專利名稱：吸附材料的再生方法和再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在廢氣處理中所使用的使用完吸附材料的再生方法及再生裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，在氣相中或液相中存在的雜質(zhì)、臭氣物質(zhì)、著色物質(zhì)、有害物質(zhì)等的除去和氣體和液體的分離等中使用活性炭。
近年來，由于高次化學(xué)商品的制造、環(huán)境問題、低公害化、衛(wèi)生管理、健康問題等的原因，在各領(lǐng)域中要求高品質(zhì)的過濾材料、吸附材料等。隨之而來，要求吸附和解吸性能高的優(yōu)異的多孔結(jié)構(gòu)體。
作為這種多孔結(jié)構(gòu)體，可以舉出過去一直使用的活性炭或活性碳纖維等碳材料，在使用這種吸附材料處理從鍋爐等排出的廢氣而活性變低的活性炭中吸附有汞(Hg)或硒(Se)等重金屬。
有人提出了不對(duì)碳材料進(jìn)行再利用時(shí)，將其燃燒處理的方案，但在燃燒處理時(shí)，由于汞變成氣體而飛散，所以需要用于再次吸附汞的過濾器。
另外，作為活性炭等吸附材料的再生處理方法，過去，提出了在惰性氣體中高溫下加熱處理的方法(參照2000-167395號(hào)公報(bào))。
但是，在這些提案中存在為了加熱處理而需要大型設(shè)備的問題。
另外，鍋爐等的排煙處理裝置是大型設(shè)備，所以為了使連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的成本低廉，使用完畢的吸附材料的再利用顯得很重要，迫切希望有簡單的處理方法。
并且，在被活性炭材料所吸附的金屬中除了有害金屬之外，有時(shí)還含有Zr、Pd等有價(jià)金屬，為了有效地利用資源，需要將這些有價(jià)金屬再利用。
另外，在含有價(jià)金屬的材料的加工等工序中，希望有效地回收在進(jìn)行了擦拭處理過的廢棄布中所含的金屬、或者是被離子交換樹脂或螯合樹脂所吸附的金屬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述問題，以提供能夠通過簡單的方法有效地解吸被吸附物的吸附材料的再生方法和再生裝置為課題。
本發(fā)明的目的在于至少解決所述課題。
本發(fā)明的吸附材料的再生方法，其特征在于，在電解液中配置由吸附完材料構(gòu)成的電極和與該電極成對(duì)的對(duì)電極，并在兩電極間外加電壓，通過氧化還原反應(yīng)，使被吸附物在電解液側(cè)以離子狀態(tài)溶解析出。
并且，本發(fā)明的吸附材料再生裝置，其特征在于，具備由充滿電解液而構(gòu)成的電解槽；和被浸漬在所述電解液內(nèi)、并且由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極和與該電極成對(duì)的對(duì)極構(gòu)成的電極裝置；和向所述電極裝置外加電壓的電源。
另外，廢棄物的處理方法具有在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下，在氧的存在下將被處理廢棄物水熱氧化分解的水熱氧化分解工序；將吸附在所述被處理廢棄物中的無機(jī)物作為淤渣(sludge)回收的淤渣回收工序；將該回收的淤渣投入到硝酸溶液中，使之溶解的溶解工序；在高壓條件下緩慢升溫，使在各金屬的結(jié)晶化溫度下結(jié)晶化，將各金屬作為金屬氧化物沉淀除去的金屬除去工序。
另外，廢棄物的處理裝置，其特征在于，具有在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下，在氧的存在下將被處理廢棄物水熱氧化分解的水熱氧化分解裝置；將吸附在所述被處理廢棄物中的無機(jī)物作為淤渣(sludge)回收的淤渣回收裝置；將該回收的淤渣投入到硝酸溶液中，使之溶解的溶解裝置；調(diào)節(jié)所述溶解裝置的壓力和溫度的壓力·溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，以便于更加清楚上面所述的內(nèi)容、本發(fā)明的其它目的、特征、及優(yōu)點(diǎn)。


