[实用新型]一种结合微波辐射及臭氧活化的活性炭再生系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及废活性炭再生处理技术领域，尤其涉及一种结合微波辐射及臭氧活化的活性炭再生系统。

背景技术

活性炭具有高度发达的空隙结构和客观的比表面积，且对多种分子具有极强的吸附能力，是一种优良的吸附剂。随着活性炭用量的增大，废活性炭的处理问题也越发突出，为避免其带来的二次污染，针对废活性炭的再生处理技术也越发受到关注。

微波辐射再生活性炭是指经过高温使脱附、炭化、活化，从而恢复其吸附能力的一种方法。微波是电磁波谱中位于远红外和无线电波之间的电磁辐射。微波辐射过程中，有机污染物不能持续的吸收微波能量以达到降解所需的温度，而活性炭能有效吸收微波能量使温度达到 1000℃以上。在微波作用下有机污染物克服范德华力吸引开始脱附，随着微波能量的聚集，在致热和非致热效应共同作用下炭化。微波辐射法具有良好的应用前景。

臭氧是一种氧化性极强的不稳定气体，臭氧输出浓度受多种因素的影响，其中腔体温度是极重要的因素之一；臭氧在30度左右时会在1分钟内衰减一半。在 40~50℃时衰减达到80%。超过60℃臭氧会马上分解。臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气。温度升高，臭氧分解速度加快，温度超过 100℃时，分解非常剧烈，达到 270℃高温时，可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度随水温和 pH 值的提高而加快。

臭氧依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其其它气味的有机或无机物质后达到脱臭效果，将臭味根源物质分解成无害物质。

臭氧可以与有机物反应：⑴臭氧与烯烃类化合物的反应：臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应，反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。⑵臭氧和芳香族化合物的反应：臭氧和芳香族化合物的反应较慢，在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中，其反应速度常数逐渐增大。⑶对核蛋白（氨基酸）系、有机氨也都发生反应。理论上，臭氧可以有效去除废活性炭中吸附的有机物质，起到活化再生的目的。

在活性炭进行活化和修饰，增加碳表面的含氧官能团，研究表明，应用臭氧，作活化和改性处理，对增加活性炭表面的含氧基团效果显著。

活性炭使用量日趋增大，饱和的活性炭需要再生处理。现有的设备对活性炭的再生处理还存在着能量浪费，未能有效利用，再生率低，能耗高。对吸附有有机物的活性炭，活化处理产生的废气也存在着污染环境的隐患，同时活化效果不是很理想。

发明内容

本实用新型针对以上不足，创新性利用微波辐射和臭氧，在活性炭再生方面提供了一套再生率高、能耗小、安全、活化效果好的再生处理系统。尤其对吸附有机物的废活性炭效果更佳。

本实用新型通过以下手段实现：结合微波辐射及臭氧活化的活性炭再生系统分三段式：

（1）一段微波热解反应装置，包括吸波体、磁控管、温度检测器、风扇、控制器，磁控管为微波产生源，吸波体是以铁氧体吸波材料制备的活性炭储存仓，位于微波热解反应装置中央，所述活性炭储存仓进料口和出料口处设置有封头罩和微波防泄漏总成件，输料管为氧化铝陶瓷材质，封头罩通过封头密封圈密封；温度检测器检测吸波体温度，并与控制器连接，控制器与温度检测器相连；风扇位于吸波体上方，可将磁控管微波源上的热量导向至吸波体。

铁氧体吸波材料在不加外恒磁场的情况下，由入射的交变磁场和晶体的磁性各向异性等效场共同作用产生的进动共振，当交变磁场的角频率和晶体的磁性各向异性等效场所决定的本征角频率相等时，铁氧体吸波材料将大量吸收电磁波能量。

（2）二段热量交换装置，包括换热器、冷凝器，活性炭储存仓中的活性炭依次经换热器、冷凝器进行热量交换。具体为经微波辐射后的吸波体，活性炭储存仓中的活性炭在微波辐射下逐渐处于高温，将储存仓中的活性炭依次经换热器、冷凝器进行热量交换。

（3）三段臭氧活化及水洗装置，包括臭氧发生器、活性炭贮存装置、水泵，活性炭经二段热量交换装置后，装入活性炭贮存装置中，活性炭贮存装置入口与臭氧发生器出口连接；臭氧发生器开启时，活性炭贮存装置出口均处于密封态，活性炭与臭氧接触不低于2小时；通过水泵将水打入活性炭贮存装置，开启搅拌，水洗，水洗时间不低于10h。此段中臭氧与活性炭充分接触，在活性炭与臭氧接触不低于2小时后，进行水洗或者酸洗。添加酸调节pH的目的是促进臭氧分解完全，避免造成环境隐患。