用于处理受污染液体的吸附剂的制作方法

本发明涉及生产吸附材料的方法，特别是用于处理受污染液体的材料。本发明还涉及通过本发明的方法形成的产品。吸附材料特定地但不唯一地用于液体处理以去除有机污染物(organicpollutants)或污染物(contaminants)。已经开发出许多方法来净化含有不期望或不需要的物质的液体。现有技术的方法通常利用吸收过程，其中受污染液体与合适的吸收材料接触，该吸收材料具有将污染物从本体(bulk)液相吸收到吸收剂材料的孔中的亲和性和能力。但是这种方法仅在污染物以分散相形式存在于液体中时才有效。吸收不能有效地去除液体中已经溶解的污染物。作为吸收的替代方法，已经研究了使用吸附材料处理受污染液体的方法。碳基吸附材料特别有用，并且能够通过使电流流过吸附材料而被再生。在使用中，在电极之间连续或间断地施加电压以使电流流过吸附材料，并按照“electrochemicalregenerationofacarbon-basedadsorbentloadedwithcrystalvioletdye”；nwbrown、eplroberts、aagarforth和rawdryfe；electrachemicaacta49(2004)3269-3281和“atrazineremovalusingadsorptionandelectrochemicalregeneration”；nwbrown、eplroberts、achasiotis、tcherdron和nsanghrajka；waterresearch39(2004)3067-3074中所述的方式对其进行再生。“electrochemicalpre-treatmentofeffluentscontainingchlorinatedcompoundsusinganadsorbent”；n.w.brown和e.p.lroberts，2007，journalofappliedelectrochemistry，第37卷，1329-1335中也介绍了碳基吸附剂在污水处理中的使用。在gb专利号2442950中描述了用于处理受污染液体的合适的碳基吸附剂，其内容在此通过引用并入。该专利描述了颗粒状的未膨胀插层石墨作为吸附剂颗粒产品用于处理受污染流体的用途，其中未膨胀插层石墨能够电化学再生。通过本发明的方法生产的材料适用于处理受污染液体。gb专利号2495701公开了一种用于处理受污染液体以从所述液体中去除污染物的设备和方法，其内容在此通过引用并入。该专利描述了使用能够电化学再生的碳基吸附剂床，由此受污染液体以足够高到使液体通过该吸附剂床的流速但低于流化(fluidise)吸附剂床所需的流速来接触吸附材料。提供至少一对电极以使电流流过床来再生吸附材料。在gb专利号2475168中公开了使用可再生吸附材料处理液体的设备和方法，其内容在此通过引用并入。该专利描述了一种用于处理液体的方法，该方法包括使处理区域内的液体与吸附材料接触，在与所述液体接触之后使吸附材料通过处理区域内的再生区域，并在再生区域中对吸附材料进行电化学再生，消毒剂前体物质被设置在再生区域中，进行电化学转化以在再生区域中产生消毒剂物质，并且再生区域内的吸附材料和/或液体与所述消毒剂物质接触，其中吸附材料的再生与消毒剂前体物质的氧化同时发生。gb专利号2470042公开了一种用于从一定量的受污染液体中去除污染物的方法和设备。该方法包括将受污染液体递送到包含能够进行电化学再生的碳基材料的处理容器，该碳基材料在容器底部呈颗粒床的形式，搅拌床以将吸附材料分配到液体中并从中吸附污染物，停止搅拌并使物料床沉降，通过使电流流过床以从穿过容器中的液体上升的气泡中的污染物产生的吸附剂气态产物释放来再生吸附剂，以及从罐中去除受污染液体。以上所有内容统称为arviatm工艺。arviatm工艺中使用的现有技术的吸附材料具有约1.2m2g-1的相对低的表面积，这赋予了低的吸附容量。吸附等温线显示出处理过的各种有机污染物的饱和吸附物负载量在1-3mgg-1之间。另外，现有技术的吸附材料的连续再生会导致材料的耗损，从而降低其处理受污染液体的能力，甚至可能增加被处理液体的浊度。尽管现有技术的材料显示出用于受污染液体的商业处理所需要的所有性能，但是希望提供一种具有比现有技术中已知的性能更高的材料。因此，有需要改进吸附材料，该吸附材料可用于从受污染液体中吸附污染物并可以进行电化学再生。还需要具有抗损耗的改进的吸附和/或导电性能的吸附材料。在现有技术的方法中，生产包含单一类型颗粒的整体单块(monolithblock)，然后可以将其研磨以生产颗粒。然而，这导致广泛的颗粒尺寸分布，这是不希望的。在arviatm工艺中，使吸附剂颗粒沉降到床中。如果颗粒尺寸范围大，则形成的床可能不均质(homogenous)，这可能会对吸附床的再生产生不利影响。在大多数情况下，流出物以向下流模式通过填充床，即流出物的流动通常从床的顶部向下一直流到床的底部。然而，在某些情况下，流出物可以以向上流模式通过床，即流出物的流动通常从床的底部到床的顶部。均质的床可以使所有床被使用。类似地，更均匀的颗粒尺寸导致床的填充改善，这改善了床的电导率并因此改善了电化学再生。本发明的一个目的是消除或减轻与现有的用于处理受污染液体的吸附材料有关的问题，并提供生产吸附材料的替代方法。根据本发明的第一方面，提供了一种制备吸附材料的方法，包括混合第一粒状材料与第二材料，均匀化第一材料和第二材料的混合物，引入能够碳化的浸渍或涂覆材料，以及碳化混合物。材料进行电化学再生的能力将取决于它们的电导率、表面化学、电化学活性、形态、电化学腐蚀特性以及这些因素的复杂相互作用。电化学再生需要一定程度的电导率，并且高电导率可以是有利的。另外，希望被吸附物的电化学氧化动力学是快的。动力学取决于吸附剂表面用于氧化反应的电化学活性，该氧化反应在被吸附物被破坏时发生。另外，电化学再生将在吸附剂表面产生非常腐蚀性的情况。再生条件下吸附材料的电化学腐蚀速率应该是低的，以使吸附性能在吸附和再生的反复循环过程中不会劣化。另外，通常由于形成非导电材料的表面层，因而某些材料在尝试进行电化学再生时可能钝化。例如，这可能由于污染物(例如苯酚)在吸附剂表面上聚合而发生。另外，吸附材料上的污染物的电化学破坏(electrochemicaldestruction)将产生反应产物，该反应产物必须从吸附材料的表面传递。再生吸附材料以将产物从吸附材料的表面成功传递的能力将取决于吸附材料的表面结构和化学性质。