微波加热用于活性炭的制备、改性与再生

活性炭的制备过程一般经历炭化和活化两个阶段，或者在活化剂作用下进一步炭化活化过程，炭化过程是在惰性气氛中加热升温，排除原料中的可挥发非碳组分的过程，是一个吸热反应过程，可以用微波加热来进行。一般处理方法是将强极性的物质(H3PO小KoH、znclZ等)吸附于孔隙中的，当微波与这些物质作用时，温度就会剧烈上升，从而使炭化活化反应顺利进行。用天然的纤维素材料通过微波辐照直接形成活性炭的过程为:原料一浸渍活化剂一微波加热炭化活化一清洗残留活化剂一干燥一成品。活化剂的种类、浓度、浸渍时间、微波的功率、辐照时间等都会对活性炭的孔结构和比表面积有很大影响。国内有用不同原材料制备活性炭的例子，蒙冕武用甘蔗渣，丁之恩用山核桃壳，分别采用活化法值得高比表面的活性炭;陈金根等用毛竹，彭金辉 等用树皮、瓜子壳等，采用Mw-znC12活化法制备了高吸附性能的活性炭，此外还有采用诸如微波水蒸汽活化法制备椰壳活性炭，微波c02活化法制备油棕活性炭等。

　　采用微波加热方法对活性炭材料进行改性可以改变活性炭孔隙结构及其表面化学性质，Boudoull271等曾利用微波加热技术在氧流体中对活性炭进行改性，结果表明，在活性炭表面引入含氧基团的同时，孔结构并没有太大的变化如dez等则进行了微波加热去除活性炭表面含氧光能团的研究，通过利用微波作为热源对两种活性炭进行表面化学改性，结果显示，利用微波在氮气流中对活性炭进行加热时，可从活性炭表面脱除大多数的含氧基团，但当微波处理的活性炭幕露在空气中时，微波处理的活性炭或多或少地会被氧化。但即使被氧化，仍比原炭具有更好的表面性质。c~tt等采用微波加热方法对活性炭纤维进行了改性研究，发现在微波作用下，ACF的表面官能团被完全地去除，而石墨层的氧原子与氧原子得以保留，当重新暴露空气中时，只有少部分表面官能团得以重建。在国内，利用微波对活性炭改性方面的报道很少，且都集中在气态污染物的治理方面，四川大学蒋文举等采用微波照射方法对活性炭进行了改性，并研究了改性活性炭的脱硫性能，结果显示改性后活性炭的脱硫性能明显增加，这种效果归因于活性炭表面化学性质的变化，与其物理结构关系并不密切;金燕等采用微波加热技术，通过在不同微波功率和辐射时间条件下对不同粒径活性炭进行改性，研究了改性前后活性炭的表面化学基团、元素组成的变化等对502吸附性能的影响，结果表明活性炭经微波处理后，表面酸性基团发生，碱性特征增强，表面含氧量减少，是其吸附性能增加的主要原因。

　　微波加热在活性炭的再生方面应用更为广泛，通常是用活性炭先对污染物进行吸附，然后再对吸附饱和的活性炭进行微波再生，活性炭微波再生的过程，也是污染物降解消除的过程;由于微波自身加热的特点，活性炭对污染物的吸附和再生过程可以原位同时进行，在这种情况下，活性炭的作用类似于催化剂的作用，全燮习等研究认为，活性炭水溶液在微波场照射下会产生经墓自由基，从而对污染物有氧化降解作用。Jou与采用活性炭固定床反应器在微波照射下处理了苯、甲苯、二甲苯和苯酚，在微波照射下2405污染物完全分解生成cq和垃。

　　实验发现，在微波辐射下，活性炭粒子间产生弧光并且变得火红，温度可达到℃以上.Joulf3s]采用活性炭流化床在微波场辐照处理TcE，TcE降解率接近，矿化率100%.卜龙利11391采用活性炭固定床反应器在微波照射下处理硝墓酚溶液，在微波功率soow、空气流量100mL加in条件下照射120min，的去除率达到90%，ToC去除率也在80%以上，他同时还考察了活性炭和炭化硅两种材料的吸波能力和微波辅助氧化PNp的情况，结果表明:对活性炭固定床而言，PNP溶液的去除率和矿化率分别为96%和91%，而炭化硅固定床的去除率和矿化率则分别为73%和24%;活性炭固定床微波降解PNP溶液后出水的可生化性得到明显提高。张朝红研究了在微波照射下活性炭粉催化降解刚果红染料，降解效率高达97.88%，无中间产物，无二次污染。刘希涛采用先吸附后再生的方法研究了微波场中吸附PCP的活性炭的再生，并研究了再生的中间产物和再生后活性炭的吸附性能，结果发现，活性炭微波再生后仍可以保持相当高的吸附能力，整个再生过程中炭损耗维持在一个较低的水平。Ania研究了载苯酚活性炭的微波再生，并与常规热再生进行了比较，结果证明，微波再生后活性炭可保持较强的吸附能力，而电炉再生后活性炭的吸附能力则大幅降低。

　　在处理废气活性炭再生方面，宁平等进行了微波辐照再生吸附有甲苯废气活性炭的研究，并进行了载硫活性炭微波辐照解吸研究，探讨了活性炭在微波辐照条件下脱附率与活性炭量、微波功率、载气线速度及再生时间等因素的关系并对各种影响因素进行了分析。杨斌武等对微波辐照下载硫活性炭的升温行为和502的解吸过程进行了研究，结果显示载硫活性炭在微波场中升温迅速，达到高温时吸附在活性炭上的502发生快速解吸，微波作用6005后解吸基本完全，解吸体积分数在试验条件下最大可达25%。