等离子体技术在活性炭再生中的应用

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-10-10

活性炭表面分布着许多10－6～1mm的孔隙，这些孔隙使活性炭具有极大的比表面积，分子之间的相互吸引力能使有机物被吸附在活性炭表面上，而活性炭表面除了含碳之外，还含有少量官能团形式的氧和氢(—OH、—COOH等)，这些官能团能与有机污染物质发生化学反应，生成的物质会聚集在活性炭表面。因此活性炭在具有物理吸附功能的同时还兼具化学吸附的功能。物理吸附能对小于其孔径的有机物进行吸附，化学吸附能与大多数有机物反应(酚类、苯类等)，但其吸附能力也是有一定限度的，作为富集有机污染物的载体，活性炭在达到吸附饱和后，则会失去吸附活性，从而形成固废，并可能产生二次污染，因此，无论从经济角度还是环境角度，都有必要对活性炭进行再生处理。

活性炭的再生过程就是将富集在活性炭上的有机物从活性炭表面脱离，相当于活性炭吸附的一个逆向过程。传统的再生方法主要有热再生法、化学溶剂再生法和生物再生法等。热再生法再生活性炭的过程中的炭损失较大，且高温会导致活性炭的吸附能力下降。通过化学溶剂再生得到的活性炭的吸附效率不高，只能再生部分活性炭，且容易引起活性炭的微孔堵塞。生物法再生活性炭的时间较长，且对水质要求较高。而在活性炭再生的新兴技术中，等离子体再生技术成为近年来国内外研究的一大热点。

等离子体再生活性炭机理

等离子体是除固、液、气之外物质的第四种形态，其导电性能良好，在高能电场中自由粒子被加速获得高额能量，从而形成高能电子，高能电子能够使废水中的大部分分子发生电离、解离、激发和辐射复合等，从而产生H2O2、O3、·O和·OH等大量的等离子体。这些等离子体主要由正负离子、激发态的原子、电子和强氧化性自由基等组成，作用于有机物上会使C—C、C=C和C≡C以及其他不饱和键发生断键，使大分子变成小分子，并逐步被氧化分解成H2O和CO2。富集在活性炭表面的有机物质被氧化分解后，活性炭表面的吸附点位恢复，活性炭得以再生。活性炭在经等离子体再生后，其表面含氧官能团的数量会有所增加，可以在一定程度上提高它的吸附性能。

吸附饱和的活性炭已被视为危险废弃物，废活性炭既污染环境，又浪费资源，进行活性炭再生，使其得到重复利用，是对资源与环境的极大保护。在对等离子体再生活性炭技术的相关研究中，使用高压脉冲放电和介质阻挡放电的方式来产生等离子体，在小规模的活性炭再生实验中，能够得到较高再生效率的活性炭，并且对环境几乎没有危害，但在处理大量废活性炭时，等离子体技术需要消耗极大的能量，单位能量能够再生的活性炭很少，其能量利用率不高。等离子体在处理被活性炭吸附的有机污染物时，也会对活性炭表面进行“攻击”，有可能会破坏活性炭的结构，从而导致活性炭的吸附能力受损。