Tartalomjegyzék

reaktiváció

Granulált aktív szén reaktiváció.

A szerves szennyeződések a CAG (Granular Activated Carbon) felületén való visszatartásának fő mechanizmusa a fizikai adszorpció, és mint ilyen, reverzibilis. Az adszorpciós elmélet azt mutatja, hogy a szén jelenlétének megváltoztatásával a visszatartott adszorbátumok deszorpciója vagy leválása elérhető, felszíne szabadon maradva.

A deszorpció azonban nagyon lassú lehet, és nem biztos, hogy helyreállítja a szén eredeti vagy teljes kapacitását. Másrészt a kemiszorpció nem reverzibilis, ezért a másik mechanizmus által visszatartott molekulák nem szabadulnak fel. Végül vannak olyan szervetlen molekulák, amelyek még nem adszorbeálódtak, de lerakódnak a szén felszínén, és amelyek eliminációja nem reagál a fizikailag adszorbeált molekulák deszorpciós módszereire.

Szerencsére az aktív szén grafitikus szerkezete nagyon szilárdtá teszi ezt a szilárd anyagot nagyon különböző körülmények között. Ellenáll a magas hőmérsékletnek, valamint annak hirtelen változásainak, kemény és kopásálló, savak, lúgok vagy sokféle oldószer nem befolyásolja, bár erős oxidálószerekkel reagál. Ezen tulajdonságok alapján léteznek úgynevezett „reaktivációs” vagy „regenerációs” módszerek, amelyekkel különféle típusú adszorbátumok, valamint a szén felszínén lerakódott szerves és szervetlen anyagok távolíthatók el. A szóban forgó adszorbáttól vagy szennyeződéstől függően a megfelelő módszert kell választani.

Az aktív szenet, amelyet eltávolítottak a felhasználási folyamatból, „kiégett szénnek” nevezzük, függetlenül attól, hogy eldobják-e vagy újraaktiválni kívánják-e.

A CAG újbóli aktiválásakor tanácsos, hogy támasztórendszere fúvókákból és ne kavics vagy homok ágyakból készüljön, hogy megakadályozzuk a szén keveredését az anyagok bizonyos mennyiségű részecskéivel.

A szén reaktiválásának típusai.

Reaktiválás gőzzel.

A vízgőz keringéséből áll a szénágyon, anélkül, hogy kondenzálódna, mint a gőzfertőtlenítésnél. Ily módon a szerves molekulák deszorbeálódása kisebb vagy hozzávetőlegesen megegyezik a víz volatilitásával - vagyis a tengerszint felett 100 ° C-nál alacsonyabb forrásponttal -, és amelyeket fizikai adszorpcióval tartottak fenn.

Széles körben alkalmazott módszer az oldószerek levegőáramokban történő visszanyerésére, mivel a levált molekulák megtartják eredeti szerkezetüket. Amint az 1.7. Szakaszban említettük, a szén váltakozó adszorpciós-deszorpciós cikluson megy keresztül. Az elsőben az oldószert addig visszatartjuk, amíg a szén telítetté nem válik. A másodikban az oldószert deszorbeáljuk, és annak és a vízgőz keverékét dekantálással vagy desztillációval elválasztjuk.

Vízkezelés esetén a gőzzel történő reaktiváció praktikus lehet abban az esetben, ha a szennyező anyag alapvetően kis molekulatömegű szagból vagy vegyületekből áll, ezért illékony. A diklórozásra használt szén esetében nem hatékony módszer, mivel az ebben a folyamatban keletkező felszíni oxidok erősen megkötöttek.

Minél nagyobb a felhasznált gőz nyomása, annál magasabb a hőmérséklete, és ezért nehezebb vegyületeket képes deszorbeálni. A gőz gyakorlati kezelésének maximális nyomása 6 kg/cm2 (absz.), Ami 160 ° C hőmérsékletnek felel meg.

