吸附材料電化學(xué)再生的研究進(jìn)展

，

(重慶工商大學(xué) 廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067)

吸附材料電化學(xué)再生的研究進(jìn)展

劉曉詠，歐陽平

(重慶工商大學(xué)廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶400067)

隨著吸附材料用量的與日俱增，其后處理成為重要研究課題。作為一種新型的再生技術(shù)，電化學(xué)再生可有效地處理廢吸附材料。本文闡述了電化學(xué)再生機(jī)理，探討了影響電化學(xué)再生的主要因素。通過電化學(xué)再生與傳統(tǒng)的熱再生和溶劑再生的比較分析，總結(jié)了電化學(xué)再生技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)。最后對(duì)電化學(xué)再生技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢(shì)做了展望。

吸附材料； 再生技術(shù)； 電化學(xué)再生

1 前 言

目前，活性炭、活性碳纖維(ACF)、炭分子篩、沸石、粉煤灰等吸附材料在化工、環(huán)保、醫(yī)藥衛(wèi)生和生物工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-4]，常被用于物質(zhì)的分離和富集。在吸附材料飽和吸附后，其吸附孔道被占用，吸附功效喪失。特別是在吸附有毒、有害物質(zhì)后，吸附材料自身成為廢物，需得到正確處理。理論和實(shí)踐表明，再生是處置廢吸附材料的有效方式。通過再生可讓吸附材料得到循環(huán)利用，具有良好的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

吸附材料再生[5]的本質(zhì)是將其表面的吸附質(zhì)去除，將被占用的吸附孔道重新打開，恢復(fù)吸附活性。吸附材料的再生可歸結(jié)為物理作用、化學(xué)作用和生物作用[6]。①物理作用。通過改變外界條件，破壞吸附平衡，使吸附質(zhì)脫附，如微波輻射再生法[7]、熱再生法[8]、溶劑再生法[9]、超臨界流體再生法[10]。②化學(xué)作用。利用氧化自由基將吸附質(zhì)降解，如氧化再生法[11]、光催化再生法[12]。③生物作用。利用微生物降解吸附質(zhì)，如生物再生法[13]。④物理和化學(xué)的共同作用。在氧化自由基的降解和高溫、高壓脫附的共同作用下去除吸附質(zhì)，如超聲波再生法[6,14]。

上述再生技術(shù)中，熱再生和溶劑再生是傳統(tǒng)的再生技術(shù)，已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。然而傳統(tǒng)的再生技術(shù)存在如耗能高、吸附材料損耗大、吸附容量損失大等缺點(diǎn)，因此希望有其它再生技術(shù)可克服這些缺點(diǎn)。作為一種新型的液相再生技術(shù)，電化學(xué)再生憑借再生效率高、對(duì)吸附材料影響小、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛關(guān)注。

通過對(duì)電化學(xué)再生機(jī)理、再生影響因素和優(yōu)缺點(diǎn)的探討，有利于從本質(zhì)上把握該項(xiàng)再生技術(shù)，為更深層次研究提供理論基礎(chǔ)。

2 電化學(xué)再生機(jī)理

電化學(xué)再生是指，將吸附材料置于特定的電化學(xué)反應(yīng)器(常見的有間歇攪拌槽式和固定床式)內(nèi)，在外加電場(chǎng)作用下，吸附質(zhì)發(fā)生一系列化學(xué)或物理反應(yīng)而

被去除，使吸附材料重新獲得吸附性能。

在電化學(xué)反應(yīng)中，有二維電極和三維電極兩種體系。三維電極體系與二維電極體系的不同在于，三維電極在傳統(tǒng)的二維電解槽電極間裝填粒狀或其它碎屑狀的工作電極材料，并使裝填的工作電極材料表面帶電，成為新的一極(工作電極)，在工作電極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)[15]。吸附材料的電化學(xué)再生屬于三維電極體系，填充在兩個(gè)電極之間的吸附材料成為第三極，直流電場(chǎng)將吸附材料顆粒兩端分別極化成陽極和陰極，形成微電解槽，分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)來降解吸附質(zhì)。陽極極化狀態(tài)下，H2O發(fā)生如下反應(yīng)：

