本发明涉及吸附剂再生领域，尤其涉及一种有机气体吸附饱和活性炭的再生方法。
背景技术：
活性炭作为一种常用的工业吸附剂，因其内部孔隙结构发达、比表面积极大、吸附性能极强、适合使用的场所极为广泛等，常被用于吸附水体污染物或气体污染物。目前，有机气体是一类危害极大的气体污染物，因其具有高毒性、高致畸性、高致癌性等，越来越受到研究者们的关注。利用活性炭的诸多优异性能，能实现对众多有机污染物的高效去除，但对吸附饱和活性炭的后处理仍然是一个较为棘手的问题。吸附饱和后的活性炭如果不经处理即废弃，不仅会造成活性炭资源的浪费，还将造成二次污染。因此，对吸附饱和活性炭进行再生，恢复其吸附性能以实现重复使用，具有极其重要的工程应用价值和经济价值。
现有技术中，对于各类吸附饱和活性炭进行再生，是通过酸、碱、金属氧化物等化学品的加入，或者是菌落等微生物，或者是高温并施加流动相等方法来实现，在保留活性炭发达的孔隙结构和较高的比表面积的同时，获得一定性能的再生活性炭。这些方法所制备的再生活性炭，只能一定程度上对活性炭进行再生，再生后性能下降极大，且操作步骤繁琐，反应条件复杂，成本较高，工业化生产难度大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种再生效率高的有机气体吸附饱和活性炭的再生方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种有机气体吸附饱和活性炭的再生方法，包括以下步骤：
1)在保护气氛中，将有机气体吸附饱和活性炭在200～550℃下进行第一步煅烧，得到第一煅烧物料；
2)在co2气氛中，将所述第一煅烧物料在580～1000℃下进行第二步煅烧，得到再生活性炭。
优选的，所述步骤1)中有机气体吸附饱和活性炭中有机气体为苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙酸、丙酮、乙醚和甲烷中的一种或几种。
优选的，所述步骤1)中有机气体吸附饱和活性炭中活性炭为木质活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭和污泥基活性炭中的一种或几种。
优选的，提供所述步骤1)中保护气氛的保护气体包括氦气、氩气或氮气；所述保护气体的流量为2～10l/min。
优选的，所述步骤1)中第一步煅烧是以室温为起始温度，经程序升温升至第一步煅烧的温度，所述程序升温的升温速率为0.5～10℃/min。
优选的，所述步骤1)中第一步煅烧的时间为0.5～6.5小时。
优选的，所述步骤2)中co2的流量为0.5～15l/min。
优选的，所述步骤2)中第二步煅烧是以第一步煅烧的温度为起始温度，经程序升温升至第二步煅烧的温度，所述程序升温的升温速率为1～12℃/min。
优选的，所述步骤2)中第二步煅烧的时间为1～10小时。
本发明提供了一种有机气体吸附饱和活性炭的再生方法，包括以下步骤：1)在保护气氛中，将有机气体吸附饱和活性炭在200～550℃下进行第一步煅烧，得到第一煅烧物料；2)在co2气氛中，将所述第一煅烧物料在580～1000℃下进行第二步煅烧，得到再生活性炭。本发明提供的所述方法通过分段煅烧很好的促进了活性炭中物质的热分解、化学反应过程以及活性炭中孔隙结构的调整。其中，第一步煅烧，在较低温度下除去活性炭中的化学结合水、挥发份，促进活性炭中吸附的有机气体与活性炭表面官能团发生化学反应；第二步煅烧进一步促进有机气体与活性炭之间的化学反应，并在co2作用下对活性炭内部空隙结构进行进一步扩展，进而实现再生效率高的目的。根据实施例的结果可知，利用本发明所述的再生方法得到的再生活性炭在第五次再生循环之后其单位吸附量仍可以达到第一次再生循环之后的78.65％以上，其第五次再生循环之后的比表面积仍可以达到第一次再生循环之后的79.8％以上。
具体实施方式
本发明提供了一种有机气体吸附饱和活性炭的再生方法，包括以下步骤：
1)在保护气氛中，将有机气体吸附饱和活性炭在200～550℃下进行第一步煅烧，得到第一煅烧物料；
2)在co2气氛中，将所述第一煅烧物料在580～1000℃下进行第二步煅烧，得到再生活性炭。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员所熟知的市售产品。
本发明在保护气氛中，将有机气体吸附饱和活性炭在200～550℃下进行第一步煅烧，得到第一煅烧物料；在本发明中，所述有机气体吸附饱和活性炭中有机气体优选为苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙酸、丙酮、乙醚和甲烷中的一种或几种。在本发明中，当所述有机气体为上述具体选择中的两种以上时，本发明对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。
在本发明中，所述有机气体吸附饱和活性炭中活性炭优选为木质活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭和污泥基活性炭中的一种或几种。在本发明中，当所述活性炭为上述具体选择中的两种以上时，本发明对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合；在本发明的实施例中，可以具体选择为椰壳活性炭。
在本发明中，所述第一步煅烧的温度优选为250～500℃，更优选为300～450℃，最优选为350～400℃。在本发明中，所述第一步煅烧的时间优选为0.5～6.5小时，更优选为2～6小时，最优选为3～5小时。
在本发明中，所述步骤1)中第一步煅烧优选以室温为起始温度，经程序升温至第一步煅烧的温度；在本发明中，所述程序升温的升温速率优选为0.5～10℃/min，更优选为2～8℃/min，最优选为4～6℃/min。
