活性炭怎么再生？

活性炭对氰化物的吸附和破坏作用早已被发现。在炭浆法回收金的实践中发现，活性炭不仅能吸附金等贵金属和铜、锌、铁等重金属，还能吸附破坏废水中的氰化物，对硫氰酸盐的吸附量也较大。纸浆中活性炭的密度只有2%左右，填充的空气有限。而活性炭的存在使矿浆中的氰化物浓度降低了20% ~ 70%，证明活性炭具有很强的吸附和破坏氰化物的能力。通过对活性炭吸附破坏氰化物所需条件的深入研究，开发出活性炭法处理含氰废水的工艺技术。

1968加拿大研究了铜盐在活性炭催化分解中的作用，认为活性炭需要再生。1987年，南非开始用活性炭处理氰化厂的含氰废水，主要是回收黄金，取得了很好的效果。国内对活性炭法的研究也很多。除了用铜盐做催化剂，还用了一种S催化剂和铜盐一起作用，据说效果很好。我国黄金行业对活性炭法的研究已接近工业应用阶段。

7.1活性炭法的特点

一.优势

1)工艺设备简单，易于操作和管理。

2)仅消耗少量无机酸(有时需要硫酸铜作为催化剂)，因此处理成本低。

3)投资少，50t/d全泥氰化厂配套设备投资不到20万元。

4)除氰的同时，对废水中的重金属杂质有较高的去除率。

5)可回收废水中的微量金银，具有良好的经济效益。

二。不足之处

1)只能处理澄清水，不能处理纸浆。

2)设备必须经过防腐处理。

3)废水pH值高于9时，需要加酸调节pH值，否则处理效果变差。

4)硅酸盐在活性炭上的凝聚会使活性炭失活报废，活性炭的再生效果变差，需要进一步解决。

5)可能产生含有HCN和(CN)2的废气。如果其含量较大，应采用吸收装置进行处理，否则可能造成工作场所的空气污染。

6)当废水中含有高浓度的硫氰酸盐时，活性炭的再生变得更加复杂。

7.2活性炭的特性

活性炭是人工制造的，使用的原料有木材、石头、煤、油和农作物等。它通过适当的方法成型，然后活化生产成品。活性炭的形状有粉状、球状、柱状和片状，其活化方法有蒸汽活化和氯化锌活化。所以生产出来的产品性质差别很大。比如金浆厂用的吸附金的活性炭是椰壳炭和杏芯炭，呈片状，强度和耐磨性好，而处理含氰废水用的活性炭一般是煤基炭，价格低，比表面积大，但强度差。活性炭厂家一般用吸苯量、碘值、比表面积、总孔隙率来表示活性炭的吸附性能。这些指标分别在20 ~ 400 mg/L、600 ~ 800 mg/L、300 ~ 1000 m2/g和0.35 ~ 0.81 cm3/g范围内。孔隙率越大，其他的越高。

7.2.1吸附

吸附是活性炭的主要特征，被认为是一种表面现象。含氰废水通过活性炭时，活性炭的表面正对着相应的废水表面，两个表面层围成的区域是一个界面，因此在这个界面区域发生吸附。活性炭既有物理吸附，也有化学吸附，两种吸附不可能完全分开。以活性炭吸附金为例。第一，黄金是Au (CN)。

活性炭对氰化物的吸附与金不同。重金属氰化物以离子形式吸附，游离氰化物以离子形式吸附，游离氰化物以HCN形式吸附。因此，当废水的pH值降低时，活性炭对氰化物的吸附率高。在吸附的氰化物在碳表面被氧化生成CNO之前，可以用酸洗脱。

吸附速率取决于氰化物扩散到碳表面的速度和氰化物从外层碳扩散到内层未被占据的表面的速度。这对HCN气体来说不难，但对水中的氰化物来说就难了。所以在使用新炭处理废水时，我们看到一开始吸附速度很快，但是过一段时间后，外表面积被占据，吸附速度受内扩散控制，吸附速度明显变慢，这也是我们在活性炭催化分解法中选择小颗粒活性炭的原因。