应当理解，通过本发明的方法生产的材料将具有吸附能力。材料的吸收能力不是必需的，并且实际上可能是不希望的。吸附过程通过污染物与吸附剂表面之间的分子相互作用而起作用。相反，吸收过程涉及污染物的收集和至少暂时保留在材料本体内。举例来说，已知膨胀石墨是多种污染物的良好吸收剂(如每克化合物可“吸取”(taken-up)多达86克油)。但是，通常溶解的化合物的吸收或吸收率低。未膨胀的石墨插层化合物实际上没有吸收能力。它们可以吸附溶解的有机物，但由于表面积低，因此吸附容量通常非常低(如每克化合物可以“吸取”最多7毫克油)。不溶性化合物的吸附可能导致吸附剂颗粒涂覆(coatingoftheadsorbentparticle)。这些数字表明膨胀石墨和未膨胀石墨插层化合物的吸取能力之间有四个数量级的差异。然而，选择哪种待选材料是材料的吸取能力相对于材料可以被再生的难易度和效率的谨慎平衡。本发明的第一方面的方法使得可以通过选择第一材料和第二材料来控制吸附材料的性质。可能需要控制的特性包括吸附容量、电导率、耐损耗性、密度和电化学再生能力。控制这些性质允许吸附材料适应于将要使用的特定任务。例如，可以选择第一粒状材料的导电性，而可以选择第二材料的吸附特性。这样，在期望使高电流流过吸附材料的情况下，选择会导致具有良好导电性(低电阻)的吸附材料并且有可能牺牲一些吸附容量的材料可能是有利的。可选择地，在高损耗应用中，可能希望选择能产生抗损耗但吸附容量和/或电导率较低的吸附材料的材料。本发明的方法允许生产均匀尺寸的吸附剂颗粒。具有均匀尺寸的颗粒意味着颗粒的沉降速率也是均匀的。当颗粒具有不均匀的尺寸时，它们将以不同的速率从溶液中沉降出来并可能形成具有包含不同尺寸颗粒的层的床。在床两侧施加电势的情况下，这可能导致不同的电流流过具有不同尺寸颗粒的层，这可能是不希望的。因此，具有均匀的颗粒尺寸允许形成均匀的床。第一材料和第二材料中的至少一个基本上是无孔的。第一材料和第二材料都可以是基本上无孔的。浸渍或涂覆材料可以是可固化的。对于固化，将理解为材料的物理性质可以通过化学或物理手段来改变。具体地，可固化材料是能够通过化学或物理手段硬化的材料。例如，单体聚合是固化的一种类型。因此，单体是可固化材料。固化本质上是一个不可逆的过程。如果浸渍材料是可固化的，则该方法可包括固化混合物。固化可以在碳化之前或与碳化同时进行。可选择地，浸渍或涂覆材料可以是不可固化的。在本申请的上下文中，不可固化的材料指不会通过化学或物理手段被不可逆地改变的材料。例如，热塑性塑料是不可固化的材料，因为它可以在加热时的软状态和冷却时的硬状态之间可逆地变化。将会理解本发明的第一方面的各种特征可以与其中浸渍或涂覆材料可固化的方法以及其中浸渍或涂覆材料不可固化的方法结合使用。第二材料可以是浸渍或涂覆材料。可选择地，第二材料和浸渍或涂覆材料可以是不同的材料。第一材料和第二材料都可以是颗粒。第一材料和第二材料可以相同或不同。引入能够碳化的浸渍或涂覆材料可以在混合第一材料和第二材料之前、期间或之后进行。这样，在将第一材料和第二材料混合在一起之前，可以将第一材料和第二材料中的一个或两个与浸渍或涂覆材料混合。第二材料可以是能够碳化的浸渍或涂覆材料。在第二材料是能够碳化的浸渍或涂覆材料时，可能不需要包括另外的能够碳化的浸渍或涂覆材料。第一材料和第二材料中的一个或两个可以是碳质材料。碳质材料可以是石墨插层化合物、压缩膨胀石墨、天然片状石墨、活性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯、玻璃碳、无定形碳或任何其他合适的碳质材料中的一种。该材料可以被造粒或粉化。碳质材料可以特别地包括粉末状石墨和粉末状活性炭。第一材料和第二材料中的一个或两个可以是非碳质的。非碳质材料可以是金属、半金属、非金属或化合物中的一种，例如陶瓷。第一材料和第二材料中的一个或两个可以是复合材料。优选地，第一材料和第二材料中的一个或两个都是导电的。第一材料和第二材料中的一个或两个可以是离子交换材料。第一材料和第二材料可以以任何比例混合。优选地，第一材料和第二材料以约1:99至约99:1、约10:90至约90:10、约20:80至约80:20、约30:70至约70:30、约40:60至约60:40以及约50:50的比例混合，均以重量计。除了第一材料和第二材料之外，可以存在一种或多种其他材料。优选地，碳质材料将基本上，优选地完全由碳组成。但是，本领域技术人员将认识到碳质材料不必仅由纯碳组成，且可以使用具有占质量大部分的碳的化合物。本领域技术人员将认识到碳质材料还可包含其他元素，例如氢或氧。即使这样，碳仍将占碳质材料的大部分。浸渍或涂覆材料可以是可聚合的有机化合物。浸渍或涂覆材料可以是热固性树脂、热塑性塑料或可聚合化合物，诸如单体。浸渍或涂覆材料可包含一种或多种热固性树脂或热塑性塑料或可聚合化合物的混合物。浸渍材料可以被吸收到第一材料和第二材料中的至少一个的主体中，并且也可以涂覆材料表面的至少一部分。涂覆材料可以涂覆材料表面的至少一部分，并且可以被吸收或可以不被吸收到第一材料和第二材料中的至少一个的主体中。如果浸渍或涂覆材料是热塑性的，则不需要固化。在浸渍或涂覆材料是热固性树脂或可聚合化合物的情况下，可能需要固化树脂或可聚合化合物。可以通过任何适当的方法来实现固化。优选地，通过热处理、使用化学引发剂或两者的组合来实现固化。化学引发剂可以是酸或碱。优选地，化学引发剂是酸。优选地，固化是聚合浸渍或涂覆材料而产生的。浸渍或涂覆材料可以选自包括酚醛树脂、呋喃树脂、氧化的聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、纤维素、环氧树脂、聚苯乙烯、蔗糖和聚甲基丙烯酸甲酯的列表。优选地，该浸渍或涂覆材料是糠醇。浸渍或涂覆材料的目的是在碳化后将第一材料和第二材料结合在一起或提供碳源以涂覆第一材料。不希望受到科学理论的束缚，认为浸渍或涂覆材料提供了碳源，该碳源在碳化后将第一材料和第二材料的颗粒结合在一起，或者提供了一种碳源，当第二材料和浸渍或涂覆材料相同时，涂覆第一材料。第一材料和第二材料可以通过任何合适的方式通过浸渍或涂覆材料来浸渍或涂覆。可以通过将第一材料和第二材料浸泡在浸渍或涂覆材料中来实现浸渍或涂覆。若第二材料是浸渍或涂覆材料，将第一材料浸泡在第二材料中。可以机械搅拌混合物以确保混合物的均匀性。任选地或另外地，可以使受到浸泡的材料经受真空压力循环。在真空-压力循环中，将混合物置于真空下一段时间，然后将其恢复至大气压。