¿Qué es el carbón activado?
El carbón activado, también conocido como carbón activado, es una forma de carbón que se ha procesado para tener un área de superficie alta y una estructura de poros alta. Está hecho de una variedad de materiales, que incluyen madera, carbón y cáscaras de coco, que se carbonizan y luego se tratan con un agente oxidante, como vapor o aire, para aumentar el área superficial y la porosidad.
El carbón activado tiene una estructura altamente porosa, con muchos poros pequeños interconectados que le dan una gran superficie. Esto le permite adsorber, o atraer y retener, una amplia gama de impurezas y contaminantes de gases y líquidos. Se usa comúnmente en una variedad de aplicaciones, incluida la purificación de agua, la purificación de aire y la eliminación de contaminantes de las corrientes de procesos industriales.
El carbón activado es un adsorbente altamente efectivo y se usa en una amplia gama de industrias, incluidas las industrias química, farmacéutica, de alimentos y bebidas y ambiental. También se utiliza en productos de consumo, como filtros de agua y purificadores de aire.
¿Por qué la regeneración de carbón activado?
La regeneración de carbón activado es el proceso de restauración de la capacidad de adsorción del carbón activado usado o gastado. El carbón activado se vuelve menos efectivo en la adsorción de impurezas con el tiempo a medida que se satura con contaminantes. Cuando esto sucede, el carbón activado debe regenerarse para restaurar su capacidad de adsorción.
Hay varias razones por las que la regeneración con carbón activado es necesaria:
- Costo: la regeneración del carbón activado usado suele ser menos costosa que la compra de carbón activado nuevo, lo que la convierte en una opción rentable.
- Sostenibilidad: Regenerar el carbón activado usado en lugar de desecharlo y comprar carbón activado nuevo ayuda a reducir los desechos y conservar los recursos.
- Rendimiento: la regeneración del carbón activado usado puede restaurar su capacidad de adsorción, lo que le permite funcionar a su nivel óptimo.
En general, la regeneración del carbón activado es un proceso importante que ayuda a garantizar el uso eficiente y rentable del carbón activado, al mismo tiempo que promueve la sostenibilidad y un rendimiento óptimo.
Métodos comunes de regeneración de carbón activado
Hay varios métodos comunes que se utilizan para regenerar el carbón activado:
Regeneración térmica de carbón activado
El método de regeneración térmica se puede dividir generalmente en tres etapas, siendo la primera la etapa de secado del carbón activado saturado. El carbón activado usado contiene una gran cantidad de agua, que es aproximadamente el 50 %. La etapa de secado evapora el agua de los poros y la materia orgánica de bajo punto de ebullición mediante calentamiento.
La siguiente es la etapa de carbonización del material adsorbido. La temperatura de esta etapa está dentro de los 350°C. El propósito de esta etapa es carbonizar las sustancias volátiles en los poros del carbón activado y las sustancias orgánicas con puntos de ebullición altos, y las sustancias orgánicas con puntos de ebullición altos se descomponen y carbonizan en los poros del carbón activado.
Finalmente, se activa el carbón activado. En esta etapa, la temperatura está entre 800 y 1000 ℃, y el carbono que quedó en la etapa anterior se oxida con dióxido de carbono y vapor de agua para que se descomponga. Algunos académicos utilizaron este método para regenerar el carbón activado usado de una empresa farmacéutica y mejoraron el proceso para lograr las mejores condiciones, lo que demostró que el rendimiento del carbón activado regenerado podía alcanzar el 86,9 % y la tasa de decoloración podía alcanzar el 99,94 %.
El método de regeneración térmica tiene las ventajas de un tiempo de proceso corto, una alta tasa de regeneración y no se puede elegir el uso previo de carbón activado residual. El método de regeneración térmica tiene las ventajas de un tiempo de proceso corto, una alta tasa de regeneración, sin selectividad por el uso previo de carbón activado residual, uso universal de recuperación de carbón activado para diversas aplicaciones y sin líquido residual generado durante el proceso de regeneración. El proceso de regeneración no produce ningún líquido residual. La principal contaminación generada es la contaminación por gases de escape.
