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眾多行業(yè)中，廣泛應(yīng)用的活性炭產(chǎn)品大致分為兩類：粉末活性炭（PAC）和顆?；钚蕴浚℅AC）。通常，前者粒度小于60目，后者粒度大于40目。顆?；钚蕴颗c粉末活性炭相比，可能價格較高，一次性投入較大，但顆?；钚蕴匡柡秃罂梢越柚偕繝t對其進行再生，恢復(fù)活性炭所具有的吸附性能，從而達到多次循環(huán)利用的目的。因此，使用顆粒活性炭不僅單耗低，而且對現(xiàn)場環(huán)境友好，兼具自動化程度高的優(yōu)勢。
1． 應(yīng)用
1.1 廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域，包含氣體和水的凈化以及糖的脫色。如飲料、釀酒和純凈水的凈化、脫色、脫氯、除臭；糖液（淀粉糖、蔗糖等）的吸附脫色等方面。
1.2 普遍應(yīng)用于環(huán)境治理領(lǐng)域，如水處理：給水的凈化，污水的深度處理；煙氣凈化：脫硫脫硝；揮發(fā)性有機物治理的氣液固等各方面。
1.3 經(jīng)常應(yīng)用于化工、冶金等其它領(lǐng)域，包括提純，溶劑回收等。
2． 原理
2.1 吸附原理
顆?；钚蕴坷米陨磔^大的比表面積以及內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)吸附各種雜質(zhì)。這種吸附劑是一類較強的通用吸附劑，基本上不存在吸附一種色素而排斥另一種色素的特異性。在去除色素方面，顆粒活性炭能夠除去幾乎所有進料液中的類黃酮色素，還可以有效地去除大部分酚類化合物。
2.2 活性炭的吸附過程
在活性炭裝置中，液體穿過盛裝活性炭的床層，雜質(zhì)被吸附在炭的表面和炭顆?？紫吨?。通過控制待除雜液體在炭層中停留的時間來達到充分除雜的目的。這些雜質(zhì)一般在顆粒活性炭上吸附的非常牢固以致于熱再生的溫度一般都設(shè)置為900-1000 ℃。
2.3 再生原理
所謂活性炭再生，是指用物理、化學(xué)或生物化學(xué)等方法在不破壞活性炭原有結(jié)構(gòu)的前提下，將吸附于活性炭微孔的吸附質(zhì)去除，恢復(fù)其吸附性能，達到重復(fù)使用的目的。
2.4 活性炭的再生方法
活性炭的再生方法有很多，如熱再生法、生物再生法、化學(xué)溶液再生法、濕式氧化再生法、超臨界萃取再生法、電化學(xué)再生法、超聲波再生法、微波輻照再生法等。不同的方法有不同的特點，目前，國內(nèi)外普遍采用的活性炭生產(chǎn)和再生方法是熱再生活化法，尤其廣泛應(yīng)用于制糖工藝，因為它具有相對較高的反應(yīng)效率。用熱再生活化法再生活性炭時，選用的爐型有多膛爐、臥式回轉(zhuǎn)爐、流化床爐及斯列普爐，其中多膛爐應(yīng)用較多。我國大型活性炭生產(chǎn)企業(yè)都在考慮使用多膛爐提升產(chǎn)品品質(zhì)和規(guī)模。多膛爐的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1，
圖1 多膛爐（6層）結(jié)構(gòu)示意圖