可以根据需要重复多次。可以从任何合适的压力和时间中选择真空和将混合物置于真空下的时间长度。真空度可以高于绝对压力30毫米汞柱。该材料可以在真空下保持约3小时。该材料可以在大气压下保持约三十分钟。然而，本领域技术人员将理解，真空中使用的压力以及材料在真空/大气压下保持的时间可以根据常规实践而改变。例如，可以将第一材料和第二材料的混合物与糠醇混合，并使其在环境条件下浸泡在过量的0.5mhcl中。混合物可经受真空-压力循环。可以使混合物在环境条件下干燥。然后可以将混合物加热至足以聚合糠醇的温度，并在该温度下保持足以使基本上所有糠醇聚合的时间。该材料可以碳化。除了浸渍或涂覆材料之外，该方法还可以包括添加水。不希望受到科学理论的束缚，认为添加水有助于混合物的均匀化。在本发明的第一方面的方法中，可以在碳化材料之前干燥混合物。在本发明的第一方面的方法中，可以适当地洗涤混合物。在本发明的第一方面的方法中，在碳化之后，可以活化所得材料。碳化或活化后可将材料压碎。优选地，在压碎和/或活化之后进行洗涤。若第二材料是浸渍或涂覆材料，不需要在均匀化之后添加另外的浸渍或涂覆材料，但是如果需要的话，在均匀化之后可以引入另外的浸渍或涂覆材料。可以以任何顺序均匀化第一材料和第二材料的混合物并引入能够碳化的浸渍或涂覆材料。例如，可以在引入能够碳化的浸渍或涂覆材料之前将第一材料和第二材料的混合物均匀化，或者可以在均匀化之前将能够碳化的浸渍或涂覆材料引入混合物中。可选择地，均匀化和能够碳化的浸渍或涂覆材料的引入可以同时进行。碳化是指浸渍或涂覆材料转化为碳的过程。不希望受到科学理论的束缚，认为是热解过程形成了本发明的复合材料中的第一材料和第二材料的交联且多孔的碳基质。碳化可以在任何合适的条件下进行。在一个实施例中，可以以5℃min-1的初始升温速率将材料从环境温度加热至约550℃，并在该温度下保持约一小时。然后可以将材料以相同的升温速率加热到约700℃，并在此温度下保持约一个小时。然后可以通过对流使材料冷却至环境温度。碳化可以在氮气流中进行。本领域技术人员将理解可以使用任何会导致浸渍材料碳化的加热曲线(heatingprofile)。碳化的材料可以通过任何合适的方式粉碎。碳化的材料可以被活化。不希望受到科学理论的束缚，认为本发明材料的活化通过增加材料表面上用于吸附的“活性位点”的数量而增大了材料的吸附容量。活化可以通过物理或化学方式进行。物理活化可以通过将碳化的材料加热到大约800℃至大约900℃来实现。然后可以用适于提供氧化性气氛的一种或多种气体吹扫该材料。合适的气体包括水蒸气、二氧化碳和一氧化碳。不希望受到科学理论的束缚，认为气体提供了引起碳化材料氧化成活化材料的氧化性气氛。化学活化可以通过使用诸如酸、盐或碱的化学物质来实现。合适的化学品的示例包括磷酸、氯化锌、氢氧化钾和氢氧化钠。不希望受到科学理论的束缚，认为由强碱例如氢氧化钾活化碳化材料的机理是由于强碱球粒与碳化材料之间的融合而导致来自强碱的阳离子(如钾离子)嵌入到碳化材料的结构中。在约300℃下，氢氧化钾脱水形成氧化钾(k2o)。这种脱水导致膨胀且这将碳化材料的各层分开。此外，在约700℃下，k2o被碳化材料中的碳还原。可以认为，这种碳消耗是为了减少k2o而导致孔的形成。碳化材料的活化可以通过将碳化材料浸泡在氢氧化钾水溶液中来实现。可以在环境条件下将材料在koh溶液中浸泡过夜，并且任选地，可以对材料进行真空-压力循环。然后可以干燥材料并保持在约120℃的温度下以蒸发水。然后可以通过将干燥的碳化材料加热至约700℃并将其在该温度下保持足以活化该材料的时间来活化。本领域技术人员将能够容易地确定使材料活化所需的温度和时间。优选地，第一材料和第二材料彼此结合。在优选的实施方式中，第一或第二材料不结合在第一材料或第二材料中的另一个的孔内。优选地，第一粒状材料包括粉末状碳且第二材料包括粉末状活性炭或炭黑。希望本发明的方法不涉及材料的压缩。还希望不压缩通过本发明的方法形成的材料。优选地，通过本发明的方法生产的材料不是单块。根据本发明的第二方面，提供了一种吸附材料，其通过本发明的第一方面的方法制成或可通过本发明的第一方面的方法获得。还提供了由本发明的第一方面的方法制成或可通过本发明的第一方面的方法获得的吸附材料在处理受污染液体中的用途。如上所述，通过本发明的第一方面的方法生产的吸附材料可以使其物理和化学性质適合于要使用的特定任务。这是有利的，因为其允许针对给定目的最有效地使用吸附材料。由于吸附材料可用于包括废水处理和核处理在内的许多工业中，因此对能够电化学再生的吸附材料的要求是多样的。例如，核工业通常需要高电荷应用，因此期望具有高电导率的吸附材料。另一方面，若使用吸附材料吸附和电化学破坏微污染物，无论是专门吸附特定的微污染物还是吸收增加量的微污染物，吸附容量可能都更为重要。根据本发明的第三方面，提供了一种吸附材料，其包括第一材料和第二材料，其中所述吸附材料适用于电化学再生。在本发明的另一方面，提供了一种复合吸附材料，其包括第一材料和第二材料，其中第一材料和第二材料中的一个或两个都是导电的。第一材料和第二材料中的一个或两个优选是粒状。第一材料和第二材料中的一个或两个优选是碳质的。吸附材料可以是本发明的第一方面的材料。根据本发明的第四方面，提供了一种制备吸附材料的方法，该方法包括将第一材料与浸渍或涂覆材料混合，然后将所述浸渍或涂覆材料碳化。根据本发明的第五方面，提供了一种处理吸附材料表面的方法，该方法包括在不存在吸附的污染物的情况下使电流流过该吸附材料。在没有吸附的污染物的情况下使电流流过吸附材料的方法可以用于改变吸附剂的表面性质，这可以在存在或不存在电解质的情况下实现。还提供了通过根据本发明的第五方面的方法制造的或可通过根据本发明的第五方面的方法获得的材料。吸附材料可以是根据本发明任何方面的吸附材料。当然，应当理解，该方法可以应用于任何吸附材料。具体地，该方法可用于处理碳质吸附材料的表面，例如石墨插层化合物、压缩膨胀石墨、天然片状石墨、活性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯、玻璃碳、无定形碳或任何其他合适的碳质材料。这样的材料可以被造粒或粉化。根据本发明的第六方面，提供了一种从一定量的受污染液体中去除污染物的方法，该方法包括在吸附材料与受污染液体接触之前使电流流过该吸附材料，使吸附剂与受污染液体接触，使吸附材料从受污染液体中吸附污染物，并通过使电流流过吸附剂来再生吸附剂。