[科普中国]-吸附剂再生

简介

吸附法具有环境友好性、高效性以及经济性等特点，已发展成一种高效水质净化处理手段，在冶金、印染、制药废水处理中有广泛的应用。经一段时间运行后，活性炭、聚合物材料、硅胶、沸石、碳纳米管、石墨烯等吸附剂因吸附大量杂质，逐渐趋于饱和，出现失效，无法达到出水水质要求而被废弃。由于污染物质仅转移至吸附剂上，并未彻底降解或转化为无害物质。这些废弃吸附剂势必造成资源浪费并产生二次污染。随着人们环保意识的增强及水处理领域的吸附剂的应用增多，吸附剂再生问题备受瞩目。吸附剂失效与在吸附再生过程中沉积物堵塞吸附剂孔隙、活性成分流失和活性成分被覆盖有关。再生是吸附的逆过程，吸附剂再生是为了让已吸附饱和或已达不到预期吸附效果的吸附剂，经过物理、化学、生物化学等方法处理， 使其尽可能恢复到吸附前的初始状态，实现吸附剂的循环利用，延长吸附剂生命周期，降低处理成本和系统排渣量。2

实际方法热再生法热再生法是目前应用最广泛，技术最成熟的再生方法。它是指通过外部加热、升高温度来提高吸附质分子的振动能，使吸附平衡关系发生改变，实现将吸附质从吸附剂中脱附或是热分解的方法。在水处理中，有机类吸附质种类众多，它们在加热升温的过程中，由于物理化学性质存在差异，脱附程度和分解程度均有一定差异。3

超声再生法超声再生法指利用超声波的空化作用、直进流作用和加速度作用， 对浸泡在一定溶剂中的饱和吸附剂进行冲刷，加速吸附质向溶剂扩散、溶解，以恢复吸附剂的吸附位点。超声再生法能耗低、操作简便、吸附剂损失小、再生效果均匀一致，可节省化学药剂投加量，可实现吸附质资源化。投加一定溶剂如表面活性剂以减少液体表面张力， 可增强空化作用，强化再生效果。2

电化学再生法在电场作用下，在电化学反应器中吸附质、吸附剂和电解液组分在阳极上进行氧化反应，在阴极上进行还原反应。吸附质被氧化、还原或脱附，实现吸附剂再生。电化学法能将非生物降解有机物转化为可生物降解有机物，再生效率可高达100%且再生时间短。但针对不同吸附质需安排不同的再生过程；再生后吸附剂也需洗涤与烘干，操作较复杂，增加额外能耗；电解液废液处理不当会产生二次污染。2

生物再生法生物法再生是指利用经过驯化培养的微生物处理吸附饱和的吸附剂，使吸附在吸附剂表面的吸附质被微生物降解为CO2和H2O，从而恢复吸附剂的吸附容量，达到重复使用的目的。微生物再生法的效率主要与吸附质的种类相关，仅适用于易于被生物分解、具有吸附可逆性，且容易脱附的有机物作为吸附质的情况。由微生物解析下来的有机物必须可以一步分解成CO2和H2O，然而矿化对于生物过程而言是非常困难的，如果不能矿化，那么降解的中间产物仍可能被吸附剂再吸附，使再生不够彻底，长时间累积吸附中间产物会降低吸附剂的吸附性能，导致最后需要热再生进行修复。由于许多污染物都是难生物降解，对生物产生较大的毒性，再生过程对水质和水温的要求也较高，并且再生所需周期较长，所以生物再生法的应用受到了限制。1

湿式氧化再生法湿式氧化再生法是20 世纪70 年代发展起来的一种再生工艺，利用空气中的氧在高温和高压条件下使吸附的有机物氧化的过程，适用于粉状吸附剂的再生。这种工艺是在完全封闭的系统中进行的，因此操作条件比较严格，吸附剂的再生效率和再生过程吸附剂的损失率与再生温度和再生压力有关。1