多膛爐也稱多段爐，因爐膛被分成很多層(或段)而得名。多膛爐層數(shù)的確定，取決于所需要處理的物料。一般有4，6，8，10，12，15，16，17層。其中對于大型活性炭的生產(chǎn)企業(yè)，以15，16，17層居多。多膛爐的爐體外殼為鋼制圓筒體，內(nèi)襯為耐火材料或隔熱材料。沿爐體垂直方向相隔一定距離設(shè)置多個水平圓形爐床。每個爐床上都有下料孔，從上往下的開孔位置分別為單數(shù)層中央開一個下料孔，雙數(shù)層周邊開若干個下料孔。爐體中央為一帶夾套的空心轉(zhuǎn)軸，其上裝有耙臂，耙臂對稱布置，各層間相互錯開?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品的用途不同，分別對多膛爐的每層爐床進行溫度控制，靈活地、有彈性地、“量體裁衣”地制造不同品質(zhì)的活性炭產(chǎn)品。還可以通過調(diào)節(jié)物料在爐床上的機械移動速度來精確地控制物料在再生爐內(nèi)停留的時間，從而實現(xiàn)物料在每個溫度區(qū)間占有不同停留時間的目的，也能達到使物料在每個爐床內(nèi)擁有不同停留時間的效果。
2.5 活性炭的再生過程
顆?；钚蕴康脑偕^程包含以下幾步：
脫水，利用重力沉降的脫水機構(gòu)，將濕活性炭與水分離。
烘干，利用簡單的干燥將濕飽和炭烘干。
揮發(fā)和蒸餾，將吸附物蒸餾或碳化。
氣化，將殘留于活性炭孔隙內(nèi)的（軟質(zhì)）碳化物再氧化，即再活化或再生。
最后，將已再生完全的活性炭排入急冷槽，冷卻后經(jīng)吹送槽送回原吸附系統(tǒng)，等待新的吸附周期開始。
3． 結(jié)構(gòu)介紹
活性炭具有極為發(fā)達的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，吸附能力強，能有效地吸附氣體、膠態(tài)固體及有機色素等物質(zhì)。顆?；钚蕴吭谑称芳庸I(yè)中用途很多，包含氣體和水的凈化以及糖的脫色，其中90%的活性炭都用在糖精制脫色的過程中。這種顆粒活性炭有的是采用低灰分煙煤基制成的。制造過程包括最初在600℃到700℃的還原氣氛中的碳化階段，隨后在900-1000℃用蒸汽活化階段?；罨^程中制造并打通了炭的孔隙結(jié)構(gòu)，這將賦予活性炭顆粒本身高比表面積以及隨之而產(chǎn)生的高吸附能力。嚴(yán)格控制生產(chǎn)活性炭的活化過程，使其孔徑的尺寸分布可以得到較好調(diào)整，從而產(chǎn)生一系列優(yōu)化后用于特殊用途的顆?；钚蕴?。圖2為顆?；钚蕴客庥^圖，圖3為顆粒活性炭孔隙結(jié)構(gòu)圖。
圖2顆粒活性炭外觀圖
圖3 顆?；钚蕴績?nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)圖
4． 優(yōu)勢
在淀粉糖行業(yè)，精制工段往往需要活性炭和離子交換樹脂的共同配合，互相彌補才能夠?qū)⒂袡C雜質(zhì)分子、蛋白質(zhì)及無機鹽離子徹底去除。在生產(chǎn)工藝中應(yīng)當(dāng)將活性炭工序置于前，離子交換工藝置于后。只有這樣，料液通過活性炭將大部分雜質(zhì)，尤其是色素去除后，再經(jīng)離子交換樹脂的處理可以大大延長樹脂的使用年限，故活性炭對于精制過程至關(guān)重要，尤其是在淀粉糖的脫色中扮演著十分重要的角色。
顆?；钚蕴课胶驮偕恼麄€系統(tǒng)一般包括：吸附柱、活性炭水輸送循環(huán)系統(tǒng)、再生炭爐、余熱回收鍋爐和尾氣凈化系統(tǒng)等。在生產(chǎn)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的廢活性炭較多，占地面積大。如不回收活化再利用的話，不僅會對資源造成一種浪費，同時還會對環(huán)境造成二次污染。因此，無論是從經(jīng)濟還是環(huán)保的角度考慮，推廣活性炭的再生都非常必要。
活性炭熱再生法是通過對活性炭進行熱處理，使活性炭吸附的有機物在高溫下炭化分解，最終成為氣體逸出，從而使活性炭得到再生。高溫?zé)嵩偕ㄔ诔ノ皆诨钚蕴可嫌袡C物的同時還可以除去沉積在炭表面的無機鹽，同時使炭的新微孔生成，使炭的活性得到根本性的恢復(fù)。