Reaktiválás forró gázokkal.

Ez megegyezik az előzővel, de égési gázokat használnak. Néhány olyan laboratóriumi szintű tudományos tanulmány esetében, amelyekben újra kell aktiválódni egy oxidáló gáz interferenciája nélkül, a deszorpciót közvetett módon hevített inert gáz segítségével hajtják végre. Gyorsabb vagy hatékonyabb eredmény vákuummal is elérhető.

Termikus reaktiválás.

Ez a legszélesebb körben alkalmazott módszer, mivel gyakorlatilag az összes fizikai vagy kémiai adszorpció által visszatartott szerves szennyezőt megszünteti. Ezenkívül eltávolít néhány szervetlen vegyületet, és elpusztítja az oxidokat és a felszíni csoportokat. Ezért újraaktiválja a diklórozásban vagy a kloraminok, kálium-permanganát, ózon és más oxidálószerek eltávolításában használt szénatomokat. Ez a módszer külön szakaszt érdemel, ezért részletesen leírja az 5.2

Reaktiválás savval.

Ha a szén részecskéi fehér vagy világosszürke színűek, akkor valószínűleg karbonáttal vagy kalcium-hidroxiddal mérgezik vagy blokkolják őket. Ezekben az esetekben a termikus reaktiválás nem képes megszüntetni ezeket a vegyületeket. Ehelyett savas oldatban mossa.

Bármilyen típusú erős sav használható, de a sósav a leggyakoribb. Körülbelül 5 tömeg% oldatot készítünk, és a szenet elöntjük benne. A kalcium-sók oldódási folyamata lassú. A pontos idő attól függően változik, hogy mennyire mérgezett a szén, de 10 és 40 óra közötti lehet. A nagyobb sebesség elérése érdekében az oldatot 60-70 ° C-ra melegítjük. Ezzel az idő néhány órára csökkenthető.

Az újraaktiválás befejezése után a szénnek vissza kellett volna térnie a fekete színére. Ez nem észrevehető, amíg a szén nedves, ezért egy kis mintát kell venni, és égőben - vagy öngyújtóval - szárítani.

Reaktiválás a vizes oldat pH-jának megváltoztatásával.

Amikor egy adott adszorbát retenciós képessége a pH-értéktől függ, akkor ezt a körülményt felhasználhatjuk annak deszorbálására, így regenerálva a szenet. Például a fenol viszonylag nagy mennyiségben adszorbeálódik alacsony pH-érték mellett, és éppen ellenkezőleg magas pH-érték mellett. Ezért, ha az ezzel a vegyülettel telített CAG-ot 4% -os szódaoldattal mossuk, akkor annak jó százalékát fel lehet oldani.

Ezt a módszert a víztisztító iparban nem lehet alkalmazni, mivel a CAG által általában visszatartott szennyező anyagok többségére nem alkalmazható. Használata nagyon specifikus eljárásokra redukálódik, amelyek során a szén egyetlen vegyületet, például fenolt adszorbeál.

Biológiai reaktiváció.

A CA biológiai reaktivációja a vízkezelés során következik be, mivel, mint már leírták, a szén felszínén kialakuló baktériumok az adszorbeált biológiailag lebontható anyagokkal táplálkoznak. Ez az előny CA-ban is elérhető, miután eltávolították az adszorpciós folyamatból. Ehhez a szenet egy oszlopba helyezik, amelyen keresztül levegőztetett és tápanyagokban gazdag oldatot keringtetnek, kibővített ágyként. Ezt a módszert a szennyvízkezelés területén találták meg, 96 óra alatt 80% -os regenerálódást értek el. Használata azonban eddig nem gyakori.

Termikus reaktiválás és nyereségessé tétele.

