活性炭酸碱药剂再生

活性炭的吸附主要包括可逆吸附(又称物理吸附)和不可逆吸附(又称化学吸附)。化学吸附是指吸附质分子与活性炭表面的官能团发生化学反应形成较为稳定的化学键，因此吸附质与活性炭结合牢固，不易脱除。使用酸碱再生剂的目的就是降低吸附质与活性炭的亲和力，增加吸附质的溶解度从而达到良好的再生效果。酸碱再生法相较于热再生法有许多优点:①可在现场进行，无需卸载、运输、再包装的操作;②由于不经过热解步骤，炭损失几乎没有;③可回收有价值的吸附质;④用适当回收方法可将化学再生剂加以重复使用。
        酸碱再生法有针对性地选用酸、碱浸洗活性炭(同时辅以加温，搅拌)，使之与吸附质反应生成可溶性盐类，从炭表面脱附达到使炭再生的目的。就再生机理而言，一方面酸碱改变了溶液pH值，可增大活性炭中被脱除物的溶解度，从而使吸附的物质从炭中脱出;另一方面，酸碱可直接与吸附质发生化学反应，生成易溶于水的盐类。该法特别适用于吸附量受pH值影响很大的场合，再生处理后用水将活性炭洗净即可重新投入吸附应用。此法可直接在活性炭吸附装置中进行再生，设备和运行管理均较方便，而且再生效率高，炭损失小。但由于活性炭的物理吸附和化学吸附同时存在，随着再生次数增加，再生炭的吸附率仍会渐次降低。
        图4-4是以NaOH为再生剂，对吸附酚类有机物达饱和的活性炭进行再生处理的过程示意[47]。在(美国)米德兰的 Dow 化学公司的工厂里生产(苯)酚，所产生的废水经由由4台装炭(重13.6t)的吸附器组成的系统进行处理吸附器串联连续工作，两年里进行了一百多个吸附-解吸循环。

        这个过程的主要优点是苯酚钠溶液可直接送到苯酚生产厂进行苯酚的回收处理而不需另外的辅助加工，NaOH 又可重新用于净化循环。
        用碱处理吸附饱和活性炭的另一个例子是吸附柠檬酸发酵液达饱和的活性炭的再生。当色素在水里形成离子型溶物时，即说明活性炭吸附已达饱和，可开始对活性炭进行再生处理。图4-5、图4-6是使用NaOH液对饱和柠檬酸炭的再生过程中碱液浓度和再生时间对再生效率的影响。

        一方面，NaOH可与一些吸附在活性炭表面上的吸附质，特别是有机酸或者酚类物质发生反应生成极易溶于水的钠盐，从而大大有利于吸附质的脱除;另一方面，NaOH的存在形成高pH值环境，改变了活性炭表面官能团的极性，从而降低了吸附质和活性炭之间的相互作用，有利于吸附质的脱除。由图4-5可知，浓度为4%的氢氧化钠溶液即可达到接近100%的再生效率;由图4-6可知再生操作时间进行4h即可基本达到再生目的。同时需要注意的是再生过程的温度也是影响再生效率的关键因素之一。一方面，活性炭中有机吸附质的脱附是吸热过程，温度升高，则脱附量加大;另一方面，温度的升高会增强再生剂向活性炭孔隙内部的扩散能力，使接触面积大大增加，脱附量加大。在实际生产中，需结合实际操作来选择不同的再生温度，例如处理柠酸脱色工艺中吸附饱和的活性炭以60~80℃为宜。