吸附材料可以是根据本发明任何方面的吸附材料。当然，应当理解，该方法可以应用于任何吸附材料。具体地，该方法可用于处理碳质吸附材料的表面，例如石墨插层化合物、压缩膨胀石墨、天然片状石墨、活性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯、玻璃碳、无定形碳或任何其他合适的碳质材料。这样的材料可以被造粒或粉化。处理和再生过程可以是连续的、半连续的或成批次的。可以将单个体积的液体作为一个批次被处理，在引入液体之前再生吸附材料，然后在处理相应的批次时或在批次处理之间进行再生。通过使电流流过吸附剂来实现再生。如果在阴极和阳极之间没有通过固体导电吸附材料的连续电连接，也可以在未分隔的电池(undividedcell)中处理某些化合物。在连续或半连续过程中，确定并控制通过设备的液体的流速以确保有足够的停留时间与循环吸附剂接触。在依靠吸附然后电化学再生吸附剂的常规系统中，使污染物吸附到吸附剂上，并且使电流流过吸附剂以再生吸附剂。因此，在没有被吸附的污染物的情况下电流流过吸附材料就等于吸附剂的预再生，并且由于没有污染物存在，因此不会起到分解任何污染物的作用。然而，令人惊奇地发现，吸附剂的预再生起到增加吸附剂的吸附容量的作用，且因此，与未被预处理的吸附剂相比，当吸附剂与受污染液体混合时，它能够吸附更多的污染物。这可以导致效率提高，并且可以增加被吸附剂吸附并从受污染液体中去除的污染物的量。根据本发明的第七方面，提供了一种提高碳基吸附材料的吸附容量的方法，其中在使受污染液体与碳基吸附材料接触之前，使电流流过所述碳基吸附材料的床。碳基吸附材料可以是根据本发明任何方面的任何材料。碳基吸附材料也可以是现有技术的材料，例如未膨胀的石墨插层化合物，例如nyextm。当然，应当理解，该方法可以应用于任何吸附材料。具体地，该方法可用于处理碳质吸附材料的表面，例如石墨插层化合物、压缩膨胀石墨、天然片状石墨、活性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯、玻璃碳、无定形碳或任何其他合适的碳质材料。这样的材料可以被造粒或粉化。根据本发明的第五、第六和第七方面的方法可以与在arvia的任何早期专利和专利申请中公开的设备和方法结合使用，如wo2007/125334和wo2010/128298以及与arviatechnologylimited与本申请同日提交的题目为“apparatusandmethodsforaqueousorganicwastetreatment”的申请中所公开的那些，它们的内容在此通过引用全文并入。具体地，可以通过在吸附剂吸附任何污染物之前使电流流过吸附剂来再生吸附剂。根据本发明任一方面的吸附材料可以被用作arviatechnologylimited与本申请同日提交的题目为“apparatusandmethodsforaqueousorganicwastetreatment”的申请中的任一方面中的吸附材料，该申请的内容在此通过引用全文并入。此外，除了增加施加到吸附材料床上的电流以处理具有高氧化电势的有机污染物外，还令人惊讶地意识到，可以通过使用化学添加剂来提高系统中的氧化电势。具体地，已经令人惊奇地意识到添加过氧化氢可以增强系统的性能。当添加到水处理设备中时，过氧化氢在阴极被还原以形成水和羟基。过氧化氢也将增加阳极区中羟基的生成，通常在阳极床中进行处理，但是过氧化氢的添加导致在阴极床中产生强氧化剂。这样，既可以在阳极床中也可以在阴极床中实现氧化。产生的羟基的氧化电势为2.8v，高于臭氧(2.08v)，氯(1.36v)或过氧化氢(1.78v)。这样，提供了过氧化氢在本发明任何方面的设备和方法中的用途。可通过添加更多量的过氧化氢以平衡过氧化氢的消耗速率来维持过氧化氢的浓度。在以上概述的现有技术的设备和方法以及题目为“apparatusandmethodsforaqueousorganicwastetreatment”的共同在审申请中，电流馈送器可以连续地操作。在其他实施方式中，电流馈送器可以间歇地操作。在现有技术的系统中，关键特征是被吸附的污染物的吸附和电化学破坏同时发生，这允许连续处理。但是，某些污染物需要较高的电压才能氧化。例如，四聚甲醛需要3伏的最小电池电势以确保吸附剂表面的氧化电势足够高以实现有机物氧化。可以通过增加电流密度来实现更高的氧化电势，但这将通过增加电流和电压来导致功率增加，从而导致更高的成本。若要处理的液体中只有低浓度的有机污染物需要高氧化电势，可能只需要少电荷但需要高电压才能氧化污染物。如果连续施加电流，则仅一小部分电荷用于氧化污染物，其余部分浪费在副反应上。这导致低电流效率。另外，增加的氧化电势和大量的过量电子会导致对吸附材料本身的氧化损害。令人惊奇地认识到，通过利用吸附材料的吸附容量，可以以交替方式操作这种设备和方法。待处理的液体可以连续地通过吸附材料床，从而导致液体中的污染物被连续吸附并浓缩在吸附材料的表面上。由于吸附材料的吸附容量，液体可能在有机物渗透(organicbreakthrough)发生之前经过吸附材料床一段时间。在发生有机物渗透之前，可以以足够高的电流密度接通电流，以产生待处理的特定化合物，特别是被吸附到吸附材料表面上的有机材料所需的氧化的电压。当施加电流时，污染物的氧化发生，从而使吸附剂的表面再生，从而允许进一步的污染物被吸附。施加电流的时间可以小于吸附所需的时间。由于仅间歇地施加电流，所以尽管需要相同的电流密度，但是需要较短的时间。这样，能量需求总体较低，并且可以实现成本节省。另外，还可以减少由于副反应对吸附材料的损害。还应当理解，在间歇再生期间，吸附仍可以继续。尽管就本发明而言，间歇地施加电流以再生吸附材料床具有特定的应用，但是本领域技术人员将认识到，利用吸附材料来处理受污染液体的方法和设备也可以受益于电流馈送器的间歇操作。这样，电流馈送器可以间歇地操作。优选地，在有机物渗透发生之前操作电流馈送器。根据本发明的任一方面的吸附材料和方法可以用于间歇地施加电流并且因此间歇地再生吸附材料的系统中。电流馈送器可以在足够高的第一电压下操作以导致第一污染物的氧化，并且可以在高于第一电压的第二电压下间歇地操作以氧化第二污染物。这样，可以改变电流以间歇性氧化待处理液体中的有机污染物。电流可以在电流增加到氧化吸附的污染物所需的水平时的时间段之间完全关闭，或者可以降低到较低的水平，以维持流过吸附材料的电流的程度。