本发明属于活性炭再生领域，具体涉及一种超声辅助低熔点固态酸再生废活性炭的方法。
背景技术：
活性炭具有孔隙发达、比表面积大等特点，这使得活性炭对气体或液体具有较强的吸附能力，从而起到净化的作用。然而，活性炭吸附一段时间就会达到饱和，其处理一般有两种：一是将其废弃、掩埋和焚烧处理，这样会造成环境污染，还会产生高的使用成本；二是对其进行再生，但是传统再生技术存在能耗高、成本高的不足。活性炭的高成本使用、废弃活性炭造成资源浪费及二次污染问题，极大限制了其在各个领域的应用。活性炭的再生方法较多，物理法主要有热再生、微波再生、超声波再生、超临界流再生法，化学法包括碱液再生、电化学等，生物法包括微生物再生法。热再生是最普遍的活性炭再生技术，但是有能耗大、损失高、设备费用高的缺点；电化学再生操作简单，但是处理对象受到限制；生物再生是最经济的方法，但是需要花费很长的时间，受水质和温度的影响很大。
超声波再生法是在一定的频率和超强度声波辐射溶液时，在声波负压作用下产生空泡化，随后在声波正压作用下迅速崩溃，形成“热点”，压力和温度作用在吸附剂表面，减弱其结合力；同时空泡化使水热解成羟基自由基，具有很强的氧化性，具有较强的再生效果。
固态酸在熔融状态下，具有其独特的性能。熔融酸对有机类吸附质具有很强降解催化作用，可以快速将部分吸附质降解成小分子，并将其进行催化改变化学性质，使其溶于酸中，实现吸附质的脱除，达到再生的目的。例如对于吸附饱和的糖用活性炭，固态酸可将二糖降解成单糖，将单糖羟基通过催化接枝羧基化，易更易溶于酸之中，达到再生目的。同时，熔融状态的固态酸，可视为一种溶剂，对无法降解的吸附质，具有一定的溶解作用，进一步提高活性炭的再生效果。
活性炭在吸附过程应用广泛，但其使用过程中最大的障碍是吸附剂的成本较高，并且吸附饱和后再生能耗较高、产率较低、容易引起二次污染。因此，寻找新的再生方法，以降低能耗，使活性炭达到循环利用，显得极为迫切，将成为研究攻关的热点。本发明采用超声辅助低熔点固态酸的方法用于活性炭的再生，将促使活性炭再生工艺经济可行，对发展低碳经济、促进节能减排、保护生态环境以及可持续发展具有重大战略意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种超声辅助低熔点固态酸再生废活性炭的方法。固态酸在熔融状态下，具有其独特的性能。熔融酸对有机类吸附质具有很强降解催化作用，可以快速将部分吸附质降解成小分子，并将其进行催化改变化学性质，使其溶于酸中，实现吸附质的脱除，达到再生的目的。超声波在介质中可以产生机械效应、空化效应、热效应和化学效应，将促进熔融酸充分进入活性炭孔隙，使吸附质脱除，达到再生目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超声辅助低熔点固态酸再生废活性炭的方法，具体包括以下步骤：
（1）将固态酸加热至熔融状态，然后加入废弃活性炭；
（2）调节超声功率、超声时间、超声温度，进行活性炭再生，使固态酸充分进入活性炭孔隙中对吸附质进行水解和洗脱，获得废弃活性炭-熔融固态酸混合物；
（3）待步骤（2）所得的废弃活性炭-熔融固态酸混合物降温至60-90℃，加入热水，趁热过滤，并继续用热水洗涤至ph值为5-7；
（4）将步骤（3）热水洗涤后的活性炭进行干燥，即可得到再生活性炭，并将滤液蒸发结晶，得到回收后的固态酸，进行循环使用。
步骤（1）所述加热温度为60-190℃。
步骤（1）所述废弃活性炭与固态酸的质量比为1:10-1:20。
步骤（1）所述固态酸包括工业级丁二酸或工业级草酸中的一种。
步骤（2）所述超声功率为100-800w，超声温度60-190℃，处理时间为10-120min。
步骤（3）所述热水的温度为50-100℃。
本发明的优点在于：
（1）利用固态酸在熔融状态下独特的性能，对有机类吸附质具有很强的降解催化作用，能快速将吸附质降解成小分子，并将其进行催化改变化学性质，使其溶于酸中，实现吸附质的脱除，达到再生的目的。
（2）本发明利用超声对活性炭吸附表面施加能量，在溶液中球面波形式传递，通过产生的空化效应，使水热解成羟基自由基，使有机污染物通过热解和氧化的作用有效分离。
（3）本发明与传统的热再相比，吸附性能提高，再生效果好，具有加热速度快、加热稳定、安全性高等优点。
（4）本发明所使用的固态酸对环境无危害，且极易回收，能重复使用，绿色环保，是一种安全、效率高、操作简单的技术。
具体实施方式
实施例1
将150g丁二酸加热至185℃，使丁二酸完全熔融后，加入15g废弃活性炭，恒温185℃，超声功率500w、反应1小时，获得废弃活性炭-熔融酸混合物；然后待废弃活性炭-熔融酸混合物降温至90℃，将20ml，50℃的热水加入上述混合物中，趁热过滤，继续每次加入30ml50℃热水洗涤，至ph为5-7，烘干。滤液经蒸发结晶回收丁二酸以循环利用。
本实例中废弃活性炭的比表面积为636m2/g，碘吸附值为567mg/g，得到的再生活性炭的比表面积为1030m2/g，碘吸附值为860mg/g。
实施例2
将200g草酸加热至105℃，使草酸完全熔融后，加入10g废弃活性炭，恒温105℃下、超声功率600w、反应2小时，获得废弃活性炭-熔融酸混合物；待废弃活性炭-熔融酸混合物降温至60℃，将10ml，60℃的热水加入上述混合物中，趁热过滤，继续每次加入20ml60℃热水洗涤，至ph为5-7，烘干。滤液经蒸发结晶回收草酸以循环利用。
本实例中废弃活性炭的比表面积为636m2/g，碘吸附值为567mg/g，得到再生活性炭的比表面积为1340m2/g，碘吸附值为1016mg/g。
对比例1
将150g丁二酸加热至185℃，使丁二酸完全熔融后，加入15g废弃活性炭，185℃恒温处理2小时，获得废弃活性炭-熔融酸混合物；待废弃活性炭-熔融酸混合物降温至90℃，将20ml，50℃的热水加入上述混合物中，趁热过滤，继续每次加入30ml50℃热水洗涤，至ph为5-7，烘干。滤液经蒸发结晶回收丁二酸以循环利用。
本对比例得到的再生活性炭的比表面积为906m2/g，碘吸附值为813mg/g。
对比例2
将200g草酸加热至105℃，使草酸完全熔融后，加入10g废弃活性炭，105℃恒温处理2小时，获得废弃活性炭-熔融酸混合物。待废弃活性炭-熔融酸混合物降温至60℃，将20ml，60℃的热水加入上述混合物中，趁热过滤，每次加入10ml60℃热水洗涤，至ph为5-7，烘干。滤液经蒸发结晶回收草酸以循环利用。
本对比例得到的再生活性炭的比表面积为1240m2/g，碘吸附值为986mg/g。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。