一种利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附PFAS饱和活性炭的方法

本发明属于环保，尤其涉及一种利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法。

背景技术：

1、全氟和多氟烷基物质(pfas)是一种合成有机化学品，广泛用于一系列消费品和工业产品，包括不粘锅、水性成膜泡沫和油漆材料。一旦释放到自然环境中，pfas可以通过食物网进行生物积累和生物放大。目前，在常规的饮用水处理中，pfas很难从水中去除。混凝和絮凝工艺只能去除25％的pfas。光催化、电化学方法、碱性ph下水热分和等离子体处理等方法可以降解水中的pfas，但必须在特定的条件下才能实现。而活性炭因其吸附效果好、成本低而被广泛用于水中pfas的去除。但是由于活性炭的吸附能力有限，在使用一段时间后活性炭会达到吸附饱和，失去继续吸附pfas的能力，而经常更换新炭，就会提升企业的运行成本，所以必须要考虑对吸附饱和pfas活性炭进行再生利用，以达到循环经济的目的。

2、加热再生法是目前应用最多的pfas吸附饱和活性炭再生方法。加热再生法是指采用直接或间接加热的方式对活性炭吸附的pfas进行物理脱附和热化学分解，从而恢复活性炭吸附能力的方法。然而，加热再生法处理吸附pfas饱和活性炭存在再生效率较低、处理效果不稳定的问题。针对这一问题，本发明提出一种利用三氧化二铝和亚硫酸盐高效再生吸附pfas饱和活性炭的方法。

技术实现思路

1、本发明提出了一种利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，解决了现有技术中存在的以上问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，包括以下步骤:取亚硫酸盐溶于水中，并将亚硫酸盐溶液ph控制在3-6，将吸附pfas饱和活性炭、亚硫酸盐溶液和三氧化二铝粉末加入湿式球磨机，研磨得到膏状混合物，再将膏状混合物送进氮气气氛炉，温度设为250-450℃，反应25-35分钟后，在氮气气氛炉中冷却至室温，即可获得再生活性炭。

4、进一步，三氧化二铝、亚硫酸盐、吸附pfas饱和活性炭以及水的质量比为1:1:5:2-10。

5、进一步，亚硫酸盐溶液ph控制在3-6。

6、进一步，三氧化二铝、亚硫酸盐、吸附pfas饱和活性炭以及水的质量比为1:1:5:7。

7、进一步，氮气气氛炉温度设为350℃。

8、进一步，亚硫酸盐为亚硫酸钠和/或亚硫酸钾。

9、本发明的有益效果为：本发明以吸附pfas饱和颗粒活性炭为原料，添加亚硫酸盐溶液和三氧化二铝粉末。加入湿式球磨机研磨，使三者混合均匀，得到膏状混合物。在研磨混合过程中，活性炭充分暴露吸附位点，三氧化二铝能和活性炭吸附位点更加充分的接触。混合好的膏状混合物再在高温无氧条件下进行再生。活性炭吸附位点与三氧化二铝存在反应微界面，在微界面上三氧化二铝与活性炭吸附的pfas形成共价键，使c-f、c-c键的键能显著降低，同时，微界面中的亚硫酸盐离子在高温作用下促使水产生具有强还原性的水合电子，原位还原分解微界面上的pfas。充分反应后即可获得再生活性炭，实现吸附pfas饱和活性炭的高效再生。

10、(1)本发明活性炭再生方法适用于处理不同来源及不同形状的吸附pfsa饱和活性炭。

11、(2)本发明选用的三氧化二铝能与活性炭吸附位点存在反应微界面，在微界面上三氧化二铝与活性炭吸附的pfas形成共价键，使c-f、c-c键的键能显著降低。

12、(3)本发明选用的亚硫酸盐在能高温作用下在三氧化二铝-活性炭反应微界面中促使水产生具有强还原性的水合电子，原位还原分解微界面上的pfas。

13、(4)本发明使用的药剂均易获得且价格低廉，活化再生的活性炭可重新投入使用，利于节能减排和实现经济循环。

技术特征：

1.一种利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：取亚硫酸盐溶于水中，并将亚硫酸盐溶液ph控制在3-6，将吸附pfas饱和活性炭、亚硫酸盐溶液和三氧化二铝粉末加入湿式球磨机，研磨得到膏状混合物，再将膏状混合物送进氮气气氛炉，温度设为250-450℃，反应25-35分钟后，在氮气气氛炉中冷却至室温，即可获得再生活性炭。

2.如权利要求1所述的利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，其特征在于：三氧化二铝、亚硫酸盐、吸附pfas饱和活性炭以及水的质量比为1:1:5:2-10。

3.如权利要求1所述的利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，其特征在于:亚硫酸盐溶液ph控制在3-6。

4.如权利要求1所述的利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，其特征在于：三氧化二铝、亚硫酸盐、吸附pfas饱和活性炭以及水的质量比为1:1:5:7。

5.如权利要求1所述的利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，其特征在于：氮气气氛炉温度设为350℃。

6.如权利要求1所述的利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附pfas饱和活性炭的方法，其特征在于：亚硫酸盐为亚硫酸钠和/或亚硫酸钾。

技术总结
本发明公开了一种利用三氧化二铝与亚硫酸盐再生吸附PFAS饱和活性炭的方法，包括以下步骤:取亚硫酸盐溶于水中，并将亚硫酸盐溶液pH控制在3‑6，将吸附PFAS饱和活性炭、亚硫酸盐溶液和三氧化二铝粉末加入湿式球磨机，研磨得到膏状混合物，再将膏状混合物送进氮气气氛炉，温度设为250‑450℃，反应25‑35分钟后，在氮气气氛炉中冷却至室温，即可获得再生活性炭。本发明选用的三氧化二铝能与活性炭吸附位点存在反应微界面，在微界面上三氧化二铝与活性炭吸附的PFAS形成共价键，使C‑F、C‑C键的键能显著降低。

技术研发人员：周扬,江佩,马嘉骏,高源,江进,张众,高佳顺
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16