若液体中存在一种以上的污染物，施加到吸附材料的电流密度的变化可能是有利的，这些污染物可能需要不同的氧化电势来氧化。在现有技术中，电流密度将保持在氧化具有最高氧化电位的污染物所需的水平上。这样，功率需求将很高并且能量成本也将很高。可以在太阳能供电的水处理系统中使用本发明的吸附材料。在这样的系统中，电流馈送器可以连接到通常被称为太阳能板的光伏电池。在白天，太阳能板能够产生直流电，该直流电可以传递到电流馈送器，并用于对吸附的污染物进行电化学氧化。太阳能板产生的功率将在白天变化，并且在太阳最强时达到峰值。因此，白天可以对吸附的污染物进行处理。处理之后，可以将处理后的液体取出并用未处理的液体代替。可以让未经处理的液体中的污染物吸附至吸附材料一整夜，然后在第二天再次获得太阳能时将其破坏。使用本发明的方法调节本发明的吸附材料的物理和电化学性质的能力允许对吸附材料进行定制，以允许太阳能板产生的能量使吸附材料再生。本申请的方法允许根据期望使用该颗粒的应用来改变吸附材料的颗粒尺寸。例如，在使用上流受污染液体的系统中，可能希望使用较大的颗粒。具体地，在需要高流速的情况下，向下的流动可压缩吸附材料床。使用较大的颗粒允许提高的流速，但是需要更高的电势差，因此需要更高的功率。但是，这可以被使用更高流速的能力所抵消。类似地，本发明的方法允许生产具有特定应用所需的物理特性的吸附材料。本发明的方法允许生产用于多种应用的吸附材料。通过改变所使用的第一材料和/或第二材料的性质，可以微调最终吸附材料的物理特性，例如尺寸、电导率或吸附容量或特异性。因此，本发明的方法允许控制吸附剂的吸附和导电性能以满足特定要求。本发明的方法允许生产具有不同尺寸的吸附材料并针对特定应用进行定制。使用本发明的方法，可以小心地控制所生产的吸附材料的尺寸。不同的应用将需要不同尺寸的颗粒。例如，长度约2mm至5mm的小颗粒是用于去除需要更大表面积以增加去除的有机污染物数量且可用于处理工业废水的典型颗粒尺寸。在需要处理有机化合物和微生物但两者的负载都不高的情况下，使用尺寸在约5mm至10mm范围的颗粒。尺寸在10mm至15mm范围的颗粒可用于需要去除细菌和/或其他微生物的应用中，例如饮用水应用或水循环/再利用系统。最后，尺寸在约15mm至20mm范围的颗粒可用于有机负载非常低的高流量应用，尤其适用于水被回收或再循环的系统，例如净化水族馆和喷泉中的水。现在将通过实施例并参考附图来描述本发明，其中：图1是在一系列不同电流下，电压与床深之间的关系且用于计算床的电导率的图。图2a和图2b是nyextm和浸渍有糠醇的nyextm的扫描电子显微镜(sem)图像。图3是av-17浓度随时间变化的图，用于估计包含压缩膨胀石墨(gec)和粒状活性炭(gac)的复合材料的吸附平衡。图4a和图4b分别示出了av-17吸附到未活化的ceg-gac复合吸附剂上的吸附等温线和av-17吸附到活化的ceg-gac复合吸附剂上的吸附等温线。图5显示了用于吸附av-17的ceg-gac复合材料在四个吸附-再生循环中的再生效率。图6是包含石墨和活性炭的复合材料从溶液中吸附av-17的图。图7a和图7b分别示出了粉末状石墨的颗粒尺寸分布和粉末状活性炭的颗粒尺寸分布的动态光散射测量。图8a、图8b和图8c显示了pgpac6040(包含约60％重量的粉末状石墨(pg)和约40％重量的粉末状活性炭(pac)的复合材料)、pgpac5050(包含重量比大致相等的pg和pac的复合材料)以及pgpac4060(包含约40％重量的pg和约60％重量的pac的复合材料)吸收间苯二酚的动力学结果；图9a、图9b和图9b显示了pgpac6040、pgpac5050以及pgpac4060吸收av-17的动力学结果。图10显示了pgpac变体(variants)在五个循环中的吸附效率。图11显示了含有nyextm、pgpac4060、pgpac5050以及pgpac6040样品的水样品随时间变化的浊度，其中样品以600rpm搅拌。图12显示了含有nyextm、pgpac4060、pgpac5050以及pgpac6040样品的水样品随时间变化的浊度，其中样品以800rpm搅拌图13显示了包含nyextm、pgpac4060、pgpac5050以及pgpac6040样品的水样品随时间变化的浊度，其中使2巴的压缩空气以每分钟2升的流量通过水；以及图14a、图14b、图14c和图14d显示了四个吸附/再生循环中水样品的浊度。参考实施例1-现有技术材料-nyextm为了提供可以与通过本发明的方法生产的材料比较的参考基准，测定了吸附剂nyextm的物理特性。nyextm的性质的细节可以见于gb2442950，其内容在此通过引用全文并入。nyextm由arviatechnologylimited生产。通过氮吸附测得nyextm的表面积为1.2m2g-1。将会理解，该表面积明显小于大多数活性炭吸附剂所具有的超过1200m2g-1的表面积。经测量，nyextm没有内部孔隙，其堆积密度(bulkdensity)和颗粒密度(particulatedensity)分别为0.5cm-3至1.0gcm-3和约1.9cm-3至2.2gcm-3，这取决于颗粒尺寸、颗粒形状和尺寸分布。自由粒子沉降速度和受阻粒子沉降速度估计分别为312cmmin-1和102cmmin-1。通过实验验证这些值分别为267cmmin-1和89cmmin-1，这些值彼此差不多超过85％的置信度。经测量，nyextm床的电导率为0.24±0.03ω-1cm-1。电压与深度的图以及用于计算床电导率的电导率数据分别如图1和表1所示。表1电流(ma)电势降(vcm-1)电阻(ωcm)电导率(ω-1cm-1)500.02823.47280.28791000.07294.48880.22282000.14614.49810.22234000.28634.40720.22695000.35374.35580.22968000.50063.85310.259510000.72984.49380.2225经测量，粒状活性炭的床电导率为0.08±0.01ω-1cm-1。作为进一步的比较，导体铜和不锈钢的电导率分别为6×106ω-1cm-1和1.5×106ω-1cm-1，而去离子水和海水的电导率为5.5×10-8ω-1cm-1和4.8×10-2ω-1cm-1。从这些相对值可以看出，nyextm是一种相对较好的电导体，这意味着它可以用于电化学再生。