H2O→·OH +H++e-

產(chǎn)生的羥基自由基通過脫氫反應(yīng)、親電加成和電子轉(zhuǎn)移三種途徑對(duì)吸附質(zhì)進(jìn)行直接或間接氧化。圖1為兩種氧化反應(yīng)簡(jiǎn)圖。

圖1 陽極氧化反應(yīng)簡(jiǎn)圖[16](a) 直接陽極氧化； (b) 間接陽極氧化Fig.1 Diagrams of oxidation reactions[16](a) Direct anodic oxidation; (b) Indirct anodic oxidation

在陰極，O2發(fā)生還原反應(yīng)生成H2O2，利用H2O2的氧化性降解有機(jī)吸附質(zhì)，反應(yīng)如下：

酸性條件：O2+2H++2e-→H2O2

堿性條件：O2+2H2O+2e-→2OH-+H2O2

但H2O2氧化電位不高，氧化降解能力受到限制。通過添加催化劑(多為Fe2+)，催化H2O2產(chǎn)生·OH，可提高氧化降解能力。

電化學(xué)再生過程中，輔助電解質(zhì)也會(huì)參與反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化物質(zhì)參與降解過程，如NaCl在電極作用下生成生成ClO-、HClO3、[O]。同時(shí)電泳力作用也會(huì)脫附小部分吸附質(zhì)。

綜上可以看出，電化學(xué)再生吸附材料是化學(xué)和物理的共同作用，其中化學(xué)作用占主導(dǎo)地位。

3 影響電化學(xué)再生的主要因素

3.1 吸附材料

3.1.1吸附材料極化性 電化學(xué)再生時(shí)，吸附材料被極化，吸附質(zhì)直接發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，隨后反應(yīng)產(chǎn)物脫附。這是一個(gè)三維電極體系，要求吸附材料有較好的電極極化性，可以形成無數(shù)個(gè)微電解槽[5]，實(shí)現(xiàn)吸附材料的原位再生。若吸附材料極化性差，再生時(shí)吸附質(zhì)需先脫附，遷移到液相中，隨后被電化學(xué)反應(yīng)降解，這屬于二維電極體系，吸附材料被異位再生。二維電極的電極有效面積只有三維電極的幾十甚至上百分之一[17]，電解效率很低，導(dǎo)致再生效率不理想?；钚蕴俊⒒钚蕴坷w維具有良好的極化性，比較適合電化學(xué)再生。

3.1.3吸附材料比表面積 對(duì)于同種吸附材料，不同比表面積對(duì)再生效率也有影響。傅寶林等[20]用電化學(xué)再生不同比表面積的ACF(見表1)，可以看出再生率隨著比表面積的增大而逐漸增大，認(rèn)為比表面積的增大有助于增加ACF表面活性點(diǎn)，促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)。

3.2 吸附質(zhì)

吸附質(zhì)種類的不同，對(duì)電化學(xué)再生條件，如再生時(shí)間、再生電流(電壓)和pH值等有不同要求。

表1 不同比表面積ACF的電化學(xué)再生率[20]Table1 Regeneration efficiency of ACF with differentBET surface areas[20]

3.2.1再生時(shí)間 通常對(duì)于有機(jī)吸附質(zhì)，延長(zhǎng)再生時(shí)間可以提高·OH等氧化自由基的產(chǎn)量，對(duì)有機(jī)物的氧化降解有利，可促進(jìn)降解產(chǎn)物脫附，轉(zhuǎn)移到電解液中。但過長(zhǎng)的再生時(shí)間會(huì)對(duì)吸附材料造成不利影響。Berenguer R等[19]用電化學(xué)再生吸附苯酚的顆粒活性炭，在0～3 h內(nèi)，活性炭再生效率和孔隙恢復(fù)率不斷提高，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化產(chǎn)物積累在活性炭上，阻礙再生的進(jìn)行。Narbaitz R M和Karimi-Jashni A[21]指出，再生時(shí)間過長(zhǎng)，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)在電極表面積累，造成電極鈍化。

