活性炭熱再生のすべて

活性炭とは

活性炭としても知られる活性炭は、高い表面積と高い細孔構造を持つように処理された炭素の一種です。これは、木材、石炭、ココナッツの殻などのさまざまな材料から作られており、炭化した後、蒸気や空気などの酸化剤で処理して表面積と多孔率を高めます。

活性炭は非常に多孔質な構造をしており、相互につながった多数の小さな細孔によって大きな表面積が得られます。これにより、気体や液体からの幅広い不純物や汚染物質を吸着、または引き寄せて保持することができます。これは、水の浄化、空気の浄化、工業プロセスの流れからの汚染物質の除去など、さまざまな用途で一般的に使用されています。

活性炭は非常に効果的な吸着剤であり、化学、製薬、食品および飲料、環境産業などの幅広い産業で使用されています。浄水器や空気清浄機などの民生用製品にも使用されています。

なぜ活性炭再生なのか

活性炭の再生は、使用済みまたは使用済みの活性炭の吸着能力を回復するプロセスです。活性炭は時間の経過とともに汚染物質が飽和し、不純物を吸着する効果が低下します。このような場合には、活性炭を再生して吸着能力を回復する必要があります。

活性炭の再生が必要な理由はいくつかあります。

コスト: 使用済み活性炭の再生は、通常、新しい活性炭を購入するよりも安価であり、費用対効果の高い選択肢となります。
持続可能性: 使用済みの活性炭を廃棄せずに再生し、新しい活性炭を購入することで、廃棄物の削減と資源の節約に役立ちます。
性能: 使用済み活性炭を再生すると吸着能力が回復し、最適なレベルで性能を発揮できるようになります。

全体として、活性炭の再生は、活性炭の効率的かつコスト効率の高い使用を保証すると同時に、持続可能性と最適なパフォーマンスを促進する重要なプロセスです。

一般的な活性炭再生方法

活性炭の再生にはいくつかの一般的な方法が使用されます。

活性炭熱再生

熱再生法は一般に 3 つの段階に分けることができ、最初の段階は飽和活性炭の乾燥段階です。使用した活性炭には水分が約50％と多量に含まれています。乾燥工程では加熱により細孔内の水分や低沸点有機物を蒸発させます。

次は吸着物質の炭化段階です。この段階の温度は350℃以内です。この段階では、活性炭の細孔内の揮発性物質や高沸点の有機物を炭化することが目的であり、高沸点の有機物は活性炭の細孔内で分解されて炭化する。

最後に活性炭を活性化します。この段階では800～1000℃の温度で、前段階で残った炭素が二酸化炭素と水蒸気により酸化されて分解されます。一部の学者は、製薬会社の使用済み活性炭を再生するためにこの方法を使用し、最良の条件を達成するためにプロセスを改良しました。その結果、再生活性炭の収率は 86.9 % に達し、脱色率は 99.94 % に達することができました。

加熱再生法は処理時間が短く、再生率が高く、従来の廃活性炭の使用を選択しないという利点があります。熱再生法は、処理時間が短く、再生率が高く、廃活性炭の以前の使用に対する選択性がなく、活性炭回収をさまざまな用途に汎用的に使用でき、再生プロセス中に廃液が発生しないという利点があります。再生プロセスでは廃液は発生しません。発生する主な汚染は排気ガス汚染です。

電気活性炭再生炉は活性炭熱再生の主要装置です。

溶剤再生

溶媒再生法の基本原理は、主に溶媒のpH、温度、湿度を変化させることにより、活性炭、吸着剤、溶媒の平衡関係を破壊し、元の相平衡関係を破壊し、吸着剤を溶媒から脱離させることです。活性炭。

溶媒再生法は、使用する溶媒の違いにより無機溶媒再生法と有機溶媒再生法に分けられ、主に以下の方法で実現できます。溶媒と吸着剤の相互作用により吸着剤の性質を変化させる。吸着剤に対する活性炭の親和性よりも吸着剤に対する親和性が高い溶媒を使用する吸着剤は、活性炭よりも吸着剤に対する親和性が高い溶媒で抽出されます。

溶媒再生技術では、主に無機の酸性またはアルカリ性の廃棄物ストリームと有機廃棄物ストリームが生成され、そのうち無機廃棄物ストリームは中和によって処理できます。

生物学的再生

バイオ再生には長い歴史があり、1970 年代からいくつかの伝統的な分野で使用されてきました。生物学的再生法は、1970 年代以来、多くの伝統的な分野で広く使用されてきました。

バイオ再生の主なアイデアは、廃棄活性炭を培養細菌株で処理し、吸着物質を分解して水と二酸化炭素に変換して廃棄活性炭を再生するというものです。

活性炭の微細孔構造は細孔径が小さく、最小細孔径はわずか数ナノメートルであるため、細菌は侵入できません。したがって、微生物の細胞自己消化の再生プロセスで、微生物の細胞酵素が表面に付着します。活性炭を使用して酵素中心を形成し、吸着剤を分解し、最終的に再生の目的を達成します。

