[发明专利]一种再生活性炭及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于污染空气净化领域，特别是涉及一种再生活性炭及其制备方法和应用，特别是用于吸附以氨气与硫化氢为主要致臭物质的混合气，特别是将所述生活性炭去除集约化养殖场中的以氨气与硫化氢为主要致臭物质的混合气的应用。

背景技术

近十几年来，随着城市规模的扩大，集约化养殖厂不断发展，带来较大的经济利润，也方便市场需求，然而随之而来的环境问题却不容忽视，其散发的气味难闻，严重时还会引起周边生活人们的不适，严重影响人们的生活环境质量，对这类恶臭气体的研究与治理具有重大的现实意义。氨气与硫化氢作为养殖场臭气的主要致臭物质，它的治理已迫在眉睫，吸附法脱除氨气与硫化氢由于速度快、效率高而受到人们的关注。

活性炭是含碳物质经过炭化和活化制成的多孔性产物。它具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，可用作吸附剂、催化剂和催化剂载体。活性炭的孔大体上分为三类，即大孔、中孔和微孔，这些孔就是活性炭吸附能力的本源。活性炭表面含有多种化合物，吸附氧时形成的基团分为酸性和碱性基团。活性炭表面除含有氧基团外还有硫基团和氮基团，硫基团是硫原子和活性炭表面作用或表面氧基团置换形成的，氮基团是氮原子和活性炭表面碳原子或表面氧基团作用形成的。

目前，随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，活性炭的使用量剧增。大量活性炭在一次使用后就被废弃物，久而久之不仅污染环境也是种资源的浪费。因此，废活性炭再生循环利用开始得到了人们的重视，活性炭的再生具有格外重要的意义。现在活性炭的应用领域广阔，相应的使用量也在不断的增加。现在活性炭的主要来源依然是煤，而煤资源也是有限的，因此重复利用也是增加能源利用率的有效途径。

目前，活性炭的再生方法公开的专利有CN103252223A、CN103212391A等，活性炭的再生主要是利用微波对活性炭进行再生。活性炭是一种很好的可再生吸附剂。它具有操作方便、硫容量大和脱硫效率高等特点，得到广泛应用，特别是用来处理含低浓度氨气与硫化氢的气体。目前可再生的吸附剂主要为活性炭基材料吸附剂，其可归结为4类：活性焦、活性炭纤维、活性半焦和活性炭。

目前，活性炭再生方法中应用最为广泛的是热再生、溶剂再生和生物再生。Salvador等利用液态水热再生脱附法对活性炭进行再生取得很好的效果。Ban运用电脱附法对处理废水后的活性炭进行再生同样达到很高的再生利用率。张立强等报道了微波再生烟气脱硫活性炭，取得了较为理想的结果。费小猛等研究发现：用质量分数为60%的HNO₃溶液对吸附SO₂后失活的活性炭进行再生，可使得活性炭的再生率达到80%以上。张婷等详细介绍了柴油脱硫吸附剂的生物再生，提出了当前需要解决的问题，对今后的研究工作进行了展望。同时，一些再生新技术也有报道，例如放电高温加热再生法，它能够在5-10min完成升温、干燥、焙烧、活化的过程，使活性炭达到再生，炭损耗率小于2%，碘吸附恢复率达到95%。几种方法中，热再生效果较好，损耗率低，技术成熟。

但通过上述方法再生的活性炭在吸附氨气与硫化氢的时候还是难以满足目前的需要，尤其是吸附特定温度和浓度下的氨气与硫化氢的需要。

发明内容

本发明的目的为了克服用以吸附氨气和硫化氢混合气的活性炭难以重复利用缺点，提高了活性炭的重复利用率。提供了一种高温气体再生活性炭及其再生方法，以及应用高温气体再生活性炭提高对集约化养殖场中氨气与硫化氢的吸附效率。

本发明提供了一种高温气体再生活性炭的制备方法，其特征在于，所述再生活性炭通过如下方法制备得到：

步骤一、将已穿透的活性炭置于石英反应器中，调节加热器开始升温至设定的再生温度，所述再生温度为100℃；所述已穿透活性炭平均直径为3±0.5mm；

步骤二、将再生气体在混合器中混合均匀，以450h^-1的恒定空速从下至上通入石英反应器中，开始对活性炭进行再生操作，所述再生气体选自氮气，或者体积比为4:1的氮气和氧气的混合气体，或者体积比为13:4:3的氮气、氧气和水蒸气的混合气体；

步骤三、当石英反应器的出口气体中氮元素和硫元素浓度降低至10mg/m³后，加热器将升温至下一再生温度，同时再生操作会持续进行，直至完成所有温度下的再生过程；所述再生温度分为三段，分别为100℃、200℃和300℃；将再生后的活性炭烘干得到高温气体再生活性炭。

优选地，步骤二中所述再生气体为体积比为13:4:3的氮气、氧气和水蒸气的混合气体。