圖1是實(shí)施例1的電解處理裝置的示意圖。
圖2是用柵極(grid)狀電極夾住實(shí)施例1的吸附材料的狀態(tài)的圖。
圖3是實(shí)施例1的其它電解處理裝置的示意圖。
圖4是實(shí)施例2的電解處理裝置的示意圖。
圖5是通過汞的電解顯示解吸作用的圖。
圖6是通過汞的電解顯示解吸作用的圖。
圖7是實(shí)施例4的電解處理裝置的示意圖。
圖8是表示在凈化塔的再生狀態(tài)的圖。
圖9是表示其它再生處理的狀態(tài)的圖。
圖10是本實(shí)施方式的凈化塔的模式圖。
圖11是表示脫硫狀態(tài)的模式圖。
圖12是本實(shí)施方式的活性碳纖維層的立體圖。
圖13是本實(shí)施方式的廢棄處理系統(tǒng)的示意圖。
圖14是炭材料的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是廢棄物處理裝置的示意圖。
圖16是其它廢棄物處理裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，根據(jù)下面的實(shí)施方式說明本發(fā)明的吸附材料的再生方法和裝置。
首先，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式1的吸附材料的再生方法和裝置進(jìn)行說明。
本發(fā)明的吸附材料的再生方法，是向在電解液中配置的由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極和對(duì)極之間外加電壓，利用氧化還原反應(yīng)，使被吸附物在電解液側(cè)以離子狀態(tài)溶解析出。
這里，作為所述被吸附物，可以舉出在廢氣中大量含有的汞(Hg)、硒(Se)等重金屬，但也可以處理其它微量金屬。
例如，汞(Hg)的情況下，通過電解，使之在電解液中分離為[HgCl4]2-或Hg22+離子，然后可以利用沉淀裝置解吸·分離汞。在外加電壓時(shí)，可以反復(fù)進(jìn)行陽極和陰極極化掃描。
并且，例如是硒(Se)的情況下，可以通過電解使之在電解液中分離為SeO32-離子，然后作為金屬沉淀分離。
另外，可以通過電解使重金屬以外的被吸附材料吸附的氟(F)在電解液中分離為F-離子。
作為所述吸附材料可以再生處理各種吸附材料，特別適合將具有如圖14a所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的活性碳纖維或具有如圖14b所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的活性炭等炭材料作為吸附材料。
下面說明將作為本發(fā)明的再生處理對(duì)象的吸附材料使用于廢氣中的脫硫裝置的一例。
圖10是對(duì)廢氣中的微量硫氧化物進(jìn)行脫硫的脫硫裝置的示意圖。
另外，在下面的實(shí)施方式中，對(duì)使用活性碳纖維作為碳材料的情況進(jìn)行說明。
如圖10所示，例如由鍋爐等排出的廢氣101通過強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)121被輸送，并經(jīng)過冷卻廢氣溫度的同時(shí)賦予濕度的增濕冷卻裝置116，從下部側(cè)壁的導(dǎo)入部進(jìn)入凈化塔104內(nèi)。在凈化塔104的內(nèi)部設(shè)有由活性碳纖維層形成的催化槽107，在該催化槽107中，從由水罐111a和供給泵111b構(gòu)成的供水裝置111供給硫酸生成用水105。在所述凈化塔104內(nèi)，通過從上部供給來自供給裝置111的水105，并且使廢氣101從下部通過所述催化槽107的內(nèi)部，從而從廢氣101反應(yīng)除去硫氧化物(SOx)。通過了催化槽107的凈化氣體109從凈化塔104上部的排出口排出，并通過未圖示的煙囪排放到大氣中。此外，在圖1中符號(hào)124表示設(shè)有用于整流化廢氣的分散孔123的整流板。