可以看出，不同的吸附質(zhì)所需的再生時(shí)間不同，工業(yè)應(yīng)用時(shí)需從再生率和經(jīng)濟(jì)的角度綜合考慮再生時(shí)間。

3.2.2再生電流(壓) 對(duì)于有機(jī)吸附質(zhì)，電流(壓)對(duì)再生效率的影響較大。隨著電流(壓)提高，氧化自由基的產(chǎn)率增加，降解速度加快。電化學(xué)傳質(zhì)動(dòng)力也提高，更利于自由基進(jìn)入吸附材料微孔。電流(壓)的提高同時(shí)可以促進(jìn)有機(jī)吸附質(zhì)的解吸，加快其向液相的遷移。You X Y等[22]發(fā)現(xiàn)電流值為100～300mA時(shí)，吸附EDTA的活性炭有最高再生效率。當(dāng)電流超過1000mA后，再生效率急劇下降，認(rèn)為·OH在高電流下易轉(zhuǎn)化成O2。另外值得注意的是，電流(壓)的提高會(huì)使電極的使用壽命急速下降。

對(duì)于重金屬吸附質(zhì)，電流(壓)的增加可提高電極反應(yīng)速率，并加快金屬離子由吸附材料表面向電解質(zhì)遷移，但這種影響是有限的，對(duì)再生效率影響較小[18,23]。例如，表2是電化學(xué)再生吸附Cr6+的活性炭實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出提高電壓可提高再生效率，但不顯著。

表2 不同再生電壓下活性炭的再生效率[18]Table 2 Regeneration efficiency of activated carbonunder different regeneration voltage[18]

3.2.3pH值 電化學(xué)再生時(shí)，有機(jī)吸附質(zhì)和重金屬吸附質(zhì)需要的pH值有所不同，見表3。

表3 電化學(xué)再生活性炭最佳pH值Table 3 Optimal pH value in electrochemical regenerationof activated carbon

在陽極，適宜的酸性有助于抑制電化學(xué)副反應(yīng)，促進(jìn)電化學(xué)氧化作用。而堿性條件有利于HClO的產(chǎn)生，可間接增強(qiáng)氧化作用。再生時(shí)，pH值的選擇依據(jù)吸附質(zhì)種類而定。通常，堿性更適合有機(jī)吸附質(zhì)。因?yàn)榇蠖嘤袡C(jī)吸附質(zhì)降解產(chǎn)物在堿環(huán)境下形成的物質(zhì)水溶性較高，或是吸附質(zhì)基團(tuán)可和吸附材料含氧基團(tuán)發(fā)生水解反應(yīng)，增強(qiáng)了吸附質(zhì)的脫附作用。而對(duì)于重金屬吸附質(zhì)，酸性更有利，H+離子的增加可減弱重金屬的吸附力，更利于脫附。

3.3 再生位置

不同電極下再生效率有很大差異，陰極的再生效率一般比陽極高5%～20%。Berenguer R等[19]認(rèn)為，陽極下電荷的大量聚集增強(qiáng)了苯酚和活性炭的吸引力，并且吸附質(zhì)濃度梯度和電位梯度在陰極下逆向，造成擴(kuò)散和遷移競(jìng)爭(zhēng)。García-Otón M等[26]發(fā)現(xiàn)，陰極下活性炭表面含氧基團(tuán)減少，而陽極下含氧基團(tuán)增加。吸附材料表面氧基團(tuán)的增加會(huì)導(dǎo)致微孔阻塞[27]。

