[发明专利]通过碱性水解原位再生附载有三卤甲烷的活性炭的方法

说明书

本发明涉及一种用于原位再生附载有三卤甲烷(THM)的活性炭的方法。按照本发明，该方法通过将三卤甲烷(THM)在活性炭内在温度提升的情况下碱性水解为无卤素的易溶于水的或者气态的化合物实现。在化学的水解处理结束后，活性炭通过用水和稀释的酸冲洗去除试剂和反应产物并可用于原水流中的重新附载。在整个清洁过程期间，活性炭床无需被移动。

本发明涉及一种用于原位再生附载有三卤甲烷(THM)的活性炭的方法。按照本发明，该方法通过使三卤甲烷(THM)在活性炭内在温度提升的情况下碱性水解为无卤素的易溶于水的或者气态的化合物实现。在化学的水解处理结束后，活性炭通过用水和稀释的酸冲洗去除试剂和反应产物并可用于在生水流中的重新附载。在整个清洁过程中，活性炭床必须不被移动。本发明还涉及一种按照本发明的方法用于获取为在半导体工业、尤其在半导体制造时使用的超纯水的应用。

在为了净化(灭菌)不同来源的水(自然的地表水或者地下水、再循环洗澡水等等)而对它们进行氯化时会产生THM。THM是由于所谓的卤代反应由溶解的有机化合物形成的。THM级分的主要成分是氯仿(CHCl₃)。THM具有致癌性并且必须为了处理水的大多数使用目的而去除至非常低的残余浓度(＜10μg/l)。由于氯化处理作为生水的处理阶段在世界范围内传播，因此有效地去除形成的THM是世界范围内关系重大的问题。以此被污染的水量在大于10¹⁰m³每年的数量级。

按照现有技术，主要通过在活性炭上的吸附进行污染水处理。通常，用固定床装置中的粒状活性炭(GAC)进行吸附。粒状活性炭吸附饱和之后，必须更换和再生GAC。异位再生、例如通过热化学方法或通过蒸汽抽提，是现有技术，然而它关系到极高的成本和工艺技术方面的耗费。GAC固定床必须从过滤器支架上取下，并转移到通常在活性炭制造商处的、特殊的再生设施中。在额外的运输成本之外也产生例如由磨损导致的GAC损失。

由于上述原因，GAC固定床无机械运动的原位再生可以是有利的。专业文献中说明了用于原位处理GAC的许多方法。它们中的大多数基于吸附的污染物的例如使用含有过氧化氢的溶液的化学氧化。较新的论文中说明了用过硫酸盐氧化附载有氯仿(0.04Ma-％)(Ma-％＝重量百分比，例如，g氯仿/100g活性炭)的GAC的再生(Huling等人，Persulfateoxidation of MTBE-and chloroform-spent granular activated carbon，J.Hazard.Mat.2011，192，1484-1490)。使用的反应条件是苛刻的(55℃下3天和500g过硫酸盐/kgGAC)，并且获得的结果不令人满意(氯仿分解仅20-60％)。对化学家而言这并不奇怪，因为众所周知氯仿属于难以氧化的化合物。

氯代化合物(CKW)氧化的替代方法是在含水介质中水解。专利文献EP 1 406 840中说明了用于净化带有有机卤素化合物的水的多阶段方法。其中，在第一阶段中使得待去除的CKW(氯代烃，Chlorkohlenwasserstoffe)在水相中进行部分脱氯，在第二阶段中通过抽提(Ausstrippen)去除生成的反应产物。此外，可以通过在均相水溶液中碱性水解进行部分脱氯。

在其他的实施方式中，专利文献DE 102 23 112 A1同样说明了CKW的水解作为处理步骤系列中的第一步骤。在此，难挥发的CKW通过部分脱氯转化为易挥发的CKW，然后通过抽提从水相中去除。例如把1,1,2,2-四氯乙烷转化为三氯乙烯和把六氯环己烷转化为三氯苯(Mackenzie等人，Catalytic effects of activated carbon on hydrolysisreactions of chlorinated organic compounds，Part 1：γ-Hexachlorocyclohexane，Cat.Today 2005，102-103C，148-153和Part 2：1,1,2,2-tetrachloroethane.Appl.Cat.BEnvironm.2005,59,171-179)。在此发现所研究的CKW在活性炭上比在均相水溶液中相同的pH值时更快地水解。

实施的例子有三个共同点：