не се забелязва, докато въгленът е мокър, така че трябва да се вземе малка проба и да се изсуши в горелка или със запалка.

Реактивиране чрез промяна на рН във воден разтвор.

Когато капацитетът на задържане на специфичен адсорбат зависи от стойността на рН, това състояние може да се използва за неговото десорбиране, като по този начин се регенерира въглеродът. Например, фенолът се адсорбира в относително високи количества при ниски стойности на рН и точно обратното при високи стойности на рН. Следователно, ако CAG, наситен с това съединение, се измие с 4% разтвор на сода, е възможно да се разтвори добър процент от него.

Този метод няма приложение в пречиствателната промишленост, тъй като не е приложим за повечето замърсители, които обикновено се задържат от CAG. Използването му се свежда до много специфични процеси, при които въглеродът адсорбира едно съединение, като фенол.

Биологично реактивиране.

Биологичното реактивиране на CA се случва при пречистването на водата, тъй като, както е описано, бактериите, които се развиват на повърхността на въглищата, се хранят с адсорбираната биоразградима материя. Тази полза може да бъде постигната и в CA, след като бъде премахната от процеса на адсорбция. За това въглищата се поставят в колона, през която се рециркулира аериран и богат на хранителни вещества разтвор като разширено легло. Този метод намери приложение в областта на пречистването на отпадъчни води, постигайки 80% регенерация за 96 часа. Засега обаче използването му не е често.

Термично реактивиране и условия, които да го направят печеливш.

Термичното реактивиране се състои от отстраняване на адсорбатите от отработен въглерод с помощта на пещ, равна на тази, използвана за термично активиране с променлив ток, но при по-ниска температура и с по-ниска концентрация на водна пара. Колкото по-малко процесът се доближава до условията, при които се активира въглерод, произведен от една и съща суровина, толкова по-малко въглерод се губи чрез окисляване.

Газовете, които са резултат от процеса на повторно активиране, могат да съдържат замърсители на въздуха. Най-често използваната технология за избягване на това е доизгаряне, последвано от скрубер. Допълнителната горелка окислява органични съединения, а скруберът задържа твърди частици и разтворими химикали. Обикновено в скрубера се използва вода, но ако се очаква отделянето на киселинни изпарения, използвайте разреден разтвор на сода.

Термичното реактивиране на въглища, които нямат достатъчна твърдост, не е изгодно, тъй като процесът подлага въглищата на поредица от движения и ерозиращи действия - поток на горещи газове и удари - които го разбиват и намаляват размера му. От друга страна, по-малко твърдите въглища са най-реактивни в присъствието на окислителни газове и следователно те се превръщат в CO2 по-лесно.

В реактивиращата пещ последователно се появяват следните явления:

  • На първия етап температурата на въглищата се увеличава, докато достигне тази, която съответства на точката на кипене на водата. По-летливите адсорбати се отделят и водата се изпарява. Колкото по-влажни са въглищата, за да се активират отново, толкова по-голямо количество енергия, пространство в пещта и време се отделят за изпаряване на водата. Ето защо е удобно да се декантира въгленът и, ако е възможно, предварително да се изсуши, преди да се активира отново.

  • Въглищата продължават да се нагряват, докато достигнат температура между 300 и 450ºC. През този период се организират други органични молекули, по-малко летливи от водата.

  • Органичните съединения, които не са десорбирани, започват да се разлагат. Това разлагане се нарича пиролиза и в резултат на това се образува аморфен въглерод, който продължава да се отлага върху графитната повърхност на СА.

  • Температурата продължава да се увеличава и когато надвиши приблизително 500 ° C, аморфният въглерод, получен в резултат на предходния етап, започва да реагира с водните пари, кислорода, моноксида и въглеродния диоксид в газовия поток. В резултат на това се образуват други газообразни молекули водна пара и въглероден окис и диоксид. Графитните плочи, които образуват структурата на СА са по-малко реактивни от аморфните въглеродни атоми и затова те не реагират или че не реагират значително.

Трябва да се отбележи, че е от съществено значение да се поддържа правилното съотношение на водната пара в реактивната газова смес, както и ограничена концентрация на кислород. В противен случай високите температури карат графитния въглерод също да се газифицира. Опитът с гранулиран битумен и активен въглен от кокосова черупка, използван за пречистване на промишлени и битови отпадъчни води, показва, че 8-15% въглерод се губи за цикъл на повторно активиране. Тези загуби включват загубите поради счупване по време на работа и транспортиране. Колкото по-твърди са въглищата, толкова по-малки са загубите.

Обикновено горелките с природен газ или LP се експлоатират с 10 до 20 обемни процента излишен въздух, като се стреми газовете, напускащи пещта, да имат 1 до 2% кислород. По отношение на водните пари атмосферата в реактивната пещ не изисква повече от 30% мол от споменатия елемент. По съображения за разходи трябва да се търси минималното съотношение на впръскана пара/реактивиран въглен.

Действието на водната пара в процеса на повторно активиране е ефективно само при температури над 600 ° C. Следователно, ако мокрите въглища се подават в пещта, парата, генерирана от нагряването, няма ефект върху повторното активиране - в крайна сметка се образува, когато въглищата не достигнат 150 ° C.

За да се възстанови адсорбционната способност на въглищата, се търси на изхода от пещта да има същата привидна плътност, каквато е била, когато е била необработена. Реактивираният въглен може да има повърхност между 90 и 110% спрямо тази на необработения въглерод. Във втория случай това е така, защото условията на процеса надхвърлят реактивирането и създават нови пори.

