甘氨酸母液脱色后废活性炭的再生技术概述

韩 萌， 龚文照， 张 伟， 赫瑞元， 赵 广， 李 鑫， 杨仁俊， 毋 楠， 李伟斌， 袁秋华

(阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院，山西 太原 030021)

1 活性炭简介

活性炭材料，是经一系列加工处理所得的无定形碳[1]，是一种重要的吸附剂，对溶液及气体中的各种物质及胶体颗粒等都能较好的吸附，广泛应用于化工、环保等领域，特别在污水处理方面发挥着不可忽视的作用[2]。随着活性炭的广泛使用，产生的废活性炭也引发了环境污染问题。因此，对活性炭再生利用已成为目前研究的重点[3]。

2 脱色甘氨酸母液废活性炭性质

甘氨酸又称氨基乙酸，广泛应用于农药、食品等领域[4-5]。在甘氨酸的工业生产中，会产生大量的有色杂质，若想保证产品外观及品质，需用大量活性炭对甘氨酸进行脱色以便对有色杂质进行脱除。在甘氨酸的脱色过程中，母液经多次循环后，除含有甘氨酸、羟基乙酸外，还含有较多的有机胺聚合物和各种无机盐，这些成分的积累将造成甘氨酸母液的黏度变大、颜色加深。因而，在甘氨酸脱色工艺中产生的废活性炭，其成分非常复杂，该类废活性炭的再生存在极大困难[6]，需选择合适的方法对废活性炭进行有效的再生。

3 活性炭再生理论及方法

甘氨酸母液脱色所产生的废活性炭，通常的处理方式有两种，一是将其堆放、转移、掩埋或焚烧。二是采用各种方法对其进行再生[7]。为减少污染，将活性炭进行再生是一种较佳的方式。

活性炭再生，指在保持活性炭原有结构不变的前提下，运用各种方法，将吸附饱和的活性炭表面、孔道内的吸附质脱除，达到恢复活性炭吸附性能、使之能重复利用的目的[8]。

研究人员已经对废活性炭再生方法作了大量研究，现将常见的活性炭再生方法列举如下：

3.1 热再生法

热再生法是目前工业上应用最广泛的废活性炭再生方法。它的原理是将废活性炭加热至高温，使吸附质发生解吸或氧化降解，最终从活性炭的基质上消除。热再生法再生效率高，时间短，但再生过程中炭的损失较大，再生后的活性炭吸附效率也会降低，再生过程能耗高，运行成本大[9]。

3.2 生物再生法

生物再生法的原理是通过在活性炭上培养微生物以降解活性炭表面的吸附质，使之分解生成CO2和H2O，从而实现活性炭再生。该方法操作简单、成本低、能耗低，但活性炭再生时间长，并且其对温度和pH值的条件要求高，制约了该方法在工业上广泛应用[10]。

3.3 湿式氧化再生法

湿式氧化再生法是指在高温高压的条件下，用氧气或空气作为氧化剂，降解活性炭上吸附的有机物。若在体系中加入合适的催化剂，可大幅降低有机吸附质的分解温度，达到低温再生减少能耗的目的。湿式氧化方法工艺简单、能耗低，炭损失量低，但该方法的反应压力和温度须按照吸附质的性质来确定，对反应条件及设备要求较高，因此在工业上推广使用难度较大[11]。

3.4 化学药剂再生法

化学药剂再生法主要分为无机药剂再生和有机药剂再生。该再生方法针对性强，对设备要求低，活性炭损失小，但化学药剂再生法一般只能针对某单一物质再生，通用性差，还存在再生液二次污染的问题[12]。

3.5 超声波再生法

超声波再生法通过对活性炭的吸附表面施加能量，使吸附在活性炭表面的物质脱离活性炭的吸附表面，从而达到活性炭再生的目的。该方法工艺简单，能量消耗低，再生过程炭损失少。但该方法主要以物理脱附为主，再生效率较低[13]。

3.6 电化学再生法

电化学再生法目前还处于研究阶段，是一种新型的活性炭再生技术。活性炭在电场的作用下，活性炭中的吸附质通过扩散、电迁移及电解氧化还原反应实现活性炭的再生。该方法操作简单、能耗低、效率高，而且无二次污染[14]。但在实际运行中，金属电极易被腐蚀、钝化，产生的絮凝物容易将活性炭孔道堵塞。

3.7 超临界流体再生法

物质的温度和压力高于其临界温度和临界压力时，称为超临界流体。超临界流体密度大、表面张力小、溶解度大、扩散性能好，若利用超临界流体作为溶剂，将甘氨酸脱色后废活性炭中吸附的有机化合物溶出，可以实现废活性炭的再生。活性炭再生完成之后，可以通过改变超临界流体温度及压强，实现有机物同流体的分离，同样实现超临界流体的再生。该方法目前还处于研究阶段。

3.8 光催化再生法

在一定波长范围光的作用下，光催化剂产生强氧化性物质，通过光化学反应将甘氨酸母液脱色后的废活性炭上的有机物氧化分解，从而恢复废活性炭的吸附性能。该工艺工艺流程简单，能耗低，但处理耗时长，处理效果有待提高[12]。

除了以上列举的几种再生方法外，还有红外加热再生、浮选再生法、活性炭强制放电再生法等，但大多仍处于研究阶段，未在生产中广泛应用[15-16]。

4 结语

将脱色甘氨酸母液的废活性炭进行再生，可很好地解决废弃活性炭转移和回收过程环境污染严重的问题，具有重大意义。本文介绍了甘氨酸母液脱色废活性炭再生的几种方法，以期对甘氨酸生产过程中废活性炭的再生提供一些参考。