所述催化槽107具有由多個(gè)活性碳纖維層構(gòu)成的催化劑，在各活性碳纖維層的表面上例如由以下的反應(yīng)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。
即(1)催化劑的活性碳纖維層吸附廢氣中的二氧化硫SO2。
(2)吸附的二氧化硫SO2和廢氣中的氧O2(可以用其他途徑供給)進(jìn)行反應(yīng)，氧化為三氧化硫SO3。
(3)氧化的三氧化硫SO3溶解于水H2O，生成硫酸H2SO4。
(4)生成的硫酸H2SO4從活性碳纖維層的脫離。
這時(shí)的反應(yīng)式如下
這樣，通過在催化槽107的活性碳纖維槽中吸附氧化凈化廢氣103中的二氧化硫(SO2)，并使之與水(H2O)進(jìn)行反應(yīng)生成硫酸(H2SO4)后脫離除去，從而進(jìn)行對(duì)廢氣101脫硫。
將該脫硫的模式圖示于圖11中。
這里，將在所述催化槽107中所使用的活性碳纖維的一例和其制造例的一例表示在下面。
作為本發(fā)明所使用的活性碳纖維，例如可以舉出瀝青類活性碳纖維、聚丙烯腈類活性碳纖維、酚類活性碳纖維、纖維素類活性碳纖維，但本發(fā)明并不限于這些，只要是起到所述催化作用的活性碳纖維，并不限定。
圖12是配置在本實(shí)施方式的凈化塔104內(nèi)的活性碳纖維層125的立體圖。
如圖12所示，形成催化槽107的一個(gè)單元的活性碳纖維層125，形成平板狀的平板活性碳纖維薄板126和波板狀的波板活性碳纖維薄板127交替層疊、在其之間形成的直線狀空間形成通路128，并且該通路128在上下延伸的狀態(tài)。所述波形活性碳纖維薄板127，進(jìn)而例如用波紋制軋機(jī)(corrugate)等被成形為波形。并且，除了波板狀以外也可以成形為例如蜂窩狀等，以及廢氣相對(duì)于活性碳纖維薄板平行通過的形狀。
另外，如圖10所示，通過從灑水噴嘴122以噴霧狀供給水105，同時(shí)由下部輸送凈化廢氣103，流過了活性碳纖維層125的水105成為粒徑為數(shù)mm左右落到下部。
并且，凈化廢氣103流過平板活性碳纖維薄板126和波板活性碳纖維薄板127交替層疊而形成的通路128，所以抑制了壓力損失的增大。
若要在所述凈化塔104內(nèi)配設(shè)催化劑層107，首先在框體(未圖示)內(nèi)填充層疊的活性碳纖維層125而形成催化槽(例如高度為0.5m～4m)，然后將該催化槽107利用例如吊掛裝置等設(shè)置在凈化塔104內(nèi)。
下面，參照?qǐng)D13說明使用該脫硫裝置處理廢氣。
如圖13所示，該系統(tǒng)具有發(fā)生用來驅(qū)動(dòng)蒸汽透平機(jī)的蒸汽的鍋爐200；除去來自該鍋爐200的廢氣101中的煤塵的除塵機(jī)201；將被除塵的廢氣供給凈化塔104內(nèi)的強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)121；在供給塔之前對(duì)廢氣101進(jìn)行冷卻、同時(shí)進(jìn)行增濕的增濕冷卻裝置116；在內(nèi)部配設(shè)催化劑層107，從塔下部側(cè)壁的導(dǎo)入口104a供給廢氣，同時(shí)從催化層107的上方用灑水噴嘴122供給水，使廢氣中的SOx脫硫反應(yīng)至稀硫酸(H2SO4)的凈化塔104；從塔頂部的排出口104b向外部排出脫硫的凈化廢氣的煙囪202；從凈化塔104經(jīng)過泵108貯藏稀硫酸(H2SO4)106，同時(shí)供給石灰料漿211析出石膏的石膏反應(yīng)槽212；使石膏沉降的沉降槽(增濃器)213；從石膏料漿214將水分作為排水(濾液)217除去，得到石膏215的脫水器216。另外，在排出從凈化塔104排出的被凈化的凈化氣體109的管路中根據(jù)需要設(shè)置除霧器203，以便于分離氣體中的水分。
這里，在所述鍋爐200中，例如為了發(fā)生用于驅(qū)動(dòng)火力發(fā)電設(shè)備的未圖示的蒸汽透平機(jī)的蒸汽，在爐中燃燒煤或重油等燃料f。鍋爐200的廢氣中含有硫氧化物(SOx)，廢氣101在未圖示的脫硝裝置中脫硝，在氣體加熱器中冷卻之后在集塵機(jī)201除塵。