通过将50g的nyextm流化在一升的间苯二酚或酸性紫染料17(av17)溶液中并测量相应吸附剂的浓度，研究了间苯二酚和av17对nyextm的吸附动力学。发现在约45分钟时达到吸附平衡。这样，将45分钟的时间用于nyextm的吸附实验，因为已经显示出该时间对达到吸附平衡是足够长的。nyextm的动力学建模表明吸附最好通过伪二级模型来描述，该模型基于被吸附物和吸附剂之间的物理吸附和化学吸附的组合。这被认为是可能的，因为结合氮吸附和水银孔隙率法测得的nyextm是无孔的，而且还显示出包含影响吸附到材料上的速率的表面官能团。另外，nyextm的吸附等温线表明吸附是在无孔吸附剂上的单层吸附。还通过四个吸附和电化学再生循环测量了nyextm的再生效率。结果表明nyextm在整个循环过程中保持了高的再生效率。吸附剂通常会暴露于极大的化学力、机械力和热力。材料分解是吸附系统中材料损失的主要影响因素之一。例如，在用于活性炭吸附系统的蒸汽再生工艺中，约15％的材料损失与该工艺中使用的高压直接相关。认为是因为注入到提供搅拌和混合的吸附系统中的空气的机械作用，nyextm经历材料降解和损耗。这产生了可能会降低处理后的水质并限制吸附容量的细粉(fines)。进行浊度测量并在下面更详细地讨论。然而，发现当连续用作吸附剂时，nyextm确实会经历一定程度的材料损耗。参考实施例2-压缩膨胀石墨该参考实施例涉及一种增大nyextm的表面积以改善表面积且由此增强吸附容量的方法。考虑到nyextm的表面积相对较低，研究了是否可以通过提供一些内表面来增强吸附容量。通过剥离nyextm进行研究，这涉及在高温下短时间(例如800℃下持续一分钟)加热材料。插层物质的挥发可以导致材料体积膨胀三百倍。为了合成具有这种性质的材料，将nyextm样品筛分以均匀化颗粒尺寸。nyextm的颗粒尺寸约为500微米，但存在的尘埃的尺寸小于或等于140微米。因此，使用筛分塔对nyextm样品进行了尺寸分级以去除灰尘。选择140到425微米范围内的颗粒尺寸，因为这代表了确保均匀剥离的最大尺寸范围。将5g的材料散布到不锈钢炉托盘中，并放入预热至800℃的马弗炉中一分钟。将该托盘在环境条件下静置冷却。常规和剥离型nyextm的比较显示出明显的颗粒尺寸增加。将膨胀石墨颗粒压缩成具有与原始未膨胀颗粒相似的形态的压缩膨胀石墨(ceg)颗粒，但是由于增加的孔隙率而密度较小。动态光散射(dls)用于测量膨胀材料的颗粒尺寸，该平均颗粒尺寸为739微米。通过氮气吸附测得ceg颗粒的表面积为22.5m2g-1，这比nyextm材料的表面积显著增加。经测量，压缩前的膨胀石墨的表面积为149m2g-1。经测量，ceg材料的堆积密度为0.19gcm-3(相比于nyextm的0.53gcm-3)，且使用氦比重瓶法测得颗粒密度为0.12gcm-3(相比于nyextm的1.91gcm-3)。通过氮吸附测得ceg颗粒包含中孔和大孔。材料的低密度可能使其不适合用作液体系统中的吸附剂，包括如gb2495701(其内容通过在此引用全文并入)中所述的用于从液体中去除污染物的arviatm系统。特别地，由于gec颗粒漂浮，因此吸附剂和被吸附物之间的接触可能效率低下，并且由于处理罐的溢出而导致吸附剂损失明显。另外，较差的沉降速度(由于材料漂浮在水上而实际上可能是负的)使吸附剂的再生变得困难。经测量，ceg吸附剂的平均干床电导率为0.17±0.01ω-1cm-1。这小于nyextm材料的电导率，但仍足以进行电化学再生。由于ceg吸附剂漂浮在水上，因此证明难以进行吸附动力学研究。然而，认为在约60分钟后已经达到吸附平衡。进行了去除av-17的吸附等温线研究，结果表明ceg材料的饱和吸附容量约为7mgg-1，这大约是nyextm的两倍。测量了ceg材料的再生效率，但由于ceg颗粒的漂浮趋势，因此需要将大部分液体从测试装置中排出。经测量，ceg颗粒的电池电势是nyextm提供再生所需的1amp电流而需要的电池电势的两倍以上。这样，ceg颗粒再生的电能成本是nyextm的两倍。在四个吸附/再生循环中，ceg颗粒的平均再生能力经计算为97％。因此，尽管ceg材料比nyextm具有改善的表面积并且吸附容量增强了一倍，但颗粒的低密度意味着在水性系统中使用时它们不会形成床。因此，ceg材料本身不适合在arviatm工艺中使用。然而，鉴于大的表面积和低的密度，ceg材料可以被使用在受污染气体可以通过的材料的填充柱中。实施例3-压缩碳化浸渍nyextm(ccin)本实施例涉及根据本发明的第一和第四方面的方法，以及根据本发明的第二和第三方面的材料。为了克服ceg材料带来的困难，特别是低密度，研究了ceg材料和糠醇衍生的碳的复合材料。通过使用ceg来生产该材料，该ceg作为碳在其上生长的基材。碳生长呈已经浸渍到ceg上的聚合糠醇热解的形式。能量色散x射线光谱表明材料表面因浸渍发生了明显的变化。按照实施例2中的描述筛分nyextm颗粒，然后与糠醇混合。糠醇被聚合并且所得的材料同时被碳化和剥离，原因是发生碳化的高温足以剥离nyextm颗粒。随后以15,000kg的力压缩并减小尺寸。然后将压缩的材料压碎以形成颗粒，测得颗粒具有720微米的平均颗粒尺寸。图2a和图2b分别显示了nyextm和浸渍有糠醇的nyextm的扫描电子显微镜(sem)图像。通过改变糠醇(fa)与ceg的质量比；活化剂(koh)与ceg的质量比；以及压缩力生成了多种ccin材料。表2中显示了各种材料的细节。表2通过氮气吸附测得ccin材料的平均表面积为24m2g-1，该表面积大于nyextm的表面积，但仅略微大于先前的ceg材料的表面。测得糠醇衍生的碳的表面积为0.254m2g-1，这表明对材料的总表面积的贡献不大。所生成的各种ccin材料的密度变化如表2所示。使用较高比例的糠醇导致复合密度的增加，这是由于形成了更多的糠醇衍生的碳。由于材料孔隙率的增加，活化过程中使用的koh的量增加导致密度降低。此外，由于材料的致密性(compactness)增强，额外的压缩力增大了密度。测量了ccin复合材料的床电导率，结果显示于表3中。表3电流(ma)电势降(vcm-1)电阻(ωcm)电导率(ω-1cm-1)500.0536.530.151000.1066.530.152000.2096.430.164000.4176.420.168000.8266.360.1610000.9505.850.17测得平均电导率为0.16±0.01ω-1cm-1，这与nyextm的差不多。这表明这些ccin复合材料将能够进行电化学再生。