活性炭的電化學(xué)再生，本期介紹維護(hù)成本低的電化學(xué)方法用于吸附過(guò)染料的活性炭再生。活性炭長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛用于水處理中以吸附各種污染物(例如，有機(jī)污染物和重金屬 )。但是，該過(guò)程的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力取決于耗盡活性炭的可重用性。在各種再生技術(shù)中，熱再生是使用最多的并且已經(jīng)應(yīng)用​​于工業(yè)規(guī)模的再生廢活性炭。然而，該過(guò)程需要高溫并且由于氧化和磨損而損失5-15%的碳損失。因此，尋找可替代的方法還是有必要的，例如濕式氧化，微波，介質(zhì)阻擋放電法和電化學(xué)方法已被提出用于再生廢活性炭。其中，基于電化學(xué)的方法由于獨(dú)特的特性，例如低溫操作，不添加化學(xué)品和沉積在活性炭上的有機(jī)物的原位裂解而不損害碳的結(jié)構(gòu)特征，因此構(gòu)成了一種很有前景的選擇。

　　我們使用新型電化學(xué)方法重新構(gòu)建飽和活性炭再生的電化學(xué)過(guò)程，該方法通過(guò)同時(shí)過(guò)氧化氫電生成和在中性pH下活化來(lái)支持飽和活性炭的再生。混合金屬氧化物陽(yáng)極用于原位供應(yīng)O 2，填充有飽和活性炭的不銹鋼網(wǎng)袋用作陰極，其具有兩個(gè)功能：通過(guò)溶解的O2的過(guò)氧化氫電生成還原反應(yīng)(ORR)和通過(guò)過(guò)氧化氫活化產(chǎn)生OH。這種活性炭再生的優(yōu)點(diǎn)包括：(1)過(guò)氧化氫通過(guò)陽(yáng)極O 2發(fā)電，避免外部添加過(guò)氧化氫;(2)過(guò)氧化氫在活性炭上催化分解成OH，不使用Fe 2+;(3)活性炭是陰極的一部分，用于保護(hù)和保護(hù)碳表面。

　　活性炭吸附活性藍(lán)19制備樣品

　　活性藍(lán)19(RB19)是一種典型的蒽醌染料，可以通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)輕松測(cè)量。它在這項(xiàng)工作中用作模型有機(jī)污染物，它在活性炭上的吸附是在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的。將1.5g活性炭(原始的或再生的)加入到裝有RB19溶液的間歇式反應(yīng)器中，反應(yīng)器以恒定速度攪拌6小時(shí)。吸附平衡試驗(yàn)表明，原始活性炭在約300分鐘時(shí)飽和。達(dá)到吸附平衡后，將活性炭與溶液分離。在分析殘留的RB19濃度之前，通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾溶液來(lái)進(jìn)行研究。

　　再生時(shí)間的影響

　　裝載RB19的活性炭在不同時(shí)間(例如，0.5小時(shí)，1.5小時(shí)和12小時(shí))再生。還進(jìn)行了連續(xù)吸附-再生循環(huán)。如在介紹圖1的B-d，再生效率(RE)高達(dá)84.1%，83.4%，和88.7%的下分別為0.5小時(shí)，1.5小時(shí)，和12個(gè)小時(shí)，再生時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，這表明(該方法的有效性圖1a顯示了方法的示意圖)。然而，在5次吸附-再生循環(huán)后，0.5小時(shí)的再生時(shí)間導(dǎo)致<50%RE，而1.5小時(shí)的再生時(shí)間略高于50%RE。最重要的是，12小時(shí)的再生時(shí)間顯著改善了循環(huán)性能。回覆即使在10個(gè)循環(huán)后仍可達(dá)到52.3%(圖1d)。這些結(jié)果與上電化學(xué)方法等的研究，其表明相一致，即較長(zhǎng)的再生時(shí)間導(dǎo)致較高的RE。表明該方法可以回收一些活性炭的孔隙體積。

　　圖1。再生時(shí)間對(duì)RE和總有機(jī)碳(TOC)去除的影響。(a)設(shè)置示意圖。(b)-(d)當(dāng)再生時(shí)間分別為0.5小時(shí)(b)，1.5小時(shí)(c)和12小時(shí)(d)時(shí)，RE的變化。(e)再生12小時(shí)后的電解質(zhì)TOC，并計(jì)算吸附在活性炭上的RB19的TOC。(f)12小時(shí)后電解質(zhì)的電導(dǎo)率超過(guò)10次再生。

　　存在的差異與先前報(bào)告的電化學(xué)再生方法相比，是有機(jī)污染物的裂化在選自H原位形成羥基自由基是由于過(guò)氧化氫，其中產(chǎn)生和由活化的吸附劑(例如，活性炭)本身。因此，污染物礦化過(guò)程的有效性是另一個(gè)重要問(wèn)題�；�于重復(fù)施加該過(guò)程的10個(gè)循環(huán)，可以去除56.3%-71.2%的TOC(圖1e)。我們測(cè)量了每個(gè)再生循環(huán)后電解質(zhì)電導(dǎo)率的增加(圖1f)，表明由于形成小的有機(jī)酸副產(chǎn)物，電解質(zhì)中離子含量可能增加。

　　活性炭電化學(xué)再生機(jī)理

　　基于該結(jié)果，提出了活性炭電化學(xué)再生的機(jī)制(圖2)。O 2在混合金屬氧化物陽(yáng)極上產(chǎn)生并輸送到陰極附近。陰極，使用由RB19加載活性炭由不銹鋼網(wǎng)緊緊包裹的，電還原Ò 2至過(guò)氧化氫二者上活性炭表面和多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。由于活性炭的催化能力，過(guò)氧化氫的孔隙內(nèi)和表面活性炭被激活，以形成高氧化性O(shè)H，負(fù)責(zé)RB19及其降解中間體的裂解，導(dǎo)致活性炭再生和TOC去除。由于陰極附近的pH增加，孔內(nèi)的RB19也可能從活性炭?jī)?nèi)解吸。

　　該方法的關(guān)鍵特征之一是沒(méi)有氧化劑或催化劑外部添加到系統(tǒng)中。過(guò)氧化氫電生成和OH生成都發(fā)生在負(fù)極化的活性炭上。因此，RB19分子，過(guò)氧化氫分子和OH自由基處于相同位置(活性炭的孔隙和表面)，這有利于短壽命OH的RB19裂解。擴(kuò)大此流程的關(guān)鍵是活性炭與當(dāng)前不銹鋼網(wǎng)保持良好可靠的聯(lián)系。這種方法可以將吸附于活性炭?jī)?nèi)的分子去除，再生活性炭的吸附能力，是一種比較好的活性炭再生方法。

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