在本发明中，所述保护气氛的保护气体优选包括氦气、氩气或氮气。在本发明中，所述保护气体的流量优选为2～10l/min，更优选为4～8l/min，最优选为5～7l/min。
得到第一煅烧物料后，本发明在co2气氛中，将所述第一煅烧物料在580～1000℃下进行第二步煅烧，得到再生活性炭；在本发明中，所述煅烧温度优选为600～900℃，更优选为650～850℃，最优选为700～800℃。在本发明中，所述煅烧时间优选为1～10小时，更优选为2～8小时，最优选为4～6小时。
在本发明中，所述步骤2)中co2的气体流量优选为0.5～15l/min，更优选为2～12l/min，最优选为5～8l/min。
在本发明中，所述步骤2)中第二步煅烧以第一步煅烧的温度为起始温度，经程序升温至第二步煅烧的温度；在本发明中，所述程序升温的升温速率优选为1～12℃/min，更优选为2～8℃/min，最优选为4～6℃/min。
在本发明中，第二步煅烧完成后优选冷却后得到再生活性炭；本发明对所述冷却过程没有特殊限定，采用本领域技术人员所熟知的冷却方式，并达到冷却的目的即可；所述冷却后的温度优选为室温。
在本发明中，所述第一步煅烧与第二步煅烧均优选在带有程序升温功能的管式炉中进行。
下面结合实施例对本发明提供的有机气体吸附饱和活性炭的再生方法进行详细的说明，但是不能把他们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将100g苯蒸气吸附饱和的椰壳活性炭置于带有程序升温功能的管式炉，在ar气氛下，控制ar气体流量为5l/min，以室温为起始温度，以6.2℃/min的升温速率升温至330℃并保持温度恒定，煅烧4.5h，得到第一煅烧物料；
在co2气氛下，控制co2气体流量为3.4l/min，以330℃为起始温度，以5.8℃/min的升温速率升温至720℃并保持温度恒定，将所述第一煅烧物料煅烧6.1h，冷却至室温，得到再生活性炭。
根据国标gb2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中的相关规定，测试所述再生活性炭对苯的吸附性能，第一次再生循环后，其单位吸附量为358.2mg/g，比表面积为1225.89m2/g；第三次再生循环后，其单位吸附量为326.10mg/g，比表面积为1127.55m2/g；第五次再生循环后，其单位吸附量为281.72mg/g，比表面积为1008.53m2/g。
实施例2
将2000g苯蒸气吸附饱和的椰壳活性炭置于带有程序升温功能的管式炉，在he气氛下，控制he气体流量为4.2l/min，以室温为起始温度，以7℃/min的升温速率升温至380℃并保持温度恒定，煅烧5.5h，得到第一煅烧物料；
在co2气氛下，控制co2气体流量为3.5l/min，以330℃为起始温度，以4.5℃/min的升温速率升温至820℃并保持温度恒定，将所述第一煅烧物料煅烧7h，冷却至室温，得到再生活性炭。
根据国标gb2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中的相关规定，测试该活性炭对苯的吸附性能，第一次再生循环后，其单位吸附量为320.62mg/g，比表面积为1127.79m2/g；第三次再生循环后，其单位吸附量为304.20mg/g，比表面积为1020.35m2/g；第五次再生循环后，其单位吸附量为279.19mg/g，比表面积为900.10m2/g。
实施例3
将4000g苯蒸气吸附饱和的椰壳活性炭置于带有程序升温功能的管式炉，在n2气氛下，控制n2气体流量为6l/min，以室温为起始温度，以5℃/min的升温速率升温至350℃并保持温度恒定，煅烧4h，得到第一煅烧物料；
第一步煅烧完成后，在co2气氛下，控制co2气体流量为2.5l/min，以350℃为起始温度，以6.5℃/min的升温速率升温至750℃并保持温度恒定，将所述第一煅烧物料煅烧5h，冷却至室温，得到再生后的活性炭。
根据国标gb2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中的相关规定，测试该活性炭对苯的吸附性能，第一次再生循环后，其单位吸附量为338.50mg/g，比表面积为1199.65m2/g；第三次再生循环后，其单位吸附量为310.37mg/g，比表面积为1050.20m2/g；第五次再生循环后，其单位吸附量为278.69mg/g，比表面积为1000.27m2/g。
对比例1
将100g苯蒸气吸附饱和的椰壳活性炭放置在10％的盐酸溶液中浸没3小时，在摇床上混合7小时，然后在电炉煮沸30分钟，用去离子水反复冲洗至ph值为中性，烘干；
在研磨机中研磨至28～32目，放入再生反应釜中，以超临界co2为再生气氛，在超临界co2流量为1ml/min，再生釜压力为16mpa，温度为45℃下处理2小时，然后经减压阀减压、吸收液吸收处理得到再生活性炭。
根据国标gb2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中的相关规定，测试该活性炭对苯的吸附性能，五次再生过程后，该再生活性炭的吸附量为原活性炭的68％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种有机气体吸附饱和活性炭的再生方法，利用本发明所述的再生方法得到的再生活性炭在第五次再生循环之后其单位吸附量仍可以达到第一次再生循环之后的78.65％以上，其第五次再生循环之后的比表面积仍可以达到第一次再生循环之后的79.8％以上。较现有技术中常用的活性炭再生方法五次再生过程之后的吸附量为原活性炭的68％具有更高的再生性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。