在該廢氣凈化系統(tǒng)中，向在凈化塔104所得的稀硫酸106供給石灰料漿211，得到石膏料漿214之后，脫水后作為石膏215利用，但也可以將脫硫得到的稀硫酸106直接作為硫酸來使用。
構(gòu)成在這樣的廢氣處理系統(tǒng)等中使用的催化槽107的活性碳纖維或活性炭上吸附有汞或硒或氟等重金屬類被吸附物，所以需要有效地將被吸附物從活性碳纖維中解吸除去，這時(shí)可以使用本發(fā)明的吸附材料再生裝置進(jìn)行處理。
此外，進(jìn)行了吸附處理的活性碳纖維層125，通過成形可以形成電極形狀，并可利用所述的再生處理方法進(jìn)行再生處理，在除去重金屬類之后，可以再次利用。
下面，參照實(shí)施例說明本發(fā)明的內(nèi)容。
首先，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行說明。
在圖1中表示出實(shí)施例1的通過電解溶解析出被吸附物的處理裝置的一例。如圖1所示，本實(shí)施例的再生處理裝置具有充滿電解液10而成的電解槽11；浸漬在所述電解液10內(nèi)、并由使用完的吸附材料構(gòu)成的陽極12和作為該陽極12的對(duì)極的陰極13構(gòu)成的電極裝置14；向所述電極裝置14外加電壓的電源15。此外，根據(jù)電解除去的對(duì)象和方法，有時(shí)將吸附材料作為陽極，或者是作為陰極。
在以下的實(shí)施例中，對(duì)吸附在吸附材料的重金屬是汞的情況進(jìn)行說明。
使用完的吸附材料經(jīng)過成形可以形成板狀、梳子的齒狀等形狀。
如圖1所示，在本實(shí)施例中由使用完的吸附材料構(gòu)成的陽極12、和使用鉑(Pt)作為對(duì)極的陰極13構(gòu)成電極裝置14。使用硫酸作為所述電解液10。
在所述構(gòu)成中，通過從電源15向電極裝置14外加電壓，利用氧化還原反應(yīng)，使吸附在作為陽極12的吸附材料上的汞在電解液10中以離子狀態(tài)(Hg22+)溶解析出。
然后，將氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)等堿性物質(zhì)加入到電解液10中，并使Na或K的摩爾數(shù)多于Hg。
然后，將過氧化氫(H2O2)、臭氧(O3)等氧化劑加入到電解液10中，作為氧化汞(HgO)沉淀·回收。
并且，代替氧化劑，也可以加入H2S，使汞離子作為HgS沉淀出來，回收汞(Hg)。
并且，代替通過加入藥劑、沉淀回收的方法，也可以在對(duì)極上通過電化學(xué)反應(yīng)使汞析出回收。
另外，如圖1所示，除了像所述那樣在使用完的吸附材料上連接電線作為電極外，也可以如圖2和圖3所示，使用柵極狀的電極12夾住使用完的吸附材料20。通過像這樣使用柵極狀電極12，可以在吸附材料的全體外加均勻的電壓，提高汞的析出效率。
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說明。
在圖4中表示出實(shí)施例2的通過電解溶解析出被吸附物的處理裝置的一例。如圖4所示，具有充滿電解液10而形成的電解槽11；被浸漬在所述電解液10內(nèi)、并由使用完的吸附材料構(gòu)成的陽極12和作為該陽極12的對(duì)極的陰極13構(gòu)成的電極裝置14；向所述電極裝置14外加電壓的電源15；被浸漬在電解液內(nèi)、用于利用電壓計(jì)16測定與由使用完的吸附材料構(gòu)成的陽極12之間的電位的、作為標(biāo)準(zhǔn)電極的飽和甘汞電極17。
在本實(shí)施例中，將由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極作為陽極12，并使用鉑(Pt)作為是對(duì)極的陰極13。所述電解液10使用了氯化納。另外，電解液10除了氯化鈉之外，還可以使用例如氯化鉀、碳酸鈉等。
在所述結(jié)構(gòu)中，通過由電源15向電極裝置14外加電壓，通過氧化還原反應(yīng)，使汞在電解液10中以離子狀態(tài)(Hg22+)溶解析出。接著，改變電源15的電壓，進(jìn)行了陽極、陰極極化掃描(+1V～-1V)。
