活性炭再生の温度

加熱再生法 有機物が加熱過程で分解脱離する温度の違いにより、加熱再生は低温加熱再生と高温加熱再生に分けられる。 (1) 低温加熱再生法。吸着沸点が低い低分子炭化水素や芳香族有機物を吸着した飽和炭については、一般的に100～200℃の蒸気を用いたブロー脱着によって炭を再生し、この再生は吸着塔内で行うことができる。脱着後の有機物蒸気は凝縮することで回収再利用できる。ガス吸着用の活性炭の再生によく使用される。蒸気吹き抜き法は、ビールや飲料業界における工程用水の前処理として用いられる飽和活性炭の再生にも利用されている。 (2) 高温加熱再生法。水処理において、活性炭が吸着するのは主に熱分解型および脱着しにくいタイプの有機物であり、吸着サイクルも長い。高温加熱再生法は、通常850℃の高温で加熱することにより、活性炭に吸着した有機物を炭化・活性化させて再生を図り、吸着回復率が高く、かつ再生効果も安定している。したがって、水処理に用いられる活性炭の再生には、一般的に高温加熱法が採用されている。 脱水処理を施した活性炭の加熱再生プロセス全体は、一般的に以下の3つの段階を経る。 (1)乾燥段階。含水率が50％～86％の湿った炭を、100～150℃の温度で加熱し、炭粒子内に吸着された水分を蒸発させると同時に、一部の低沸点有機物も揮発する。この段階で消費される熱量は、再生全体の総エネルギー消費量の50％から70％を占めます。 (2) 焙焼段階、または炭化段階。粒炭は150～700℃まで加熱される。異なる有機物は、温度が上昇するにつれて、それぞれ揮発、分解、炭化、酸化という形で活性炭のマトリックスから除去される。通常、この段階になると、再生炭の吸着回復率は60％～85％に達している。 (3)活性化段階。有機物が高温で炭化されると、かなりの量の炭化物が活性炭の微細な孔に残留する。このとき、炭化物は水蒸気や二酸化炭素などの酸化性ガスを用いて気化反応を起こし、残存する炭化物が850℃前後でCO2やCOなどのガスに気化される。微細な孔の表面を清掃し、その吸着性能を回復させる。 残留炭化物と酸化性ガスの反応式は以下の通りである： C + O2 → CO2↑ C + H2O → CO↑+H2↑ C + CO2 → 2CO↑ 高温再生過程において、酸素は活性炭のマトリックスに大きな影響を与えるため、微正圧条件下で運転する必要がある。過剰な酸素は活性炭を焼損させ灰化させるが、酸素量が少なすぎると炉内の温度や再生効果に影響を与える。したがって、一般的な高温加熱再生炉内では酸素を厳しく制御する必要があり、残留酸素量は1％未満、CO含有量は約2.5％、水蒸気の注入量は活性炭1kgあたり0.2～1kg（炉のタイプによって決定）とする。 活性炭再生装置の優劣は、主に吸着回復率、炭損失率、強度、エネルギー消費量、補助材料の消費量、再生温度、再生時間、人体および環境への影響、装置及び基礎設備への投資、操作・管理・点検の手間の程度に表れます。 さらに、いかなる活性炭の高温加熱再生装置においても、炭粒子同士が結着・焼結して塊を形成し、局部的な発火や通路の閉塞を引き起こし、ひいては運転停止に至る現象を防ぐことが適切に解決されなければならない。

放電高温度加熱再生法 これは、従来の高温度加熱再生法とは全く異なる再生方法です。従来の方法では、密閉された状態で、炉本体を介して、あるいは炉内空間から直接活性炭に加熱を行い、炭が表面から内部へと徐々に温度が上昇し、最終的に850℃の高温度に達したところで水蒸気を導入する。海外の学者らは、炭素基質の焼損を防ぐために、通常の加熱再生における昇温速度は10℃/分を超えてはならず、そのため再生にかかる全工程は6時間に及ぶと考えている。 この方法は、炭自体を急速に加熱することで、乾燥・焼成・活性化の3つの段階を5～10分以内に素早く完了させるものです。密閉した環境での操作は不要で、水蒸気を導入して活性化する必要もありません。850℃という高温度に達しても空気に触れさせて自然冷却すれば、完全に灰化することはない。その強度も影響を受けず、炭素損失率