7.2.2比表面积和孔隙结构

活性炭的总活性表面积一般为300 ~ 1000m2/g，氰化物吸附在活性炭表面。一般认为，比表面积越大，活性炭的活性表面上的活性点(活性中心)越多。但氰化物能否被吸附取决于活性炭的孔结构。如果孔径小于HCN分子或络合离子的直径，氰化物无法到达活性表面，因此活性炭无法吸附氰化物。一般认为，活性炭的微晶聚集体含有不规则间隙的网络，在这个网络中存在孔径。大孔为可吸附分子进入内部提供了通道。微孔为吸附提供了表面积。需要指出的是，并不是所有的微孔都具有相同的吸附能力，而是往往在不同的表面部位具有特异性和选择性的吸附能力，于是人们提出了活性中心假说，而活性炭的这种性质与制造工艺有关。

活性炭的催化作用

由于活性炭比表面积大，含氰废水中的氰化物与活性炭接触时被活性炭吸附，空气中的氧气与空气接触时也被活性炭吸附。这样活性炭表面的氰化物和氧气的浓度要比废水中高得多，反应的活化能也降低了，所以比水中的氰化物更容易和氧气反应。所以活性炭的催化作用是富集反应物，降低瓜尖所需的活化能。

根据文献记载，在活性炭床中通入空气时，在排气口可以检测到过氧化氢，可见活性炭的催化作用之大:

活性碳

H2O+0.5O2———→H2O2

活性炭吸附金的机理研究人员还认为，Au(CN)2-最终与过氧化氢反应生成元素金和氰酸盐。

活性碳

金(CN)2+2h2o 2——→金+2CNO-+H2O

表7-1是在150mg/L的含氰废水中加入-160目活性炭，在18℃下进行氰化物氧化试验的结果。

表7-存在1活性炭时氰化物的损失*

溶液PH曝气量和碳化量氰化物损失(%)氰化物损失路径(24小时)

(1/h . L废水)(G/L)在8小时和24小时后被HCN氧化和水解。

9.6 4 20 46 80 5 75

10.5 4 0 — 5 2 3

10.5 4 20 59 84 4 80

10.5 4 60 87 >95 & lt1 & gt；95

10.5 15 0 — 13 8 5

10.5 15 20 42 88 3 85

10.5 60 0 — 60 55 5

10.5 60 20 57 >95 16 84

*表中L:L；h:每小时充气单位:每小时每升水的充气升数。

活性炭法处理含氰废水所用的活性炭应具有氰化物吸附量大、吸附速度快、再生效果好的特点，使废水处理在经济上和技术上可行。这些条件可以通过一系列实验来确定，方法可以在关于活性炭的书籍中找到，这里不做介绍。

7.3活性炭法除氰机理

活性炭虽然能吸附氰化物，但活性炭法除氰主要有三种方式:氧化、水解和吹脱。根据条件不同，主要有一两种方式可以去除氰化物，前两种方式是基于氰化物在活性炭上的吸附。

活性炭上的氰化物氧化

当活性炭同时与废水和空气接触时，空气中的氧气会吸附在活性炭上，其吸附量高达10 ~ 40g/kg。比水中溶解氧高几千倍，氧化学吸附在活性炭表面形成过氧化物和羟基酸官能团，与其他官能团如酚醛、苯醌等一起形成活性表面。

活性碳

O2+2H2O+2e——→H2O2+2OH-

金属氰化物络合物被吸引到这些活性表面上，氰化物络合物的吸附过程就完成了。活性炭比表面积大，一般可达1000 m2/g，孔隙率为0.6 ~ 0.9，可吸附大量金属氰化物络合物。根据文献，各种金属氰化物络合物的吸附顺序如下:

Au(CN)2->Ag(CN)2->铁(CN)64->镍(CN)42->锌(CN)42->氰化亚铜

活性炭对HCN的物理吸附作用明显，可以以较高的速率去除废水中的氰化物。

因为H2O2是在活性炭吸附氧气的过程中产生的，而活性炭上氰化物的浓度远高于废水中的浓度，所以在活性炭表面用双氧水氧化氰化物要比在废水中容易得多。

活性炭催化氧化法的最佳条件与过氧化氢氧化法自然一致。

废水中的铜离子在活性炭的催化氧化中起着重要的作用。有文献认为铜将CNO水解成氨和二氧化碳，也有文献认为氰化物先形成络合离子，更容易吸附在活性炭上。活性炭浸渍铜盐后，处理能力提高了几倍。无论如何，铜的作用不应该被低估。