通過該陽極、陰極極化掃描，反復(fù)進(jìn)行被吸附在吸附材料中的汞在電解液側(cè)以離子形態(tài)溶解析出、以及再次作為汞在吸附材料側(cè)析出。在圖5(a)～圖5(c)中表示了該反復(fù)的形態(tài)。并且，在圖5(a)表示了第1次，在圖5(b)表示了第2次，在圖5(c)表示了第3次的反復(fù)形態(tài)。
由圖5(a)～圖5(c)可知，每重復(fù)一次析出量減少，汞在電解液側(cè)析出。
如圖5所示，電壓在0.5V以上時(shí)，通過下述汞的氧化反應(yīng)，電流密度上升(+側(cè))，汞作為離子析出。另一方面，當(dāng)在0.5V以下時(shí)，通過下述汞的析出反應(yīng)，電流密度下降(-側(cè))，汞吸附在電極上。通過反復(fù)進(jìn)行這樣的解吸，汞向電解液側(cè)溶解的比率提高，其結(jié)果，汞從吸附材料解吸。
(汞的氧化反應(yīng))
(汞的析出反應(yīng))
關(guān)于溶解析出時(shí)間，可以花費(fèi)數(shù)分種至數(shù)日或1周的時(shí)間進(jìn)行1個(gè)循環(huán)。
然后，將氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)等堿性物質(zhì)加入到電解液10中，并使Na或K的摩爾數(shù)多于Hg。
然后，將過氧化氫(H2O2)、臭氧(O3)等氧化劑加入到電解液10中，作為氧化汞(HgO)沉淀·回收。
另外，如圖5所示，水銀的情況下，通過使電壓在0.5V～0.8V附近往復(fù)，可以選擇性地除去汞。
下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例3進(jìn)行說明。
在實(shí)施例3中，使所述實(shí)施例2的電壓為2V以上，通過水的電解發(fā)生氧(O2)，并伴隨該氧的發(fā)生，使吸附在吸附材料上的被吸附物汞解吸出來。
即，改變電源15的電壓，進(jìn)行了陽極、陰極極化掃描(+2V～-2V)。
在圖6(a)～圖6(c)中表示了該反復(fù)的形態(tài)。如圖6(a)～圖6(c)所示，可知每重復(fù)一次析出量減少，汞在電解液側(cè)析出。
另外，將電壓作為一側(cè)的情況下，發(fā)生氫(H2)。
如該圖6所示，在電壓達(dá)到1.5V以上時(shí)，電流密度上升(+側(cè))，發(fā)生氧。通過該氧的發(fā)生，被物理吸附的被吸附物汞被擠出，在電解液中作為汞物理分離。另外，若使電流密度降低，則發(fā)生氫，伴隨著該氫的發(fā)生，被吸附在電極上的汞的吸附點(diǎn)在電解液附近，不能被吸附在吸附材料的吸附點(diǎn)的里側(cè)。并且，這時(shí)由于氫的產(chǎn)生，被物理吸附的被吸附物汞被擠出，在電解液中作為汞物理分離。
其結(jié)果，陽極、陰極極化掃描次數(shù)每增加一次，汞作為單體容易被擠出，其結(jié)果，汞從吸附材料解吸出來。
下面說明本發(fā)明的實(shí)施例4。
在實(shí)施例4中，通過在實(shí)施例1中說明過的裝置進(jìn)行電解處理，在作為對(duì)極的陰極13上析出汞。
可知電位在0.15V以下時(shí)，汞在作為對(duì)極的陰極13析出。因此，在本實(shí)施例中如圖7所示，在陽極12中使用使用完的吸附材料、在作為對(duì)極的陰極13使用鉑，構(gòu)成電極裝置，并在-0.8V以上進(jìn)行電解，這時(shí)在陰極13上發(fā)生逆反應(yīng)，析出汞。對(duì)該析出的汞另回收。
下面說明本發(fā)明的實(shí)施例5。
在實(shí)施例5中，通過在實(shí)施例1中說明過的圖1所示的裝置進(jìn)行電解處理。不同于實(shí)施例1，在本實(shí)施例中以由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極作為陰極13，并使用鉑(Pt)作為對(duì)極的陽極12，構(gòu)成了電極裝置14。所述電解液10使用了氯化鈉。
并且，在所述使用完的吸附材料上預(yù)先吸附了汞。
在所述構(gòu)成中，通過從電源15向電極裝置14外加電壓，通過氧化還原反應(yīng)，在電解液10中將作為被吸附物的汞(Hg)以離子狀態(tài)(HgCl42-)溶解析出。