El horno de regeneración de carbón activado eléctrico es el equipo principal para la regeneración térmica de carbón activado.
Regeneración de disolventes
El principio básico del método de regeneración de solventes es romper la relación de equilibrio entre el carbón activado, el adsorbente y el solvente, principalmente cambiando el pH, la temperatura y la humedad en el solvente, de modo que se rompa la relación de equilibrio de fase original y el adsorbente se desorba del Carbón activado.
El método de regeneración de solventes se puede dividir en método de regeneración de solventes inorgánicos y método de regeneración de solventes orgánicos según los diferentes solventes utilizados, que se pueden realizar principalmente mediante los siguientes métodos: cambiando la naturaleza del adsorbente a través de la interacción entre el solvente y el adsorbente; usando un solvente cuya afinidad por el adsorbente es mayor que la afinidad del carbón activado por el adsorbente El sorbente se extrae con un solvente que tiene una mayor afinidad por el adsorbente que el carbón activado.
La técnica de regeneración con disolvente produce principalmente corrientes residuales ácidas o alcalinas inorgánicas y corrientes residuales orgánicas, de las cuales las corrientes residuales inorgánicas pueden tratarse mediante neutralización.
regeneración biológica
La biorregeneración tiene una larga historia y se ha utilizado en varios campos tradicionales desde la década de 1970. El método de regeneración biológica ha sido ampliamente utilizado en muchos campos tradicionales desde la década de 1970.
La idea principal de la bioregeneración es tratar el carbón activado residual con cepas cultivadas de bacterias, que descomponen el material adsorbido y lo convierten en agua y dióxido de carbono con el fin de regenerar el carbón activado residual.
La estructura microporosa del carbón activado tiene un tamaño de poro pequeño, el tamaño de poro más pequeño es de solo unos pocos nanómetros, por lo que la bacteria no puede ingresar, por lo tanto, el proceso de regeneración de la autolisis de células de microorganismos, la enzima celular en el microorganismo se adherirá a la superficie de carbón activado para formar un centro enzimático, de modo que la descomposición del adsorbente, y finalmente lograr el propósito de la regeneración.
Método de regeneración por oxidación húmeda y método de regeneración por oxidación húmeda catalítica
El método de regeneración por oxidación húmeda se aplicó originalmente principalmente en el tratamiento de aguas residuales, donde se introduce aire u oxígeno puro para oxidar el material adsorbido en la fase líquida. El método de regeneración por oxidación húmeda se aplicó originalmente al tratamiento de aguas residuales mediante la introducción de aire u oxígeno puro para oxidar y descomponer el material adsorbido en el carbón activado gastado en la fase líquida.
La regeneración por oxidación húmeda se lleva a cabo a alta temperatura y presión y generalmente se divide en dos etapas, a saber, la etapa de control de la transferencia de oxígeno y la etapa de control de la cinética de la reacción.
El método de regeneración por oxidación húmeda catalítica, por otro lado, mejora la eficiencia de regeneración y reduce el consumo de energía del método de regeneración por oxidación húmeda al agregar un catalizador.
El proceso de regeneración por oxidación húmeda de catalizadores de cobre preparados por impregnación con carbón activado residual catalítico no homogéneo puede mejorar la eficiencia de regeneración en un 10 % y reducir el tiempo de regeneración en un 10 % en comparación con el proceso no catalizado.
Este método tendrá contaminación por polvo y residuos sólidos, para estos residuos sólidos es necesario implementar la gestión integrada de generación, recolección y almacenamiento, y los residuos peligrosos generados en el proceso pueden ser entregados al personal calificado correspondiente Los residuos peligrosos generados en el proceso puede ser entregado a unidades calificadas para su tratamiento.
Regeneración electroquímica
Hay dos vías de proceso principales para la regeneración electroquímica, la diferencia entre las dos es el reactor utilizado. Uno es un reactor de tanque agitado intermitente y el otro es un reactor electroquímico de lecho fijo.
La regeneración electroquímica no es un simple sistema de electrodos bidimensionales, sino un sistema de electrodos repolarizados tridimensionales. Bajo la acción del campo eléctrico externo, el carbón activado se repolarizará, formando un gran número de células microelectrolíticas, y las partículas adsorbidas en este carbón activado repolarizado experimentarán reacciones redox.