研究了ccin材料去除av-17染料的吸附动力学。尽管ccin颗粒具有增加的可用于吸附的表面积，但发现动力学较慢。不希望受到科学理论的束缚，认为处理nyextm以使一些内表面可用于吸附增加了材料的孔隙率。因此，吸附不再局限于外表面，并且吸附过程的内部扩散部分成为速率决定步骤。从溶液中去除的av-17的量大于nyextm的对比样品。通过ccin复合材料去除av-17染料和间苯二酚的吸附等温线表明ccin材料分别吸附了6mgg-1和18mgg-1的av-17和间苯二酚。这大约是nyextm的吸附容量的两倍，测得nyextm对av-17和间苯二酚的吸附容量分别为3.5mgg-1和6mgg-1。不希望受到科学理论的束缚，认为较大尺寸的av-17染料分子在吸附剂表面中比较小的间苯二酚分子占据更大的比例。表4显示了ccin材料和nyextm的再生效率的比较。表4尽管ccin材料显示出与nyextm差不多的再生效率，但它们的能量成本却显著增加，原因是ccin颗粒的低密度性质导致床的致密性降低，从而导致整个床的电阻较高。在与nyextm使用的相同电流密度下，测得ccin材料的再生效率约为63％，这明显低于nyextm的效率，但是每单位去除污染物的电荷较低。因此，尽管ccin的吸附量是nyextm吸附的有机物的2到3倍，但与nyex在8.6c/g吸附剂下100％再生相比，63％的再生效率表示每单位去除污染物的电荷较低。实施例4-ceg和粒状活性炭(gac)复合材料本实施例涉及根据本发明的第一和第四方面的方法，以及根据本发明的第二和第三方面的材料。ceg和碳的复合材料(ccin)导致材料密度低，并且碳在ceg基质上不均匀地生长。因此，生成了使用糠醇作为浸渍材料将ceg和gac颗粒结合在一起的ceg和类似尺寸的粒状活性炭(gac)的复合材料。按照前面的描述剥离nyextm以获得膨胀石墨，将膨胀石墨压缩成ceg。通过粉碎使ceg减小尺寸并与gac混合。如前所述，将ceg和gac的混合物用糠醇浸渍，然后聚合。具体地，将50gceg和50g粒状活性炭的混合物用100g糠醇浸渍，然后在hcl和加热下聚合。然后按照前面的描述，将材料碳化并活化。通过氮吸附测得所得到的材料的表面积，并通过bet表面积模型分析为16m2g-1。通过氦比重瓶法测得该复合材料的密度为1.39kgm-3，并且测得该颗粒的平均颗粒尺寸为766微米。自由粒子沉降速度和受阻沉降速度分别估计为159cmmin-1和48cmmin-1。测得ceg-gac复合材料的干床电导率为0.08±0.01ω-1cm-1。这明显低于nyextm的电导率。如图3所示，使用av-17进行的动力学实验表明该复合材料在140分钟后达到了吸附平衡，这比其他测试材料要慢，并且表明该材料的孔隙率更高。ceg-gac复合材料的吸附等温线显示最大负载为16mgg-1，这约为nyextm容量的4.5倍。尽管具有更长的吸附平衡时间，但吸附容量显著提高并表现出作为吸附剂的极佳性能。研究了两种形式的吸附剂：非活化的和活化的。使用av17作为模型污染物测试了这两种形式作为吸附剂的性能。图4a和图4b示出了与这些材料有关的吸附实验的结果。具体地，图4a示出了av-17吸附到非活化的ceg-gac复合吸附剂上的吸附等温线，而图4b示出了av-17吸附到活化的ceg-gac复合吸附剂上的吸附等温线。活化材料的吸附量约为非活化材料的三倍。这些证明了活化在增加吸附材料的吸附容量方面的重要性。对ceg-gac复合材料进行了再生效率实验。进行了四个再生循环，再生效率明显低于nyextm。图5显示了用于吸附av-17的ceg-gac复合材料在四个吸附-再生循环中的吸附效率。较低的床电导率通常导致较高的再生成本。较低的再生效率可能是由于每单位质量吸附污染物的电荷(chargeperunitmassofpollutantadsorbed)较低。生成了具有不同比的gac和ceg的材料，并用粉末状活性炭代替了gac，但没有明显的改善。实施例5-石墨和活性炭本实施例涉及根据本发明的第一和第四方面的方法，以及根据本发明的第二和第三方面的材料。通过使用天然大片状石墨(nlfg)生成碳化天然片状石墨，nlfg作为其上生长有衍生自聚合糠醇的活性炭的基材。该方法类似于生产ccin的方法，但nlfg取代了nyextm。具体地，将nlfg筛分，然后用糠醇浸渍。接着聚合糠醇并碳化材料。用koh活化碳化的材料，然后粉碎。通过用蒸馏水冲洗来洗涤nlfg活性炭复合材料，直到ph在6到7之间。在动力学实验过程中，观察到该材料发生了损耗，因此该材料的测试仅限于吸附动力学。图6显示了该复合吸附剂从溶液中吸附av-17的图。结果表明该材料在210分钟后达到吸附平衡，这是多孔材料的特征。接着以通过在石墨片状基材上热解聚糠醇形成活性炭而形成的复合材料，生成了另一种复合材料。在该另一种材料中，活性炭颗粒结合到石墨片上。通过将nlfg与gac混合、用糠醇浸渍该混合物、聚合糠醇、碳化所得的混合物、用koh活化复合材料、压碎活化的复合材料并洗涤活化的复合材料，来生产这种材料。压碎后，观察到材料分解。增大比例的糠醇被用于其他复合材料中，以试图提高结合强度，但复合材料强度没有明显增加。为了提高结合强度，用粉末状活性炭代替了gac。然而，当对所得材料进行表征和测试时，发现粉状活性炭对片状石墨颗粒的覆盖不充分且不规则，并且导致材料的低稳定性。实施例6-具有粉末状活性炭(pac)的粉末状石墨(pg)本实施例涉及根据本发明的第一和第四方面的方法，以及根据本发明的第二和第三方面的材料。先前尝试生产pg和pac复合材料均未成功。然而，本发明的第一和第四方面的方法允许生产pg和pac复合材料。将pg和pac一起混合，然后用糠醇浸渍/涂覆。接着聚合糠醇，然后碳化混合物。然后将pg-pac复合材料压碎并任选地洗涤。碳化在惰性条件下进行，例如在氮气流中进行。pg和pac的平均颗粒尺寸相似以增强结合力。在malverndlsmastersizer上分析了pg和pac，以测量它们的平均颗粒尺寸分布，这些测试的结果如图7a和图7b所示。具体地，图7a示出了动态光散射测量，其示出了粉末状石墨的颗粒尺寸分布，而图7b示出了粉末状活性炭的颗粒尺寸分布。测得pg的平均颗粒尺寸为16微米，而pac的平均颗粒尺寸为18微米。通过bet氮吸附法分别测得粉末状石墨和粉末状活性炭的表面积为0.7m2g-1和1270m2g-1。开发了三种版本的pg-pac复合材料。