作為所述電解液10，除了氯化鈉之外，還可以舉出氫氧化鉀或碳酸鈉。
然后，將過氧化氫(H2O2)、臭氧(O3)等氧化劑加入到電解液10中，作為氧化汞(HgO)沉淀·回收。
下面說明本發(fā)明的實(shí)施例6。
在實(shí)施例6中，通過在實(shí)施例1中說明的圖1所示的裝置進(jìn)行了電解處理。在本實(shí)施例中，與實(shí)施例4同樣，將由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極作為陰極13，并且使用鉑(Pt)作為對(duì)極的陽極12，構(gòu)成了電極裝置14。所述電解液使用了氯化鈉。
另外，使所述使用完的吸附材料預(yù)先吸附了硒。
在所述構(gòu)成中，通過從電源15向電極裝置14外加電壓，利用氧化還原反應(yīng)，在電解液10中將作為被吸附物的汞(Se)以離子狀態(tài)(SeO32-)溶解析出。
作為所述電解液10，除了氯化鈉之外，還可以舉出氫氧化鉀或碳酸鈉。
然后，加入SO2等的還原劑，作為金屬Se沉淀·回收。
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例7進(jìn)行說明。
在實(shí)施例7中，通過在實(shí)施例1中說明的圖1所示的裝置進(jìn)行了電解處理。在本實(shí)施例中，與實(shí)施例5同樣，將由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極作為陰極13，并且使用鉑(Pt)作為對(duì)極的陽極12，構(gòu)成了電極裝置14。所述電解液使用了氯化鈉。
另外，使所述使用完吸附材料預(yù)先吸附了氟。
在所述構(gòu)成中，通過從電源15向電極裝置14外加電壓，通過氧化還原反應(yīng)，在電解液10中將作為被吸附物的汞(F)以離子狀態(tài)(F-)溶解析出。
作為所述電解液10，除了氯化鈉之外，還可以舉出氫氧化鉀或碳酸鈉。
然后，加入Li、堿土類金屬(Ca、Sr、Ba、Ra等)、稀土類元素(La、Y等)，作為鹽沉淀·回收。
例如通過添加Ca(OH)2，可以使之作為CaF2沉淀。
所述使用完吸附材料使用了在排煙處理裝置中使用過的碳材料，但本發(fā)明并不限定于此，可以處理在各種吸附處理中使用的吸附材料。
另外，作為吸附材料的再生方法，除了像所述那樣在電解裝置中將使用完的吸附劑作為電極，在電解液中再生的方法，如圖8所示，可以使用在作為廢氣處理裝置的凈化塔104中預(yù)先設(shè)置的配線，從電源15外加電壓。另外，在這時(shí)，只要在硫酸106中預(yù)先設(shè)置對(duì)極就可以。
在圖8所示的情況下，有必要從灑水噴嘴122向作為吸附材料的催化槽107噴灑水105(或硫酸)等，以維持用于外加電壓的電路連通的狀態(tài)。
另外，由于從吸附材料中除去的重金屬等被回收在該水或硫酸等中，所以可以將它們另回收后進(jìn)行最終處理或再資源化。
另外，作為其它的再生方法，可以考慮如圖9所示的從作為廢氣處理裝置的凈化塔104中取出催化槽107，利用搬送裝置30將其搬入另設(shè)的再生處理設(shè)備31中，在此處除去被吸附物后，送回到凈化塔104等的處理裝置中進(jìn)行再利用的方法。
另外，回收除去的被吸附物，進(jìn)行最終的處理或再資源化。
如以上的說明，根據(jù)本發(fā)明，例如可以有效地解吸出吸附在活性碳或活性碳纖維等有關(guān)碳材料吸附材料上的被吸附物。
下面，對(duì)其它實(shí)施例進(jìn)行說明。
在本實(shí)施例中說明對(duì)有價(jià)物進(jìn)行再利用的廢棄物的處理裝置。
圖15是具有本實(shí)施例的水熱氧化分解處理裝置和淤渣回收裝置的廢棄物處理裝置的示意圖。
如圖15所示，本實(shí)施例的廢棄物處理裝置具有將被處理廢氣物(碳材料)作為料漿1001在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)的氧的存在下水熱氧化分解的水熱氧化分解裝置1002；將被吸附在所述被處理物中的有害金屬或有價(jià)金屬作為淤渣1003回收的淤渣回收裝置1004；將該回收的淤渣1003投入到硝酸溶液1005中，使之溶解的溶解裝置1006；將所述溶解裝置1006調(diào)整為高壓·高溫的壓力·溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1007。
