[发明专利]一种改性活性炭及气固流化床光催化法再生活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭及其再生方法，尤其是涉及一种改性活性炭，以及气固流化床光催化再生活性炭的方法，利用气固流化床装置对吸附饱和的活性炭进行光催化再生。

背景技术

活性炭再生是指对于吸附饱和后失去活性的活性炭用物理、化学或生物化学等方法，将所吸附的物质除去，恢复其活性(吸附性能)的工艺过程。如何高效再生吸附饱和的活性炭以达到经济合理利用，是国内外研究的热点。

目前，应用最多、工业上最成熟的活性炭再生方法是热再生，其原理是将湿炭用高温气体慢慢干燥，在加热过程中，被吸附的有机物按其性质不同，通过水蒸气蒸馏、解吸或热分解这些过程，以解吸、炭化、氧化的形式从活性炭的基质上消除。但热再生也有明显的缺陷，其一再生过程中炭损失较大，一般在5%～10%，再生炭机械强度下降；其二热析出的污染物排放到环境中，造成环境污染。另一种较常用的方法为溶剂萃取再生法，该方法是用酸、碱等无机药品，苯、丙酮、甲醇等有机溶剂处理废炭，对吸附质进行化学反应、萃取或替换，以此来造成吸附质的强离子化形成盐类或因萃取作用而达到吸附质的解吸。该方法通常用于有价值产品的回收，是一种非破坏性的再生过程。但是溶剂萃取再生过程中，有些化学溶剂会腐蚀活性炭表面，破坏活性炭的细孔结构，降低活性炭的吸附容量和机械强度。因此，为达到一定的吸附要求，再次使用时需补充一定数量的新炭。除了以上两种方法外，还有生物再生法，氧化分解再生法等等活性炭再生方法。不过现有方法大多存在再生过程中活性炭的损失较大，炭表面化学结构发生改变，再生过程存在二次污染以及所需设备较为复杂，不易小型化等诸多问题。

光催化技术是近年来发展起来的一种环境友好的催化技术，本发明旨在将光催化技术应用到活性炭及其再生方法中去，产生一种改性活性炭及其全新的再生方法—光催化再生法。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性活性炭及其气固流化床光催化法对其进行再生的方法，通过负载光催化剂对活性炭进行改性，可利用光催化反应分解污染物，利用气流加速污染物的迁移，达到再生活性炭的目的。本发明的改性活性炭是一种适宜的新型吸附剂，其再生方法能够减少活性炭的损失，防止活性炭机械强度下降，简化再生所需设备，无二次污染，是一种环境友好的活性炭再生技术。

本发明采用以下技术方案：

一种改性活性炭，其特征在于：所述的活性炭上负载S-TiO₂光催化剂。

所述的S-TiO₂光催化剂中，以S-TiO₂计，硫元素的质量分数为0.5～1.30%。

所述的改性的活性炭中，以改性活性炭计， S-TiO₂负载量为5～15% wt。

本发明在活性炭上负载S-TiO₂光催化剂，其目的第一是为催化剂提供一种载体，避免其流失；第二是加强光催化剂与活性炭的结合，利用活性炭的某些性能，使它能对光催化反应起促进作用。

本发明采用溶胶凝胶法制备S-TiO₂光催化剂，采用浸渍法将光催化剂负载到活性炭上，所述的改性活性炭由以下方法制备：以钛的无机盐或醇盐为TiO₂前驱体，以硫脲为硫源，通过水解制备无机水合金属氧化物S-TiO₂的溶胶，加入或不加PEG，与活性炭混合后，搅拌或超声混合均匀，进行浸渍处理，再对经浸渍处理的活性炭进行干燥和锻烧，得到光催化剂改性的活性炭。

所述的钛无机盐或醇盐选自四氯化钛、四异丙醇钛、钛酸四丁酯等。

所述的S-TiO₂溶胶中优选加入PEG后与活性炭混合进行浸渍处理。

所述的锻烧是指在程序控温炉中350~450℃煅烧1~3h。

改性后的活性炭可以用作吸附剂来使用，吸附饱和后可将活性炭放入光催化反应器中进行气固流化床光催化法再生，经过再生后活性炭的吸附性能得到再生。

本发明还涉及一种气固流化床光催化法再生活性炭的方法，其特征在于：活性炭使用前先对其进行改性，将光催化剂S-TiO₂负载在活性炭上；将吸附饱和后的活性炭在气固流化床内形成流化状态，照射紫外线，活性炭表面的吸附质发生光催化反应，直至完成活性炭再生。