电子束辐照用于活性炭再生
电子束辐照技术净化污水的另一种途径是利用电子束辐照技术再生用过的活性炭(AC)。由于活性炭具有很强的吸附力,所以可利用它来消除废水中的污染物质。但是用当前流行的方法再生用过的活性炭的费用较高。由于用过的活性炭表面附着有机物,电子束辐照技术则可以有效地再生活性炭。
人们已研究用电子束辐照技术再生用于处理真实废水或模拟废水[含钠十二烷基酯(NaLa)]的颗粒状活性炭(CalgonF400)。
将厚度为5~7mm的活性炭样品放置在一个容器内并预热到约110℃,然后分别在通氮气、氧气和水蒸气的情况下,用2MeV电子束进行辐照处理。图6表示,吸附容量为0.28gNaLa/gAC活性炭,在通氮气的条件下,其最大再生率达到91%。在有氮的气氛条件下,经辐照后碳量损失极少。在大气环境下辐照,有氮气的条件下再生效果最佳。活性炭吸附量少时,再生效果较好。加大辐照电流,可获得更高的再生效果,例如,在活性炭吸附容量为0.12g NaLa/g·AC,电流强度为20mA,辐照剂量为1.6MGy时,再生率可达99%。相反,当电流强度为1mA,辐照剂量为3.2MGy时,再生率下降(以活性炭上吸附的碘去除量少来表示)。
当辐照时,活性炭温度升高,碘去除量呈直线上升,即提高活性炭的预热温度可以提高再生率。当活性炭预热温度达到200℃时,在辐照剂量为0.8和1.6MGy条件下,再生率分别达到94%和101%。
这些结果表明,用电子束加热活性炭对除碘量起着根本的作用,即电子束可使活性炭轻度发热。这些热量可导致活性炭表面上的吸附物解吸或分解。实验结果证实,活性炭的吸附物——碳氢化合物的分解现象,例如,从辐照容器排放出的气体中发现有甲烷、乙烷、乙烯、 丙烷、丙烯、丁烷和丁烯等成分。每种气体成分的浓度约为100~20mg/L。 此外,人们认为活性炭中直径小于2.0×10-9m(20A)的微孔对吸附污染物质起重要作用,这些活性炭微孔经电子束辐照后可以再生。经辐照后,活性炭的微孔平均直径变化很小。
通过比较再生的活性炭和新的活性炭在NaLa的水溶液中的等温吸附曲线,分析碳的再生程度发现,两者的等温吸附曲线几乎是相同的。
因此,在氮气流中通过高能电子束辐照,可使用过的活性炭再生。该方法具有以下特点: (1)工艺过程简便(不需要高温技术); (2)碳损失少(小于1%); (3)能耗低(约0.3kW·h/kgAC)。