使用多膛爐進行熱再生的優(yōu)點如下：
(1) 爐內(nèi)物料借助中軸帶動的耙臂和耙齒緩慢、連續(xù)地翻動，通過中軸電機的調(diào)節(jié)，控制中軸的轉(zhuǎn)速和相對于耙臂的耙齒角度，可以嚴(yán)格控制物料在爐內(nèi)的停留時間從而達到控制反應(yīng)時間的目的。
(2) 分層獨立設(shè)置燃燒器，精確控制溫度，滿足多膛爐在活性炭工業(yè)上的應(yīng)用
以及活化各階段的不同需求。
(3) 精確注入活化氣體，準(zhǔn)確控制活化深度，連續(xù)進料，連續(xù)出料，產(chǎn)品質(zhì)量均勻。
(4) 在耙齒的連續(xù)翻動作用下，增加了物料表面與活化氣體的接觸面積，提高了活化率和產(chǎn)品的質(zhì)量。
(5) 采用立式結(jié)構(gòu)，平面占地小，處理能力高。
綜上，熱再生法具有通用性能好、再生效率高、能在短時間內(nèi)完成對顆粒炭(30 min～60 min)的再生、對吸附質(zhì)基本無選擇性，并且沒有再生廢液的產(chǎn)生等優(yōu)勢。但熱再生過程中有炭損失，一般為5～10%，再生的活性炭機械強度略有下降，且在熱再生過程中須外加能源加熱，短期投資費用較高，但長期使用，單次平均運行費用大大降低?；钚蕴繜嵩偕笪叫蕰兴档?，再生一定次數(shù)后喪失吸附性能。
5． 工程案例
5.1 我公司與秦皇島驪驊淀粉股份有限公司進行了順利合作，其中糖車間的吸附脫色系統(tǒng)和再生系統(tǒng)已經(jīng)投入生產(chǎn)，穩(wěn)步運行，效果良好。
此項目采用熱再生活化法對活性炭進行再生，爐型為多膛爐，整個再生過程在爐內(nèi)就可以全部完成。再生效果好，效率高。顆?；钚蕴康奈胶驮偕^程如圖4所示。
圖4 顆?；钚蕴康奈胶驮偕^程
活性炭之所以能夠在再生爐中完成顆?；钚蕴康娜吭偕^程，主要是因為通過控制再生時所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可以保證再生效果。再生的主要目的是為了移除顆粒活性炭內(nèi)已吸附的雜質(zhì)，使活性炭恢復(fù)到使用前的狀況（一般顆?；钚蕴恳蚱錂C械特性有限，故可再生次數(shù)約為5到6次）。吸附系統(tǒng)將飽和活性炭送至飽和炭儲槽，該飽和炭儲槽即為此次再生系統(tǒng)的開始。濕飽和活性炭內(nèi)含有不同的有機雜質(zhì)，這些飽和活性炭內(nèi)包含的吸附物和水分很大一部分存在于活性炭顆粒的細孔隙內(nèi)。再生的第一步利用重力沉降的脫水機構(gòu)，將濕活性炭與水分離。第二步利用簡單的干燥將濕飽和炭烘干。第三步則將吸附物蒸餾或碳化。第四步將殘留于活性炭空隙內(nèi)的（軟質(zhì)）碳化物再氧化，即所謂的再活化或再生。最后一步則將已再生完全的活性炭排入急冷槽，冷卻后經(jīng)吹送槽送回原吸附系統(tǒng)，即再生炭儲槽（圖5）中，接下來等待新的吸附周期。吸附柱（圖6局部）中最先飽和的活性炭及時排入脫糖罐，經(jīng)脫糖后被轉(zhuǎn)移到飽和炭儲槽（圖7局部），等待下一個再生周期的開始。如此循環(huán)，吸附系統(tǒng)和再生系統(tǒng)配合進行，有序地完成整個脫色過程。
圖5 再生炭儲槽現(xiàn)場圖
圖6 再生炭儲槽底和吸附柱頂?shù)默F(xiàn)場圖
圖7 飽和顆?；钚蕴康霓D(zhuǎn)移輸送現(xiàn)場圖
5.2 其它用于蔗糖脫色的顆?；钚蕴吭O(shè)備
圖8 蔗糖脫色的顆粒活性炭柱群
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