Debido a la gran cantidad de celdas microelectrolíticas, se puede lograr una alta eficiencia de regeneración. El método de regeneración electroquímica puede lograr eficiencias de regeneración de más del 90 %.
El contaminante potencial de este método es la fuga o emisión de electrolito. El electrolito generalmente se selecciona como medio ácido o alcalino, por lo que se puede seleccionar la solución alcalina o solución ácida correspondiente para neutralizar y tratar el electrolito cuando se trata y luego se descarga a una unidad con la calificación correspondiente para el tratamiento de aguas residuales para su tratamiento posterior.
Método de regeneración de radiación ultravioleta de microondas.
El método de regeneración de radiación UV de microondas es agregar irradiación de luz UV para convertir la materia orgánica desorbida en dióxido de carbono dioxígeno y agua y otras sustancias inorgánicas simples, y la irradiación de luz UV puede mejorar aún más el método de microondas El efecto térmico del método de microondas.
La tasa de regeneración del carbón activado adsorbido con nitrobenceno sulfonato de sodio puede alcanzar más del 99 % a una potencia de 500 W y un caudal de aire de 0,024 m3/h utilizando microondas UV.
La principal contaminación del método de regeneración UV de microondas es la contaminación de los gases residuales, incluido el adsorbente sin reaccionar y el dióxido de carbono y el agua después de la reacción, que pueden tratarse mediante el tratamiento del gas de cola para repetir la reacción del adsorbente sin reaccionar y purificar el gas de cola después de completarse. reacción.
cual elegir
Hay varios factores a considerar al elegir un esquema de regeneración de carbón activado:
- Costo: se debe considerar el costo del esquema de regeneración, incluida la inversión inicial en equipos y los costos operativos continuos.
- Capacidad: La capacidad del esquema de regeneración, o la cantidad de carbón activado que puede regenerar en un período de tiempo determinado, debe considerarse en relación con las necesidades de la instalación.
- Eficiencia: Se debe considerar la eficiencia del esquema de regeneración, o la cantidad de impurezas y contaminantes que puede eliminar del carbón activado.
- Impacto ambiental: se debe considerar el impacto ambiental del esquema de regeneración, incluidas las emisiones o los desechos generados.
- Requisitos reglamentarios: Cualquier requisito reglamentario o estándar que deba cumplirse debe tenerse en cuenta al elegir un esquema de regeneración.
En general, es importante evaluar cuidadosamente los costos, la capacidad, la eficiencia, el impacto ambiental y los requisitos reglamentarios de los diferentes esquemas de regeneración con carbón activado para determinar la mejor opción para una instalación determinada.
EN EL SITIO VS. FUERA DEL SITIO
La regeneración con carbón activado se puede realizar en el sitio o fuera del sitio, según las necesidades y los recursos de la instalación que utiliza el carbón activado.
La regeneración de carbón activado in situ se refiere al proceso de regeneración de carbón activado usado en la instalación donde se está utilizando. Esto permite que la instalación regenere el carbón activado según sea necesario, sin necesidad de transportarlo a una ubicación externa. La regeneración in situ puede ser más conveniente y rentable, ya que reduce el tiempo y los gastos de transporte.
La regeneración de carbón activado fuera del sitio se refiere al proceso de regeneración de carbón activado usado en una ubicación separada, como una instalación de regeneración o un proveedor de servicios externo. Esto puede ser necesario si la instalación no tiene el equipo o los recursos para realizar la regeneración en el sitio. La regeneración fuera del sitio puede ser más costosa debido al costo adicional del transporte, pero puede ser una buena opción para las instalaciones con una cantidad limitada de carbón activado usado que no justifica el costo del equipo de regeneración en el sitio.
En general, la decisión de realizar la regeneración con carbón activado en el sitio o fuera del sitio dependerá de las necesidades y los recursos específicos de la instalación que utiliza el carbón activado.
CONCLUSIÓN
En general, la tecnología de regeneración de carbón activado puede ayudar a reducir costos, promover la sostenibilidad, mejorar el rendimiento y ofrecer comodidad en el uso de carbón activado.
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