在第一个版本中，相等质量的pg和pac结合在一起且将被称为pgpac5050。还生产了另外两个版本，其中质量比为40:60和60:40的pg和pac结合在一起，它们将被称为pgpac4060和pgpac6040。开发pgpac4060的目的是增强吸收能力，开发pgpac6040的目的是增强再生能力。表5总结了三种pgpac吸附剂的表面积、孔隙率和沉降速度。表5组成比的影响对复合材料的表面积有很大影响，因此对复合材料的吸附容量也有很大的影响。具体地，更大的pg与pac比的复合材料具有更大的密度和沉降速度，尽管这些特性的差异不如表面积的差异明显。因此，表面积的增加显示出比密度和沉降速度的增加更大的比例增加。测得这些材料包含微孔和中孔(mesopore)。微孔表面积和外表面积的贡献显示在表5中，表5表明pgpac复合材料的高比例的表面是微孔。因此，这些材料可被分类为主要是微孔的，其中中孔占表面积的17％至25％。测量了每个pgpac变体的床的电导率。结果表明复合材料中粉末状石墨的量与电导率呈正相关。测得粉末状石墨含量最低的pgpac4060的床电导率为0.28±0.02ω-1cm-1。测得pgpac5050的床电导率为0.32±0.01ω-1cm-1，而测得pgpg6040的床电导率为1.85±0.05ω-1cm-1。该实施例说明了如何将本发明的方法用于生产定制的吸附剂。例如，在需要具有高吸附容量的吸附剂的情况下，该方法可用于生产高表面积的吸附剂，例如pgpac4060，而如果需要具有良好电导率的吸附剂，则该方法可用于生产高电导率的吸附剂，例如pgpac6040。研究了三种pgpac变体的吸附动力学。将50gpgpac变体分别以100ppm和1000ppm的浓度混合到一升的av-17和间苯二酚溶液中，并定期测量吸收。pgpac6040、pgpac5050和pgpac4060吸收间苯二酚的动力学结果分别显示在图8a、图8b和图8c中。发现吸附到这些pgpac复合材料上比nyextm慢，nyextm在约45分钟后达到平衡。吸附300分钟后pgpac复合材料还未达到平衡。认为这是由于可用于吸附的表面积更大以及pgpac复合材料孔隙率增加。如图9a、图9b和图9c所示，pgpac6040、pgpac5050和pgpac4060对av-17的吸收分别与对间苯二酚的吸收相似。尽管pgpac材料具有更长的吸附平衡时间，但间苯二酚和av-17的吸收速率明显高于nyextm的速率。图8a至图8c和图9a至图9c显示了pgpac复合材料的吸收速率明显高于nyextm。特别是，在60分钟后，每个pgpac变体的吸附物比nyextm吸附得多。因此，似乎没有必要等到达到吸附平衡以再生吸附材料。测得nyextm、pgpac6040、pgpac5050以及pgpac4060对av-17的吸附容量分别为3.5mgg-1、7.3mgg-1、9.7mgg-1和13.8mgg-1。测得nyextm、pgpac6040，pgpac5050以及pgpac4060对间苯二酚的吸附容量分别为8.6mgg-1、52.8mgg-1、78.3mgg-1和100.1mgg-1。经测量，nyextm在5个循环中具有100％以上的持续再生效率。使用后，nyextm材料的吸附容量似乎有所提高，这体现在效率超过100％。不希望受到科学理论的束缚，认为电流流过吸附剂改变了吸附剂的表面性质，从而增加了其吸收能力。图10显示了pgpac变体在五个循环中的吸附效率。这表明nyextm的表面改性可以在处理过程中原位实现，因为在处理过程中污染物的表面覆盖率降低，从而导致表面改性的吸附增强。pgpac5050、pgpac4060和pgpac6040的pgpac平均再生效率分别计算为97.5％、95％和100％。每组三个柱中左手的柱与pgpac5050相关，中间的柱与pgpac4060相关，而右手的柱与pgpac6040相关。由于已经观察到nyextm可能会在长期使用后发生损耗，因此对pgpac复合材料变体的稳定性进行了研究。图11显示了在500ml锥形烧瓶中进行的实验室规模的等温线实验的结果。将4gnyextm样品与100ml水混合，并使用erlauda磁力搅拌器以600rpm连续搅拌。每隔30分钟取样一次水以进行浊度测试。取样后，使样品静置沉降十分钟，以使较大的颗粒沉降，剩下的胶体上清液进行浊度分析。每次测量取十个样品，以计算平均值。结果表明nyextm样品的浊度稳定增加，直到120分钟后才发现有少量(marginal)增加。从图11可以清楚地看到，与nyextm颗粒相比，每种pgpac复合材料的损耗都明显减少。进一步的实验研究搅拌速率对nyextm和pgpac颗粒损耗的影响。这些实验表明损耗率随着搅拌速率的增加而增加，直至约800rpm，此后略有下降。同样，nyextm颗粒的损耗率高于pgpac颗粒。这些实验的结果如图12所示。进行了进一步的实验以研究使压缩空气通过系统的效果。在arviatm工艺的一种布置中，压缩空气通过吸附剂床并通过液体以提供混合和氧气。在本实验中，使用2巴的压缩空气以2升/分钟的流量将100g的吸附剂混入1升的水中，且每30分钟取样持续210分钟。如前所述，在收集上清液并测量浊度之前，使样品沉降十分钟。图13显示了这些实验的结果。在混合的初始阶段，细粉显著增加，随后细粉形成速率达到饱和。同样，与nyextm相比，pgpac材料显示出更高的抗损耗性。通过在水中没有任何被吸附物的模拟吸附和再生，研究了电化学再生期间流过吸附材料的电流对吸附剂稳定性的影响。测试池中装有100g的吸附材料和1升的水。对于第一次模拟吸附，将空气混合到系统中，以复制粒子在水中的混合持续30分钟。30分钟后，停止空气，并将水静置10分钟，以使固体吸附剂颗粒沉降在再生区中。然后通过使1a的电流以12cg-1的电荷密度通过吸附剂颗粒床20分钟来进行模拟再生。活性电极面积为70cm2，所用阴极为0.3％酸化的nacl溶液。模拟吸附和再生在四个循环中重复进行，结果如图14a、图14b、图14c和图14d所示。模拟吸附和再生实验的结果显示出总体趋势，这表明电化学处理有助于吸附剂的损耗。浊度也逐渐增加，这表明电化学再生增加了吸附剂的损耗。总而言之，本发明的方法允许生产吸附材料，其性质可以被调节到将会使用吸附材料的特定环境。具体地，该方法可以用于生产具有高吸附容量的吸附材料，或用于生产具有高电导率的吸附材料。通过本发明的方法生产的吸附材料可以根据本发明的第五方面进行处理。当前第1页1 2 3