载苯酚活性炭的微波法再生试验研究

摘要

本论文以活性炭的微波再生法为研究对象，首先从直接微波法(GACM法)、载N2微波法(GACN2-M法)和载CO2微波法(GACCO2-M法)三种不同的微波再生活性炭方法入手，考察了微波多次再生活性炭的可行性；其次分别探讨了GACN2-M法和GACCO2-M法再生活性炭的影响因素和最佳再生条件及多次再生活性炭的效果；最后采用一系列先进的分析测试方法分析了活性炭的微波再生机理，从而为微波再生活性炭工艺提供一定的参考和依据。
　　 研究结果表明，GACM法多次再生活性炭效果不佳，GACN2-M法再生活性炭的效果优于GACCO2-M法，是本论文推荐的微波多次再生活性炭方法。影响微波法再生活性炭因素最大的是微波功率和辐照时间，其次是活性炭用量和载气流量，含水量的影响较小，因此活性炭再生前可不进行烘干而直接再生饱和湿活性炭，简化了微波法再生活性炭工艺。GACN2-M法再生活性炭的费用是GACCO2-M法再生活性炭费用的2.1倍，但多次再生效果明显优于GACCO2-M法，故在实际工程中采用GACN2-M法多次再生活性炭较理想。
　　 通过SEM扫描电镜、EDX表面元素分析、BET比表面分析仪研究结果表明，GACN2-M法再生后活性炭表面变得粗糙，出现了明显的裂纹，许多闭塞的孔被打开，并向里延伸，活性炭平均孔径增大，一定比例的中孔有利于增加活性炭对苯酚的吸附量。GACCO2-M法再生后活性炭表面并没有出现大量微孔结构，炭量损失严重，微孔数量减少，比表面积相应减少，苯酚吸附量降低。GACN2-M法再生后活性炭的C元素含量略有上升，O元素含量减少；GACCO2-M法再生后，活性炭中C元素含量减少，O元素含量略有增加.Boehm滴定、PZC零电荷点测定结果表明，经微波再生后，活性炭表面酸性基团逐渐减少，碱性基团逐渐增加，有利于以疏水性和弱酸性为主的苯酚的吸附。GC/MS气质联用仪及苯酚去向和物料衡算结果表明，微波再生活性炭过程中苯酚缩合产物繁多，主要有二苯并呋喃、萘、二苯醚等，但含量较少；在氮气流量0.1m3/h下，经700W微波辐照30min再生一次后苯酚的挥发量占其吸附总量的48.64％，高温裂解、缩合、氧化、炭化的苯酚量占51.36％，再生后活性炭上无残留苯酚存在，说明活性炭的微波再生法不仅能有效再生活性炭，而且还是去除有机污染物的有效方法。