A termikus reaktiválás abból áll, hogy az elhasználódott szénből adszorbátumok kerülnek eltávolításra egy kemence segítségével, amely megegyezik az AC termikus aktiválásához használt, de alacsonyabb hőmérsékleten és alacsonyabb vízgőz-koncentrációval. Minél kevésbé közelíti meg a folyamat azokat a feltételeket, amelyekben az azonos alapanyagból előállított szén aktiválódik, annál kevesebb szén veszik el oxidációval.

A reaktivációs folyamat során keletkező gázok levegőszennyező anyagokat tartalmazhatnak. Ennek elkerülésére a leggyakoribb technológia az utóégető, amelyet egy súroló követ. Az utóégető oxidálja a szerves vegyületeket, a mosógép pedig szilárd részecskéket és oldható vegyszereket tart vissza. Normál esetben vizet használnak a mosógépben, de ha várhatóan savgőzök szabadulnak fel, használjon hígított szódaoldatot.

A nem megfelelő keménységű szén termikus reaktiválása nem kifizetődő, mivel a folyamat a szenet mozgások és eróziós tevékenységek - a forró gázok áramlása és kopogások - hatására teszi ki, amelyek megtörik és csökkentik annak méretét. Másrészt a kevésbé kemény szén az oxidáló gázok jelenlétében reagál a legjobban, ezért könnyebben alakulnak CO2-vá.

A reaktivációs kemencében a következő jelenségek fordulnak elő egymás után:

  • Az első szakaszban a szén hőmérséklete addig növekszik, amíg el nem éri a víz forráspontjának megfelelő hőmérsékletet. Az illékonyabb adszorbátumok felszabadulnak és a víz elpárolog. Minél nedvesebb a szén a reaktiválásra, annál nagyobb mennyiségű energia, kemence tér és idő jut a víz elpárologtatására. Ezért kényelmes a szén dekantálása, és ha lehetséges, előszárítás az újbóli aktiválás előtt.

  • A szén tovább melegszik, amíg el nem éri a 300 és 450ºC közötti hőmérsékletet. Ebben az időszakban a víznél kevésbé illékony egyéb szerves molekulák deszorbeálódnak.

  • A deszorbálatlan szerves vegyületek bomlani kezdenek. Ezt a bomlást pirolízisnek nevezzük, és ennek eredményeként amorf szén keletkezik, amely továbbra is lerakódik a CA grafit felületén.

  • A hőmérséklet folyamatosan növekszik, és amikor meghaladja az körülbelül 500ºC-ot, az előző szakaszból származó amorf szén elkezd reagálni a gázáramban lévő vízgőzzel, oxigénnel, monoxiddal és szén-dioxiddal. Ennek eredményeként más vízgőz, szén-monoxid és dioxid gáznemű molekulák képződnek. A CA szerkezetét alkotó grafitlemezek kevésbé reaktívak, mint az amorf szénatomok, ezért nem reagálnak, vagy nem reagálnak jelentősen.

Meg kell jegyezni, hogy elengedhetetlen a reaktáns gázelegyben a vízgőz megfelelő arányának, valamint az oxigén korlátozott koncentrációjának fenntartása. Ellenkező esetben a magas hőmérséklet miatt a grafitos szén is elgázosodik. Az ipari és kommunális szennyvízkezelés során alkalmazott szemcsés bitumenes és kókuszhéj-aktív szén tapasztalatai azt mutatják, hogy reaktivációs ciklusonként 8-15% szén veszik el. Ezek a veszteségek magukban foglalják azokat is, amelyek a kezelés és szállítás során bekövetkezett törésekből származnak. Minél keményebb a szén, annál kisebb a veszteség.

A földgáz- vagy LP-gázégőket általában 10-20 térfogatszázalék felesleges levegővel működtetik, arra törekedve, hogy a kemencéből kilépő gázok 1-2% oxigént tartalmazzanak. A vízgőzzel kapcsolatban a reaktiváló kemence atmoszférája nem igényel 30% -nál nagyobb mennyiségű elemet. Költségek miatt meg kell keresni a beinjekciózott gőz/reaktivált szén minimális arányát.

