[发明专利]一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工吸附分离和污染物控制技术领域，尤其是涉及一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置。

背景技术

资源是人类生存与发展的命脉。活性炭(Activated Carbon，AC)作为一种传统而现代的人造资源，自从问世100多年以来，被广泛应用于工农业生产的各个方面。目前，在环境保护和工业领域，AC作为吸附剂被大量用于有机污染物的吸附，然而吸附饱和的AC通常被废弃、掩埋或烧掉，造成资源浪费和二次污染。AC的吸附以物理吸附为主，即通过相间转移作用，使污染物质从溶液相转移到固相(AC上)，整个吸附过程不存在有机污染物的降解去除。对于用作难生物降解有机污染物吸附的AC在废弃后，会对环境造成极大的危害。因此，无论是从提高资源利用效率、节约成本的角度，还是从保护环境的角度，通过降解AC吸附的有机污染物质对其进行再生都具有非常重要的意义，对AC进行再生的循环利用也已经成为反映一个国家AC工业水平的重要标志。

AC再生，是指用物理的或化学的方法，在不破坏AC原有结构的前提下，将吸附于AC上的吸附质予以去除，恢复其吸附性能，达到循环使用的目的。目前，国内外用于AC再生的方法包括：热再生法、生物再生法、溶剂再生法、电化学再生法、超临界流体再生法、超声波再生法、微波辐照再生法、(催化)湿式氧化再生法和光催化氧化再生法等，各种再生方法均有其优点和不足之处。如AC的电炉热再生过程具有再生效率高、对吸附质无选择性的优点，但这种再生过程炭损失大，AC再生后机械强度下降，比表面积减小，且所需设备较为复杂，运转费用较高；AC生物再生的设备和工艺简单，但再生速度慢，再生时间长，对AC吸附容量的恢复有限，且不能用于再生吸附了难生物降解有机污染物质的AC；溶剂法再生AC的损耗较小，但再生不彻底，易造成微孔堵塞，多次再生后的AC吸附性能明显降低，且该方法的针对性强，不适用于吸附了种类繁多污染物AC的脱附等等。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种脉冲放电等离子体再生活性炭方法及装置，利用脉冲放电产生的高能电子、紫外光、高活性化学物种等物理、化学综合效应降解吸附于活性炭上的难生物降解有机污染物，实现活性炭的再生。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种脉冲放电等离子体活性炭再生装置，其特征在于，包括脉冲电源、反应器和载气系统；所述反应器包括上盖、外筒体和底座，所述外筒体位于上盖和底座之间，且彼此间连接；所述脉冲电源的输出端与上盖所设高压端接线口相连，所述载气系统的输出端与上盖所设进气口相连；所述外筒体内部从上到下依次设有高压电极、活性炭放置层和地电极。

进一步的，所述高压电极为高压针电极，由固定在橡胶塞内的不锈钢注射器针头组成。

进一步的，所述不锈钢注射器针头为七根12#不锈钢注射器针头，各针头间距为20mm。

进一步的，所述活性炭放置层由有机玻璃圆环和尼龙网粘制而成，且尼龙网位于有机玻璃圆环上面。

进一步的，所述地电极为不锈钢圆板。

进一步的，所述尼龙网和地电极之间的距离为10mm。

进一步的，所述脉冲电源为正极性窄脉冲旋转火花隙式高压电源。

进一步的，所述载气系统包括气泵和流量计，所述流量计的输入端连接气泵，且输出端连接进气口。

一种脉冲放电等离子体活性炭再生方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将待再生的饱和活性炭平铺于反应器的外筒体中的尼龙网上，向反应器中注入水，封闭反应器；

(2)启动载气系统的气泵，调节流量计，闭合系统电路；启动脉冲电源，脉冲频率为0-150Hz，调输出电压为0-60kV，使高压针电极与地电极之间形成流光放电，放电再生时间为5-60min；

(3)断开系统电路，停止气泵，打开外筒体，取出活性炭，用去离子水冲洗、干燥，即可得再生后活性炭。

进一步的，步骤(2)中所述高压针电极(3)的各针头位于步骤(1)中所述水溶液的液面上方8mm处，所述流量计调至2L/min，脉冲频率为50Hz，电压为15-21kV，放电再生时间为60min。

本发明的有益效果：