湿式酸化再生法と接触湿式酸化再生法

湿式酸化再生法はもともと主に廃水処理に応用されており、空気または純酸素を導入して液相の吸着物質を酸化します。湿式酸化再生法は、もともと廃水処理に応用され、使用済み活性炭に空気や純酸素を導入して液相中の吸着物質を酸化分解するものでした。

湿式酸化再生は高温高圧で行われ、一般に酸素移動制御段階と反応速度制御段階の2段階に分かれます。

一方、接触湿式酸化再生法は、触媒を添加することで再生効率を向上させ、湿式酸化再生法のエネルギー消費量を削減します。

不均一触媒廃活性炭を含浸させて調製した銅触媒の湿式酸化再生プロセスは、触媒を使用しないプロセスと比較して、再生効率を 10 % 向上させ、再生時間を 10 % 短縮することができます。

この方法では粉塵や固形廃棄物による汚染が発生します。これらの固形廃棄物は発生、収集、保管の統合管理を実施する必要があり、プロセスで発生する有害廃棄物は適切な資格のある業者に引き渡すことができます。治療のために資格のあるユニットに引き渡すことができます。

電気化学的再生

電気化学的再生には 2 つの主なプロセス経路があり、2 つの違いは使用する反応器です。 1 つは間欠撹拌タンク反応器、もう 1 つは固定床電気化学反応器です。

電気化学的再生は、単純な 2 次元の電極システムではなく、3 次元の再分極された電極システムです。外部電場の作用下で、活性炭は再分極して多数の微小電解セルを形成し、これらの再分極した活性炭に吸着された粒子は酸化還元反応を起こします。

膨大な数のマイクロ電解槽により、高い再生効率を実現します。電気化学的再生方式により、90 % 以上の再生効率を達成できます。

この方法の潜在的な汚染物質は、電解液の漏洩または放出です。電解液は通常、酸性媒体またはアルカリ性媒体として選択されるため、電解液を処理する際に、対応するアルカリ溶液または酸性溶液を選択して、電解液を中和して処理し、廃水処理の関連資格を持つ装置に排出して次の処理を行うことができます。

マイクロ波紫外線再生法

マイクロ波紫外線再生法は、紫外線照射を加えて、脱離した有機物を二酸化炭素と水および他の単純な無機物に変換するものであり、紫外線照射によりマイクロ波法の熱効果をさらに高めることができる。

ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウムで吸着させた活性炭の再生率は、マイクロ波UVを使用し、電力500w、空気流量0.024m3/hで99%以上に達することができます。

マイクロ波 UV 再生方法による主な汚染は、未反応吸着剤と反応後の二酸化炭素と水を含む廃ガス汚染であり、未反応吸着剤の反応を繰り返し、完了後に排ガスを浄化する排ガス処理によって処理できます。反応。

どれを選ぶか

活性炭再生スキームを選択する際には、考慮すべき要素がいくつかあります。

コスト: 設備への初期投資や継続的な運用コストなど、再生スキームのコストを考慮する必要があります。
能力: 再生スキームの能力、または一定期間内に再生できる活性炭の量は、施設のニーズに関連して考慮する必要があります。
効率: 再生スキームの効率、つまり活性炭から除去できる不純物や汚染物質の量を考慮する必要があります。
環境への影響: 生成される排出物や廃棄物を含む、再生スキームの環境への影響を考慮する必要があります。
規制要件: 再生スキームを選択するときは、満たさなければならない規制要件または基準を考慮する必要があります。

全体として、さまざまな活性炭再生スキームのコスト、容量、効率、環境への影響、規制要件を慎重に評価して、特定の施設に最適な選択肢を決定することが重要です。

オンサイト VS.オフサイト

活性炭の再生は、活性炭を使用する施設のニーズとリソースに応じて、オンサイトまたはオフサイトで実行できます。

オンサイト活性炭再生とは、使用済み活性炭を使用施設で再生するプロセスを指します。これにより、活性炭を外部の場所に輸送することなく、施設内で必要に応じて活性炭を再生することができます。オンサイトでの再生は、輸送の時間と費用が削減されるため、より便利でコスト効率が高くなります。

オフサイト活性炭再生とは、再生施設やサードパーティのサービスプロバイダーなど、別の場所で使用済み活性炭を再生するプロセスを指します。これは、施設にオンサイトで再生を実行するための設備やリソースがない場合に必要になる場合があります。オフサイト再生は輸送コストがかかるため、より高価になる可能性がありますが、使用済み活性炭の量が限られており、オンサイト再生装置のコストが見合わない施設には良い選択肢となる可能性があります。

全体として、活性炭再生をオンサイトで実行するかオフサイトで実行するかの決定は、活性炭を使用する施設の特定のニーズとリソースによって異なります。