Когато CAG, отровен с калциев карбонат, трябва да се реактивира термично, важно е да се започне с измиване на въглен с 5% солна киселина при 60 ° C, за да се елиминира това съединение. С други думи, трябва да започнете с реактивация на киселина. Причината за това е, че калциевият карбонат, отложен върху въглищата, които влизат в пещта заедно с него, ще действа като катализатор за реакцията на газификация на графитните въглища. Това води не само до по-високи загуби на променлив ток, но и до увеличаване на порите ви. Тоест, когато някои от графитните плочи реагират, между тези, които остават, има по-големи интервали и следователно получените пори са по-големи. В резултат на това реактивираната CAG ще има предпочитание към по-големи молекули.

Ако въгленът има излишък от соли на натриев хлорид в порите си, добре е да го измиете, преди да го поставите във фурната. Това се дължи на факта, че споменатото съединение образува евтектика с алуминиевия оксид на огнеупорите, който се топи при 760 ° C. С други думи, животът на огнеупорите намалява. За да избегнете този проблем, препоръчително е да измиете въглищата във вода, преди да ги подадете във фурната.

Друг типичен проблем при реактивиращите пещи е образуването на котлен камък, което се дължи на наличието на натриеви и калиеви соли и на внезапни промени в температурата в пещта. Една от най-честите причини за такива промени е промяната в захранващия поток на въглищата към пещта. Когато натрупването се образува, то нараства, докато е необходимо да спрете фурната, за да я премахнете ръчно. Ако пещта е от непрекъснат тип, спирането има много висока цена.

Във връзка с рентабилността на процеса на термично реактивиране, съвременната технология може да направи привлекателно за потребителя инсталирането на собствена пещ, когато потреблението им на въглища е по-голямо от 250 - 500 Kg/ден, стига наблизо да няма производител на AGC. предоставя услугата за активиране.

Въпреки че много производители на CAG предлагат услугата за повторно активиране, последната представлява специалност, тъй като изисква:

  • Настройка на променливите на работата на фурната, която е различна от процеса на активиране.
  • Възможност за значително изменение на времето на престой във фурната. Това е така, защото времето, необходимо за повторно активиране на въглищата, е много различно в зависимост от приложението, което са имали. Например, CAG, използван за пречистване на промишлени отпадъчни води, изисква 4 пъти повече време от този, използван за пречистване на водата.
  • Контрол на производството, за да се избегне смесването между въглища от различни потребители. Ако пещта е от непрекъснат тип, като ротационна или многостепенна, трябва да се обърне специално внимание, тъй като времето за престой в нея е дълго и е трудно да се отдели една партида от друга.
  • Помолете услугата за реактивиране на киселина, за да премахнете калциевия карбонат, ако има такъв.
  • Възможност за скрининг за получаване на размера на частиците, определен от потребителския процес.

Производителите на въглища таксуват услугата за повторно активиране въз основа на теглото на продукта, излизащ от пещта, а цената обикновено е 30-50% от цената на необработените въглища. Приема се минимално количество, което обикновено е по-голямо от 3 - 10 тона. Товарът не е включен, така че разстоянието между инсталацията на потребителя и инсталацията за реактивиране може да е фактор, който прави операцията печеливша или не.

Понастоящем екологичните разпоредби в много страни не позволяват изхвърлянето на отработени въглища с твърди битови отпадъци. Обикновено трябва да се плаща по-висока цена на компаниите, които събират и получават неопасни промишлени твърди отпадъци, така че този фактор трябва да бъде взет предвид при анализа на разходите.

Технически и законови изисквания за термично реактивиране на гранулиран активен въглен (AGC), когато той се счита за опасен отпадък.

В онези страни, които имат разширено законодателство по въпросите на околната среда, има разпоредби, които определят кои материали се считат за опасни отпадъци. Те трябва да бъдат третирани по специален начин или трябва да бъдат изпратени в затвори, които имат техническите елементи, които гарантират, че няма да замърсяват околната среда.

Отпадъците могат да се считат за опасни според различни критерии, като: корозия, реактивност, експлозивност, токсичност, запалимост или биологична активност. Изчерпаните въглища ще бъдат определени като опасни, в зависимост от количеството и вида на замърсителите, които е задържал.

Има стандартизирани тестове, с които се анализират различните опасни характеристики. В случай, че някой от тях доведе до това, че въглищата се считат за опасни отпадъци, те не могат да бъдат активирани отново или изпратени за повторно активиране, освен ако компанията, която ще извърши обработката, няма разрешенията да я извърши.

Тези разрешения се предоставят, когато се докаже, че съоръженията и техническият персонал са налице, както и методологията, която осигурява подходящо третиране на отпадъците.

В случай на изчерпани въглища, считани за опасни и за които трябва да се приложи методът на термично реактивиране, в Съединените щати. Необходимо е форсажът да работи при температура между 1000 и 1100ºC и газовете да имат време на престой в него поне 2 секунди.

Измиващата кула също се изисква, както и докладът от анализа, с който може да се докаже, че по време на повторното активиране не се генерират опасни емисии. И накрая, трябва да се покаже, че въглеродът е свободен от това, което го е направило опасен преди третирането.

Регламентите за опасните отпадъци обикновено са строги по отношение на докладите и разрешителните, които се изискват както от потребителя или производителя на отпадъците, така и от фирмите, които ги транспортират, тези, които ги обработват, или тези, които ги ограничават. Освен всичко друго, властите са скрупульозни относно крайната дестинация на обработвания материал. В случая на CAG ще е необходимо да се информира крайната дестинация, която ще има, и че в повечето случаи тя ще бъде ограничена до същото приложение, което е имало първоначално.