A reaktivációs folyamatban a vízgőz hatása csak 600ºC feletti hőmérsékleten hatékony. Ezért, ha nedves szenet adagolnak a kemencébe, a melegítéssel keletkező gőznek nincs hatása a reaktivációra - akkor alakul ki, amikor a szén nem éri el a 150 ° C-ot.

A szén adszorpciós képességének helyreállításához arra törekszünk, hogy a kemence kijáratánál ugyanolyan látszólagos sűrűségű legyen, mint amikor még szűz volt. A reaktivált szén felülete 90 és 110% között lehet a szűz szénéhez viszonyítva. A második esetben ez azért van, mert a folyamat körülményei túlmutattak a reaktiváláson, és új pórusokat hoztak létre.

Ha egy kalcium-karbonáttal megmérgezett CAG-t termikusan újraaktiválni kell, akkor fontos, hogy a szenet 5% -os sósavval 60 ° C-on mossuk, hogy ezt a vegyületet eltávolítsuk. Más szavakkal, savas reaktiválással kell kezdeni. Ennek az az oka, hogy a kemencébe belépő szénre lerakódott kalcium-karbonát katalizátorként működik a grafikus szén gázosítási reakciójában. Ez nemcsak nagyobb AC veszteséget eredményez, hanem a pórusok növekedését is. Azaz, amikor a grafitlemezek egy része reagál, a fennmaradó részek között nagyobb terek vannak, ezért a keletkező pórusok nagyobbak. Ennek eredményeként a reaktivált CAG előnyben részesíti a nagyobb molekulákat.

Ha egy szén pórusaiban feleslegben van nátrium-klorid-só, akkor érdemes a sütőbe helyezés előtt megmosni. Ez annak köszönhető, hogy az említett vegyület eutektikumot képez a tűzálló alumínium-oxiddal, amely 760 ° C-on olvad. Más szavakkal, a tűzálló élettartama csökken. A probléma elkerülése érdekében javasoljuk, hogy a szenet vízzel mossa meg, mielőtt a kemencébe táplálja.

A reaktivációs kemencék másik tipikus problémája a vízkőképződés, amely a nátrium- és kálium-sók jelenlétének, valamint a kemencében bekövetkező hirtelen hőmérséklet-változásoknak köszönhető. Az ilyen változások egyik leggyakoribb oka a szén kemencébe történő betáplálásának változása. Amikor a mérleg kialakul, addig nő, amíg le kell állítani a sütőt a kézi eltávolításhoz. Ha a kemence folyamatos típusú, akkor a leállás nagyon magas költségekkel jár.

A termikus reaktiválási folyamat jövedelmezőségével kapcsolatban a jelenlegi technológia vonzóvá teheti a felhasználó számára saját kemence telepítését, ha szénfogyasztása meghaladja a 250–500 kg/nap értéket, feltéve, hogy a közelben nincs AGC-gyártó. biztosítja az aktiválási szolgáltatást.

Bár sok CAG-gyártó kínálja az újraaktiválási szolgáltatást, ez utóbbi különlegességet képvisel, mivel ehhez:

  • A sütő működési változóinak beállítása, amely eltér az aktiválási folyamattól.
  • A kemencében való tartózkodási idő lényegesen megváltoztatható. Ennek az az oka, hogy a szén újbóli aktiválásához szükséges idő nagyon eltérő, az alkalmazott alkalmazástól függően. Például az ipari szennyvíz tisztításához használt CAG négyszer több időt igényel, mint a víztisztításhoz használt.
  • A gyártás ellenőrzése a különböző felhasználók szénének keveredésének elkerülése érdekében. Ha a kemence folyamatos típusú, például forgó vagy többlépcsős kemence, különös gonddal kell eljárni, mivel a tartózkodási idő hosszú, és nehéz elkülöníteni az egyik adagot a másiktól.
  • A kalcium-karbonát eltávolításához vegye igénybe a savas reaktiváló szolgálatot, ha van ilyen.
  • Szűrés lehetősége a felhasználói folyamat által meghatározott részecskeméret megszerzésére.