废水中重金属氰化物络合物氰化氰化后，重金属与碳酸根等阴离子形成不溶物，残留在活性炭上。随着时间的推移，活性炭的活性表面充满了重金属杂质。废水中的钙离子也能在活性炭上形成碳酸钙沉淀。铁氰化物和亚铁氰化物最终以氢氧化物的形式存在于碳上，导致活性炭失活。

活性碳

CN-+0.5O2——→CNO-

铜离子

CNO-+2H2O——→碳酸氢根-+NH3

HCO3-+OH-——→CO32++H2O

2Cu2++CO32++2OH-→CuCO3 Cu(OH)2

Ca2++CO32-→CaCO3↓

7.3.2活性炭上氰化物的水解

已经发现，即使不同的活性炭与空气通气，浸泡在废水中的活性炭也具有去除氰化物的能力。一方面，活性炭确实吸附了部分氰化物，但对于一定浓度的含氰废水，活性炭会饱和，但实际上活性炭并没有很快饱和，而是有一定的氧化去除率，这说明活性炭吸附的氰化物在氧气不足的情况下水解生成甲酸铵。

HCN+H2O=HCONH2

这种反应在室温水溶液中不明显，但在活性炭的作用下反应速度明显加快，生成的甲酸铵受热分解CO和NH3。

7.3.3活性炭的填料功能

如果不考虑活性炭的固有特性，只把它作为一种填料。由于活性炭的亲水性比其他填料好得多，直径为φ 1.0 ~ 3.5 mm，长度为1.5 ~ 4的圆柱形活性炭组成的填料塔无疑是很好的HCN汽提塔，但在活性炭催化分解的工艺条件下，反应pH值为6 ~ 9，比酸化回收要好。

表7-2活性炭催化氧化过程中氰化物的挥发

反应的pH值为5.0 5.7 7.2 8.0。

挥发性氰化物(以CN-计)% 15.13.2 11.29 . 6

HCN在反应过程中挥发无疑不是好事，但如果HCN挥发量很低，排气管设计合理，就不会造成环境污染和操作场所污染，因为HCN在空气中存在的时间很短。如果以活性炭为填料，控制废水的pH值为2 ~ 3，那么HCN的吹脱率自然就高，然后用吸收法吸收这部分氰化物，就可以回收氰化物，而且由于活性炭对氰化物的吸附、氧化和水解的特性，使处理后的废水中氰化物含量降低到比酸化回收法废液低得多的水平，可谓一举两得。这就是活性炭剥离法的优点。值得注意的是，这种方法不能代替酸化回收法，因为活性炭汽提法回收率低，分解高。

7.4活性炭的再生方法

活性炭使用一段时间后，由于杂质占据了活性表面和孔隙，活性炭的除氰能力大大降低。此时，需要对活性炭进行再生。活性炭的使用寿命取决于废水的成分。成分越简单，废水中铁、锌、钙含量越低，使用寿命越长。

由于活性炭上积累的杂质主要是锌、铁、钙和铜，它们主要以Zn2Fe (CN) 6、ZnCO3 Zn (OH) 2、Fe(OH)3、Fe(OH)2、CaCO3和CuCO3 Cu(OH)2) 2的形式存在，所以活性炭可以用无机酸浸泡再生。但是，一部分Cu2+会占据活性表面，仍然起催化剂的作用，多余的部分会被Ca2+从碳中解吸出来，普鲁士蓝也会被浸出。被氧化的氰化物和吸附在碳上的SCN-会被酸洗掉。但在常温非氧化性酸洗脱条件下，甲酸铵的洗脱和分解不多，总洗脱率达不到较高水平，酸再生炭的除氰效果远不如新炭。

常用的再生剂(洗脱剂)是2% ~ 5%的盐酸、硝酸或硫酸。硝酸再生效果最好，盐酸优于硫酸。此外，还介绍了使用8g/L次氯酸钠和6%硫酸铵的混合物(体积1:1)作为再生剂来氧化这些碳上的还原性物质，并以铜氨络合物的形式洗脱铜。活性炭在加热条件下用硝酸再生效果好，但成本高，有腐蚀性，并产生氮氧化合物；。常温下用硫酸浸泡，然后烘干炭，450℃以上热再生，效果很好。总之，经过几次循环使用后，活性炭虽然经过酸洗再生，但性能仍在下降，这是废水中的有机物和硅酸盐在炭上堆积造成的。需要进行热再生或高温再生以恢复其活性。这方面的实践很少。