4 電化學(xué)再生與傳統(tǒng)再生法的比較

作為傳統(tǒng)的再生方法，熱再生和溶劑再生已工業(yè)化應(yīng)用。

熱再生是吸附材料在高溫下，經(jīng)干燥、炭化和活化3個(gè)階段[28]吸附質(zhì)得到脫附。熱再生作為目前應(yīng)用最廣的再生技術(shù)，存在吸附材料損耗大、耗能高等缺點(diǎn)，難以滿足環(huán)保、節(jié)能的要求[29]。

溶劑再生[5]是利用吸附材料、溶劑與吸附質(zhì)三者之間的相平衡關(guān)系，通過改變溫度、溶劑的pH等條件，打破吸附平衡，使吸附質(zhì)從吸附材料上脫附。溶劑的作用機(jī)理有置換作用、萃取作用和改性作用。溶劑再生法可分為無機(jī)溶劑再生(H2SO4、HCl、NaOH、NaCl等)和有機(jī)溶劑(苯、丙酮、甲醇等)再生，再生劑根據(jù)吸附材料的類型選擇，以確保最佳再生效率。溶劑再生易堵塞吸附材料微孔，且二次污染嚴(yán)重[30]。

電化學(xué)再生作為一種新型的再生技術(shù)，具有傳統(tǒng)再生法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

4.1 電化學(xué)再生優(yōu)勢(shì)

4.1.1再生效果方面 ①再生效率高。熱再生效率一般低于90%[31-32]，溶劑再生通常在70%以下[33]。而電化學(xué)再生效率一般在80%以上[16]，有報(bào)道甚至可達(dá)95%～100%[26]。②對(duì)吸附材料影響小?；钚蕴拷?jīng)熱再生后，質(zhì)量損耗達(dá)10%～20%，通常占活性炭再生總成本的20%～40%[33]。且再生后活性炭比表面降低十分明顯，降幅高達(dá)20%～30%[34]。高溫環(huán)境對(duì)活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)影響也很大。Ledesma B等[8]對(duì)新鮮活性炭和熱再生活性炭做了比較(見表4)，可以看出，活性炭經(jīng)熱再生后，比表面積、微孔體積和中孔體積的降幅分別為33.8%、35%、48%。另外，熱再生也會(huì)增加吸附材料表面含氧基團(tuán)[35]。這些不利影響導(dǎo)致吸附材料難以反復(fù)再生。

表4 不同活性炭結(jié)構(gòu)參數(shù)比較[8]Table 4 Comparison of textural parameters of differentactivated carbon[8]

溶劑再生不徹底，約有10%～15%的物質(zhì)殘留于吸附材料孔道內(nèi)[36]，導(dǎo)致多次再生次數(shù)減少。

而電化學(xué)再生對(duì)吸附材料表面結(jié)構(gòu)影響較小。Berenguer R等[19]對(duì)活性炭再生前后結(jié)構(gòu)的變化做了分析(見表5)，可以看出活性炭的比表面積和總孔體積降幅小于20%，微孔體積的降幅也只有35%。傅寶林等[20]發(fā)現(xiàn)ACF經(jīng)電化學(xué)再生后表面結(jié)構(gòu)參數(shù)變化不大(見表6)。陳榕等[37]在電化學(xué)再生ACF中，得到圖2，可以看出表面沒有明顯的塌陷，損傷不大，可以循環(huán)使用。

表5 電化學(xué)再生前后活性炭結(jié)構(gòu)的表征[19]Table 5 Textural characterization of the electrochemically-regenerated activated carbon[19]

表6 電化學(xué)再生前后的ACF的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)及油的吸附率[20]Table 6 Pore parameters and oil adsorption capacityof original and regenerated ACF[20]

圖2 ACF的掃描電鏡圖[37](a)原始ACF；(b)電化學(xué)再生后ACFFig.2 SEM micrographs of ACF[37] (a) Original ACF;(b) Eletrochemically-regenerated ACF

