Fraunhofer-Gesellschaft 弗劳恩霍夫公司的活性炭复合材料的电导率是传统颗粒活性炭的三倍
信用:弗劳恩霍夫-德国 废水处理厂采用各种有效且成熟的工艺来处理污水和废水
然而，到目前为止，还没有理想的、公认的去除痕量物质的方法
弗劳恩-霍弗环境、安全和能源技术研究所的研究人员正在寻求改变这种状况
在一个名为ZeroTrace的项目中，他们正在寻求一种将他们自己的活性炭复合材料与新开发的电再生过程相结合的综合方法
结果是一种方法，承诺效率，可持续性和大规模的可行性
当德国人打开水龙头时，他们通常可以确信流出的水非常适合饮用
这主要归功于大量的处理厂，它们采用各种高效的机械、生物和化学方法来去除废水中的杂质
然而，微量物质，如药物残留物、家用化学品和x光成像中使用的造影剂更难去除
不幸的是，即使浓度很低，这些物质也会对人类和动物构成严重威胁
为了解决这一问题，越来越多的工厂正在进行改造，增加了处理量，以去除这些微量物质
这包括使用化学氧化过程，这可能会产生有问题的副产品
然而，总的来说，选择的方法是活性炭
活性炭有一个极其多孔的结构，这使得它内外都有很大的表面积
四克活性炭的表面积有一个足球场那么大
它能够吸附其他物质——根据它们的带电状态——就像海绵吸收液体一样
更加注重可持续性 总的来说，活性炭是去除废水中微量物质的有效方法
然而，在实践中，往往有一个关键的缺点
伊尔卡·盖尔克是奥伯豪森弗劳恩霍夫环境、安全和能源技术研究所环境和资源利用部门的负责人
她解释道:“目前，大多数工艺使用粉末形式的活性炭
一旦它吸收了尽可能多的物质，它就被燃烧掉了
从可持续发展的角度来看，这显然是一个大问题，尤其是因为活性炭通常是由不可再生的原材料制成的——也就是标准的黑煤
" 因此，弗劳恩霍夫空间技术研究所的研究人员与许多工业伙伴合作，开展了一个由德国联邦教育和研究部资助的联合项目
ZeroTrace旨在优化活性炭的使用，以去除废水中的微量物质
研究团队正在寻求一种综合的方法，其中也包括对创新管理和资源保护的调查
因此，从一开始，研究人员就能够考虑驱动或抑制该领域创新的各种因素
盖尔克和她的团队正在研究使用由木材或椰子壳等可再生材料制成的颗粒活性炭
与粉末形式的活性炭不同，这些颗粒可以通过在非常高的温度下处理而重新活化
这就去除了被吸附的物质，从而重新活化用过的碳以供再利用
然而，目前，这些废碳通常需要长途运输才能再活化
此外，当碳块在流化床中混合在一起时，会有很高的磨损，导致材料的大量消耗
活性炭再生示范装置
信用:弗劳恩霍夫-德国 合适的再生方法导致正确的起始产物 因此，研究人员致力于开发一种可以直接在废水处理厂进行的再生工艺
“这个过程利用了电场的物理效应，”盖尔克解释道
“这是一个其他人在气体净化方面已经在追求的想法
对于我们的项目，我们能够将许多原则转移到基于液体的场景中
当时，电子工艺非常昂贵，所以这项研究最终被搁置
但是现在我们将能够越来越多地利用可再生能源产生的剩余电力
在未来，我们可以期待在发电高峰时，廉价的电力变得可用
" 新方法背后的想法是基于一种被称为电场摆动吸附(EFSA)的现象:废碳被电加热到吸附的污染物被解吸或燃烧的点
为了做到这一点，活性炭和反应器都必须符合一定的规格
活性炭必须具有足够高的导电性，以便传导所需的能量
然而，与此同时，它还必须具有足够高的电阻，以便当电流流过它时，它能够加热到所需的温度
为此，盖尔克和她的团队开发了他们自己的活性炭复合材料
基础材料是木炭粉，它与石墨混合
这使得它的电导率是普通活性炭的三倍，而其吸附性能没有任何降低
至于反应堆，最大的困难是如何建造它，使它能够承受高达650摄氏度的温度
盖尔克的团队选择了一种连续再生的方法:“这个想法是通过传送带从沉降罐中连续移除少量的废碳，使其再生，然后将其反馈到沉降罐中
这只需要一个相对较小的反应器，因为它在任何时候都不需要处理超过总废碳的一部分，并且再生本身只持续几分钟
此外，由于废碳不会在反应器内四处移动，因此磨损最小，因此我们估计每个循环最多只需要补充10%的新活性炭
" 潜力巨大的有前途的结果 这种活性炭复合材料的使用已经在工业伙伴伍珀塔尔-布赫霍芬的废水处理厂进行了试验，结果表明它成功地吸附了微量物质
为了测试再生过程，研究人员在远离处理厂的地方建立了一个原型反应器
这个容量为40至50升的反应堆也取得了令人鼓舞的成果
因此，在将近3年的项目阶段结束时，盖尔克充满信心:“我们的测试表明，我们的流程不仅节约了资源，而且经济、有竞争力
“目前，合作伙伴正在讨论可能的后续项目，包括在废水处理厂现场扩大试点
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