高温再生法有效，且再生成本不高，设备投资不大，可以采用高温再生法。高温再生设备可分为电加热、煤焦加热和气体加热三种。可根据实际情况选择。如果再生量在1t/d以下，可采用电加热再生设备，如JHR系列内热式再生设备；如果处理量较大，应使用燃气、燃油或燃煤再生设备，如澳大利亚金矿使用的多管燃气再生炉。

在活性炭处理含氰废水的过程中，微量金会被吸附。活性炭失效时，如果黄金产品高达100g/t，相当于活性炭的价值。也就是说，以0.03mg/L含金废水为例，如果每吨炭处理4000m3废水，回收黄金的利润购买新的活性炭更经济。此外，当废水中杂质含量较高时，可采取提前去除杂质的措施，以保证活性炭的使用效果。这是活性炭法的发展方向。

7.5活性炭催化分解工艺及设备

虽然活性炭法除氰有三种方式，但在特定的装置中，三种方式中可能有一种是主要的。因此有三种方法:以氰氧化物为主的活性炭催化氧化法、以水解为主的活性炭催化水解法和以汽提为主的活性炭床汽提法。这些方法的工艺、设备和工艺条件差别很大，下面分别介绍。

7.5.1活性炭催化氧化法

根据前面的假设，活性炭对氰化物的氧化是过氧化氢对氰化物的氧化，所以faith氧化活性炭的最佳pH值与过氧化氢氧化除氰相同，即在6 ~ 9的范围内，如图。此外，反应条件还包括曝气量、废水喷淋密度和催化剂用量。由于氰化厂的废水中往往含有铜，所以不能加入铜催化剂。通气量根据反应所需的氧气来确定。因为活性炭吸附氧气的速度是由液膜控制的，所以需要提高空气流过反应塔的线速度，但过度提高气速不仅会增加碳床的阻力，还会增加风机的功耗，还会减少废水中氰化物与活性炭的接触机会，导致氰化物产生。因此，曝气量应通过实验确定。如果按照气液比计算，一般在100左右，远小于酸化回收法的气液比。

活性炭催化氧化装置分为四部分，即废水预处理、氰化物氧化、废水二级处理和活性炭再生。工艺流程图如图7-1所示。

空气废气

↓ ↑

含氰废水→沉淀或过滤→氧化反应→沉淀或过滤→排放。

↓ ↓ ↑ ↓

废渣活性炭再生废渣

图7-1活性炭催化氧化过程示意图

一、预处理装置

含氰废水中含有Ca2+和CNO-，它们会不断分解CO32-。因为废水是碱性的，空气中的CO2会不断被吸收到水中，这些CO32-会与Ca2+形成CaCO3沉淀，Ca2+是水中悬浮物的主要成分。如果这些悬浮物进入反应塔，与填充的活性炭接触，会堵塞活性炭的微孔和活性炭颗粒之间的孔隙，使活性炭失活，增加床层阻力。另外，尾矿库排出的废水往往含有泥沙，必须经过处理后才能进入反应塔。

一般选用过滤法对废水进行预处理，如活性炭滤塔、活性炭滤罐、纤维球滤塔或滤布滤池。其中活性炭滤池具有投资少、吸附废水中的金银、铜、锌、易于管理和脱泥(悬浮物和沉积物)等优点。

当废水的pH值高于9时，必须用酸中和，直到pH值在7 ~ 9的范围内。在调节pH值的过程中，可能会出现Zn2Fe(CN)6等沉淀。这时的预处理装置比较复杂，包括中和、固液分离、过滤。此外，集装箱应该密封，以防止HCN逃脱，并应严格保存所使用的设备。否则，铁将用Fe (CN) 64处理。

二。氰化物氧化装置

氰化物的氧化由2 ~ 3个串联的氧化塔完成，废水由塔间水泵提升，空气并联进入塔内。氧化塔是活性炭催化分解装置的核心设备，其结构类似于吸附塔。

氧化塔应具有以下功能:

1)氧化塔内均匀填充足够的活性炭，塔的上部有足够的空间。活性炭床单的高度一般不超过1.5m，太高的话气阻会很大。

2)气体从塔的下部均匀通过碳床，从塔的上部排出。

3)液体均匀地喷洒在塔上部的炭床上，并均匀地流向塔下部。并且可以从塔的下部排出而不会溢流。

4)提供人孔、装载和卸载活性炭的孔以及必要的观察孔。

5)提供活性炭再生所需的喷淋装置和排水装置。

6)由于活性炭的再生需要用酸性溶液或其他腐蚀性溶液浸泡，反应塔的所有部件必须严格防腐。

三。活性炭湿式再生装置

该装置由两个溶液罐和一个防腐泵组成。一个槽用于配制酸洗液，另一个槽用于配制硫酸铜溶液。采用浸出再生法时，浸出的废水回流到槽中循环使用，浸出仍在通风条件下完成。例如，二氧化碳等分解产物会逸出，所有储罐、管道和阀门必须严格防腐。由于杂质负荷不同，每个氧化塔的碳床应分别再生，以达到良好的处理效果。

最理想的办法是采用新的预处理方法，使活性炭不中毒，不需要再生。

四。二级处理设施

活性炭催化氧化处理后的废水可能含有一定量的悬浮物，重金属可能超标，可以通过添加少量石灰等二次处理沉淀，进一步降低污染物的含量。二级处理设施可以是专门建造的沉淀池、尾矿池的二级坝或与上述类似的预处理装置。

活性炭催化氧化法适用于处理澄清的含氰废水，如尾矿库溢流水。对于有防渗尾矿库的氰化厂，这种处理方法是非常理想的。废水经尾矿库自净，pH值降至7 ~ 9，重金属含量很低，适用于活性炭催化氧化法。

7.5.2活性炭催化水解法

活性炭催化水解法不需要空气，所以其装置类似于吸附柱。为了保证炭层的清洁度，也有预处理装置，但处理后的废水直接排放，活性炭也需要再生。再生方法与催化氧化法基本相同。为降低处理成本，可采用长春黄金研究所金焕技术开发公司开发的槽式设备。

7.5.3活性炭固定床汽提方法

利用活性炭表面的亲水性和填料功能，将活性炭填料塔作为反萃塔，作为酸化回收法生产废水的二级处理，使氰化物降到2 mg/L以下，由于主要是反萃HCN，所以不需要调节废水的pH值。当pH值为2 ~ 3时，反萃处理成本远低于化学法。而且可以回收废水中的金，一举两得，处理后的废水通过稀释或浮选废水自然净化可以达标。

7.6活性炭法处理含氰废水的实践

国内只有三家采用活性炭法的氰化厂，以下只是简单介绍。

7.6.1某氰化厂采用全泥-锌粉置换工艺提金。氰化尾经尾矿库自清后，氰化物浓度为30 mg/L，利用长春黄金研究院活性炭催化氧化法专利技术，仅经过一个氧化塔处理，氰化物就降到2mg/L以下，反应pH为6.5 ~ 9。气液比为80，废水处理能力为3 m3/t·h，每吨废水处理消耗大致为0.1kg盐酸，0.05kg五水硫酸铜，1kwh电耗，装置投资约4万元(不含厂房)。

7.6.2某氰化厂位于山区，采用全泥氰化-锌粉置换工艺提金。氰化物尾液含氰化物约70毫克/升。尾矿库自清洗后，氰化物含量降至3mg/L左右，采用活性炭催化水解工艺处理。经过三个吸附柱，氰化物达标。每年可以回收8公斤以上的黄金。因为载金碳是经过焚烧处理的。在不再生活性炭的情况下，不考虑活性炭的投资成本，废水处理的电耗仅为0.05kwh/m3。存在的问题是冬天不能用，冬天尾矿库还有一段时间的溢流水。

7.6.3国内某氰化厂采用全泥氰化-锌粉置换工艺提金，处理能力50t/d，采用碱氯化工艺处理氰化尾渣。由于各种原因，尾矿库外排水中氰化物含量往往高于0.5 mg/L，采用长春黄金研究院活性炭水解法专利技术对该废水进行二级处理，年回收金约65438±0.5kg，当尾矿库排水中氰化物含量小于5 mg/L时，氰化物经处理后即可达标，锌、铜、铁等重金属的去除率也很高。由于这项技术不使用电力，也不需要专人操作，其处理成本仅为每天定期清理炭床的人工成本。由于采用了活性炭洗脱金的新技术，活性炭得到再生，金的回收成本仅为金价的65，438+00%，具有可观的经济效益。