圖3 不同電流下活性炭循環(huán)再生效率[38]Fig.3 Evolution of the RE with regeneration cycles under different current density[38]

由于對(duì)吸附材料的結(jié)構(gòu)影響較小，電化學(xué)可多次再生吸附材料。Wang L和Balasubramanian N[38]用電化學(xué)對(duì)處理廢水用活性炭進(jìn)行再生(見圖3)，可以看出，多次循環(huán)后，活性炭依然有很高的再生效率。甚至在2533 A·m-2高電流密度下，12次的再生效率仍在60%以上。

4.1.2再生設(shè)備方面 熱再生設(shè)備由干燥器、輸送裝置、加熱再生裝置、冷卻槽、廢氣處理、貯罐組成，其中加熱再生裝置即再生爐是整個(gè)設(shè)備的核心，常見的有回轉(zhuǎn)爐、多層爐、移動(dòng)層爐等，見表7。

表7 熱再生爐及再生指標(biāo)Table 7 Regenerative furnaces and regeneration indexes

熱再生涉及多種設(shè)備，基建費(fèi)用高、操作管理復(fù)雜。再生需要高溫環(huán)境，能耗較高，增加了再生成本。溶劑再生雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，但再生劑昂貴導(dǎo)致再生成本高，且無法完全再生，二次污染問題嚴(yán)重。

而電化學(xué)再生流程(見圖4)簡(jiǎn)單，設(shè)備管理方便、占地面積小，基建費(fèi)用不高。再生過程中，電流、電壓可隨時(shí)調(diào)節(jié)，可控性強(qiáng)。常溫常壓下即可發(fā)生反應(yīng)，利于節(jié)能。Chih-Huang Weng等[23]發(fā)現(xiàn)電化學(xué)再生吸附Zn的活性炭的成本僅是熱再生的40%。另外，電化學(xué)可將非生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可生化降解的有機(jī)物，吸附質(zhì)被降解為CO2和H2O，基本上無二次污染。

4.2 電化學(xué)再生劣勢(shì)

與熱再生和溶劑再生已得到深入研究相比，對(duì)電化學(xué)再生的研究尚存不足。

電化學(xué)再生反應(yīng)器較少，目前有間歇攪拌槽和固定床反應(yīng)器。這些再生反應(yīng)器一般由其它用途改裝而來，缺少再生專用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與研發(fā)。

圖4 電化學(xué)再生流程Fig.4 Electrochemical regeneration process

和熱再生吸附材料有較廣的再生范圍相比，電化學(xué)再生主要適于碳基吸附材料的再生，對(duì)其它類型吸附材料的研究較少。

電極材料在電化學(xué)反應(yīng)中處于重要地位，常見的電極有石墨、貴金屬(如Pt)。但石墨體積大、電阻高，貴金屬成本高，電極材料成為電化學(xué)再生技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。

此外，電化學(xué)再生效率與再生能耗間關(guān)系的研究很少，工程應(yīng)用成本分析不足，相關(guān)動(dòng)力學(xué)模型的建立缺乏，這些都制約了電化學(xué)再生技術(shù)的發(fā)展。

5 展 望

綜合以上分析可以看出，電化學(xué)作為一種新型的液相再生技術(shù)，有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在吸附材料使用日趨廣泛的今天有廣闊的應(yīng)用前景。因此深入研究電化學(xué)再生具有重要價(jià)值。而目前的研究尚存不足，基于研究現(xiàn)狀，尚需在以下幾個(gè)方面作深入研究：

1.拓寬電化學(xué)再生吸附材料范圍是重要的研究方向。在目前的研究中，學(xué)者主要探討了對(duì)碳基吸附材料，如活性炭、ACF的再生，而對(duì)其它吸附材料，如礦物質(zhì)吸附材料、高分子吸附材料的研究較少，電化學(xué)再生范圍過窄。因此，急需將更多吸附材料納入電化學(xué)再生研究范圍。