A széngyártók az újraaktiválási szolgáltatást a kemencéből kilépő termék súlya alapján számolják fel, és az ár tipikusan a szűz szén árának 30-50% -a. Van egy minimális elfogadott mennyiség, amely általában nagyobb, mint 3 - 10 tonna. Az árut nem tartalmazza, így a felhasználó üzeme és a reaktiváló telep közötti távolság lehet az a tényező, amely nyereségessé teszi a műveletet.

Jelenleg számos országban a környezetvédelmi előírások nem teszik lehetővé a kiégett szén települési szilárd hulladékkal történő elhelyezését. Normális esetben magasabb árat kell fizetni azoknak a vállalatoknak, amelyek nem veszélyes ipari szilárd hulladékot gyűjtenek és fogadnak be, ezért ezt a tényezőt figyelembe kell venni a költségelemzés során.

Technikai és jogi követelmények a szemcsés aktív szén termikus reaktiválására, ha veszélyes hulladéknak minősül.

Azokban az országokban, ahol a környezetvédelem terén fejlett jogszabályok vannak, vannak előírások, amelyek meghatározzák, hogy mely anyagok minősülnek veszélyes hulladéknak. Ezeket különleges módon kell kezelni, vagy el kell küldeni olyan zárvatartásokba, amelyeknek olyan műszaki elemei vannak, amelyek biztosítják, hogy ne szennyezzék a környezetet.

A hulladék különböző szempontok szerint veszélyesnek tekinthető, például: maró hatás, reakcióképesség, robbanékonyság, toxicitás, gyúlékonyság vagy biológiai aktivitás. Az elhasznált szén veszélyesnek minősül, a visszatartott szennyező anyagok mennyiségétől és típusától függően.

Vannak szabványosított tesztek, amelyekkel a különféle veszélyes tulajdonságokat elemzik. Abban az esetben, ha ezek bármelyike ​​azt eredményezi, hogy a szenet veszélyes hulladéknak tekintik, akkor azt csak akkor lehet újra aktiválni vagy továbbítani, ha a kezelést végezni szándékozó vállalat rendelkezik engedélyekkel a kivitelezésre.

Ezeket az engedélyeket akkor adják meg, ha bebizonyosodik, hogy a létesítmények és a technikai személyzet rendelkezésre áll, valamint a hulladék megfelelő kezelését biztosító módszertant.

Az Egyesült Államokban veszélyesnek tartott kimerült szén esetében, amelynél a termikus reaktiválási módszert kell alkalmazni. szükséges, hogy az utóégető 1000 és 1100 ° C közötti hőmérsékleten működjön, és hogy a gázok tartózkodási ideje legalább 2 másodperc legyen.

Szükség van a mosótoronyra, valamint az elemzési jelentésre, amellyel kimutatható, hogy a reaktiválás során nem keletkezik veszélyes kibocsátás. Végül be kell mutatni, hogy a szén mentes attól, ami a kezelés előtt veszélyessé tette.

A veszélyes hulladékra vonatkozó előírások általában szigorúak a jelentések és az engedélyek tekintetében, amelyeket mind a hulladék felhasználójától, vagy keletkezõjétõl, mind a szállító társaságoktól, azoktól, amelyek feldolgozzák, vagy azoktól, amelyek korlátozzák. A hatóságok többek között a feldolgozott anyag végső rendeltetési helyét illetően is gondosak. A CAG esetében tájékoztatni kell a végső rendeltetési helyet, amely rendelkezik, és hogy a legtöbb esetben ugyanarra az alkalmazásra korlátozódik, amelyet eredetileg.