2.加強(qiáng)和其它技術(shù)聯(lián)合使用的研究。這種技術(shù)聯(lián)合包括兩個(gè)方面。其一，和其它再生技術(shù)的聯(lián)合。如電化學(xué)—Fenton再生的聯(lián)合，F(xiàn)enton試劑需要加入有毒且昂貴的H2O2，利用電化學(xué)產(chǎn)生的羥基可以減少H2O2的加入，F(xiàn)enton試劑也可減輕陰極極化作用，保護(hù)吸附材料。其二，電吸附技術(shù)與電化學(xué)再生技術(shù)的聯(lián)合。目前利用電化學(xué)極化改善吸附能力的電吸附技術(shù)已受到重視，在電化學(xué)吸附后通過去極化或改變極化方向的方法，可以將被電吸附的離子重新釋放出來，實(shí)現(xiàn)吸附材料的原位再生，最終實(shí)現(xiàn)電化學(xué)吸附—再生一體化循環(huán)吸附工藝。電吸附技術(shù)與電化學(xué)再生技術(shù)的聯(lián)合，更能適應(yīng)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，可以縮短吸附—再生的時(shí)間，降低操作成本。

3.加強(qiáng)對(duì)新型電化學(xué)反應(yīng)器和電極材料的研發(fā)。在進(jìn)行電化學(xué)再生的研究時(shí)，采用由其它用途改裝而來的反應(yīng)器會(huì)帶來諸多不利影響。如在探究電化學(xué)再生詳細(xì)的工藝參數(shù)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室所得數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)應(yīng)用的參考價(jià)值降低。在電極材料上，除了石墨和貴金屬，對(duì)其它材料的研究較少。陰極電極材料尤為缺乏，目前比較常用的是鋼板。然而鋼板易腐蝕，使用中更換頻繁，提高了再生成本。因此，新型電化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，體積小、導(dǎo)電性好、耐腐蝕、價(jià)廉的電極材料的研發(fā)，也是必須要關(guān)注的方向。

[1] 趙夢(mèng)奇,司馬義·努爾拉,米紅宇.基于多孔碳材料對(duì)重金屬離子吸附性能的研究進(jìn)展[J]. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2014, 32(2): 30～306.

[2] 歐陽平,范洪勇,張賢明,陳凌. 基于吸附的粉煤灰改性機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2014, 32(4): 619～624.

[3] 閔振華,曹敏,王永剛. 炭分子篩的制備和應(yīng)用[J]. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2006, 24(3): 466～471.

[4] 蘇偉,竇天軍,潘社奇,譚俊文. 沸石對(duì)溶液中鈰離子的吸附性能[J]. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2011, 29(4): 592～595.

[5] 劉曉詠,歐陽平,陳凌. 吸附材料再生技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代化工, 2015, 35(11): 37～40.

[6] 劉曉詠,歐陽平. 吸附材料超聲波再生的研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào)A:綜述篇, 2016, 30(6): 110～115.

[7] 劉曉詠,歐陽平. 吸附材料微波輻射再生的研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用化工, 2016, 45(2): 328～331.

[8] Ledesma B,Román S,Alvarez-murillo A,Sabio E,González-García CM. Fundamental study on the thermal regeneration stages of exhausted activated carbons: kinetics[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2014, 115(1): 537～543.

[9] Guo D S,Shi Q T,He B B,Yuan X Y. Different Solvents for the Regeneration of the Exhausted Activated Carbon Used in the Treatment of Coking Wastewater[J]. Journal of Hazardous Materials, 2011, 186(2～3): 1788～1793.

[10] Liang M T, Liang R C, Lin C H. Regeneration ofcobalt- contaminated activated carbon by supercritical carbon dioxide extraction[J]. Adsorption-journal of the International Adsorption Society, 2012, 18(5～6): 461～467.

[11] Anfruns A, Montes-Morán M A, Gonzalez-Olmos R, Martin M J. H2O2-based oxidation processes for the regeneration of activated carbons saturated with volatile organic compounds of different polarity[J]. Chemosphere, 2013, 91(1): 48～54.

[12] Ma J, Chen C, Yu F. Self-regenerative and self-enhanced smart graphene/Ag3PO4hydrogel adsorbent under visible light[J]. New Journal of Chemistry, 2016, 40(4): 3208～3215.

[13] Wu Z,Ying A,Wang Z,Yang S,Chen H Q,Zhou Z,Mai S H. Study on zeolite enhanced contact-adsorption regeneration-stabilization process for nitrogen removal[J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 156(1～3): 317～326.

[14] Zhang W,Yao Y,Wang R. Influence of ultrasonic frequency on the regeneration of silica gel by applying high-intensity ultrasound[J]. Applied Thermal Engineering, 2010, 30(14): 2080～2087.

[15] 聶春紅,王寶輝.電化學(xué)工藝處理有機(jī)廢水的研究進(jìn)展[J].化工環(huán)保, 2011, 31(4): 327～331.

[16] Chiang L C, Chang J E, Wen T C. Indirect oxidation effect in electrochemical oxidation treatment of landfill leachate[J]. Water Research, 1995, 29(2): 671～678.

[17] 穆甜. 三維電極法對(duì)生活廢水的處理研究[D]. 西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,郭新超,西安,西安建筑科技大學(xué), 2015.5.

[19] Berenguer R,Marco-lozar J P,Quijada C,Cazorla-Amorós D,Morallón E. Electrochemical regeneration and porosity recovery of phenol-saturated granular activated carbon in an alkaline medium[J]. Carbon, 2010, 48(10): 2734～2745.

[20] 傅寶林,郭建維,鐘選斌,等. 含油廢水吸附飽和活性炭纖維的電化學(xué)再生[J]. 化工學(xué)報(bào), 2013, 64(9): 3250～3255.

[21] Narbaitz R M, Karimi-jashni A. Electrochemical regeneration of granular activated carbons loaded with phenol and natural organic matter[J]. Environmental Technology， 2009， 30(1): 27～36.

[22] You X Y,Chai L Y,Wang Y Y,Su Y R,Zhao N,Shu Y D. Regeneration of activated carbon adsorbed EDTA by electrochemical method[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2013, 23(3): 855～860.

[23] Chih-Huang Weng,Yao-tung Lin,Shih-chieh Hsu. Electrochemical Regeneration of Zn-Saturated Granular Activated Carbon from Electroplating Wastewater Plant[J]. Separation Science & Technology, 2014, 49(4): 506～512.

[24] 俞小穎,趙賢廣,徐炎華.電化學(xué)原位再生活性炭的技術(shù)研究[J]. 環(huán)境科技, 2013, 26(3): 14～17.

[25] Taiwo E A,Adesina A.Electrochemical regeneration of a native activated carbon[J]. Chemical & Biochemical Engineering Quarterly, 2005, 19(3): 269～273.

[26] García-otón M,Montilla F,Lillo-ródenas M A,Morallón E,Vázquez J L. Electrochemical Regeneration of Activated Carbon Saturated with Toluene[J]. Journal of Applied Electro-chemistry, 2005, 35(3): 319～325.

[27] Berenguer R, Marco-lozar J P, et al. Effect of electrochemical treatments on the surface chemistry of activated carbon[J]. Carbon, 2009, 47(4):1018～1027.

[28] Chen W,Cannon F S. Thermal reactivation of ammonia-tailored granular activated carbon exhausted with perchlorate[J]. Carbon, 2005, 43(13): 2742～2749.

[29] Ahmaruzzaman M. Adsorption of phenolic compounds on low- cost adsorbents:a review[J]. Advance in Colloid and Interface, 2008, 143(1～2): 48～67.

[30] Lu P J,Lin H C,et al. Chemical regeneration of activated carbon used for dye adsorption[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2011, 42(2): 305～311.

[31] Sabio E, González E,González J F,Ramiro A, Gaan J. Thermal regeneration of activated carbon saturated with p-nitrophenol[J]. Carbon, 2004, 42(11): 2285～2293.

[32] Duan X H,Kannan C S,Qu W W,et al. Thermal regeneration of spent coal-based activated carbon using carbon dioxide: process optimisation，Methylene Blue decolorisation isotherms and kinetics[J]. Review of Progress in Coloration & Related Topics, 2012, 128(6): 464～472.

[33] Thamtharai P, Rangsunvigit P, Malakul P, Scamehorn J F. Surifctant- enhanced regeneration of Polymeric resin in a vapor- phase application[J]. Separation Science and Technology, 2007, 42(14): 3117～3130.

[33] Lambert S D,Graham N J D. Deleterious effects of inorganic compounds during thermal regeneration of GAC: a review [J]. Journal American Water Works Association, 2002, 94(12): 109～119.

[34] Okwadha G D O,Li J，Ramme B,Kollakowsky D,Michaud D. Thermal removal of mercury in spent powdered activated carbon from Toxecon process[J]. Journal of Environmental Engineering, 2009, 135(10): 1032～1040.

[35] Franz M,Arafat H A,Pinto N G. Effect of chemical surface heterogeneity on the adsorption mechanism of dissolved aromatics on activated carbon[J]. Carbon, 2000, 38(13): 1807～1819.

[36] Berenguer R，Marco-lozar J P，Quijada C，Cazorlaamorós D，Morallón E. Comparison among Chemical,Thermal,and Electrochemical Regeneration of Phenol-Saturated Activated Carbon[J]. Energy Fuels, 2010, 24(6): 3366～3372.

[37] 陳榕,鄭翔龍,胡熙恩. 活性炭纖維吸附稀溶液中SCN-的電化學(xué)再生[J]. 化工學(xué)報(bào), 2011, (S2): 102～106.

[38] Wang L,Balasubramanian N.Electrochemical regeneration of granular activated carbon saturated with organic compounds[J]. Chemical Engineering Journal, 2009, 155(3): 763～768.

ResearchProgressonElectrochemicalRegenerationofAdsorbentMaterials

LIUXiaoyong,OUYANGPing

(EngineeringResearchCenterforWasteOilRecoveryTechnologyandEquipmentofMinistryofEducation，ChongqingTechnologyandBusinessUniversity,Chongqing400067,China)

With the widely application of adsorption technology in modern industry, the usage of adsorbent materials increases remarkably. The post-treatment of adsorbent materials has become an important research subject. Electrochemical regeneration, a new regeneration technology, can treat the adsorbent materials effectively. The mechanisms and main influencing factors of electrochemical regeneration are introduced in this paper. By comparing the electrochemical regeneration with the traditional heating regeneration and solvent regeneration, the advantages and disadvantages of the electrochemical regeneration are discussed. Finally, the development trends of the electrochemical regeneration are proposed.

adsorbent materials; regeneration technology; electrochemical regeneration technology

2016-06-13；

2016-08-31

中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2015M582524)、重慶市博士后科研特別資助項(xiàng)目(Xm2016065)、重慶市科委科研資助項(xiàng)目(cstc2017jcyjAX0146, cstc2014yykfB90002)和重慶市教委科研資助項(xiàng)目(KJZH14210)

劉曉詠(1992-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槲讲牧系脑偕?。E-mail：1096189033@qq.com。

歐陽平，男，副研究員，研究方向?yàn)槲讲牧霞坝土蠎?yīng)用。E-mail：oyp9812@126.com。

1673-2812(2017)06-1022-07

TQ424；TQ150

A

10.14136/j.cnki.issn1673-2812.2017.06.030