所述壓力溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1007由使溶解裝置1006內(nèi)成為高壓(25Mpa)氣氛直至超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)的升壓機(jī)構(gòu)1007a和把溶解裝置1006內(nèi)加熱至高溫(200℃以上)的加熱機(jī)構(gòu)1007b構(gòu)成。
以下，在本實(shí)施方式中，作為被處理廢棄物，以作為活性碳材料的活性碳纖維為例進(jìn)行說明。該活性碳纖維在用于脫硫裝置的情況下通過有機(jī)物粘合劑成為薄板狀。因此，廢棄處理該活性碳纖維的薄板的情況下，最好將其裁斷、細(xì)小化，進(jìn)一步作成料漿狀提高流動(dòng)性后進(jìn)行水熱分解處理。
這里，本實(shí)施例的所述水熱氧化分解裝置1002具有筒狀的一次反應(yīng)塔1101；對(duì)碳材料料漿1001、油(或有機(jī)溶劑)1102、氫氧化鈉(NaOH)1103和水(H2O)1104等各處理液進(jìn)行加壓的加壓泵1105a～1105d；預(yù)熱該水1104的換熱器1106；將配管以螺旋狀卷繞而成的二次反應(yīng)塔1107；冷卻器1108；和減壓閥1109。并且，在減壓閥1109的下游側(cè)配置有氣液分離器1110、活性炭槽1111，廢氣(CO2)1112從煙囪1113排到外部，廢水(H2O，NaCl)1114被儲(chǔ)存在排出罐1115中，根據(jù)需要進(jìn)行另外排水處理。
由處理液罐1120a～1120d，經(jīng)過配管1121a～1121d和噴射器1122，分別導(dǎo)入所述料漿1001、油(或有機(jī)溶劑)1102、氫氧化鈉(NaOH)1103和水(H2O)1104等各處理液。
并且，氧(O2)等的氧化劑1116由高壓氧供給設(shè)備1117供給，氧供給配管1118與一次反應(yīng)塔1101直接連接。并且，加入油(或有機(jī)溶劑)1102特別是為了促進(jìn)分解反應(yīng)以及在分解裝置1002的啟動(dòng)時(shí)將反應(yīng)溫度升溫至最適溫度。另外，也可以將所述碳材料料漿1001、氫氧化鈉1103和水1104混合后作為處理液加入到一次反應(yīng)塔1101內(nèi)。
在所述裝置中，由加壓泵1105的加壓使一次反應(yīng)塔1101的內(nèi)部升壓至例如26MPa。并且，換熱器1106將水(H2O)預(yù)熱到約300℃。并且，在一次反應(yīng)塔1101內(nèi)氧1116噴出，由內(nèi)部的反應(yīng)熱升溫至380℃～400℃。該階段為止，在一次反應(yīng)塔1101的內(nèi)部發(fā)生氧化分解反應(yīng)，有機(jī)物被分解成CO2和H2O。接著，在冷卻器1108中，將來自二次反應(yīng)塔1107的流體冷卻至約100℃，同時(shí)用后段的減壓閥1109，減壓至大氣壓。并且，由氣液分離器1110分離CO2、水蒸氣和處理液，且CO2和水蒸氣通過活性碳層1111被排到環(huán)境中。
本實(shí)施例的廢棄物處理方法包括使用所述裝置，在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下，在氧的存在下將被處理廢棄物水熱氧化分解的水熱氧化分解工序；將吸附在所述被處理廢氣物中的無機(jī)物作為淤渣回收的淤渣回收工序；將回收的淤渣加入到硝酸溶液中，使之溶解的溶解工序和在高壓條件下緩慢升溫在各金屬的結(jié)晶化溫度使之結(jié)晶化，將各金屬作為金屬氧化物沉淀除去的金屬除去工序。
即，在所述水熱氧化分解裝置1002中，將回收的活性炭或活性碳纖維和有機(jī)物在NaCO3等的水溶液中在超臨界狀態(tài)(或亞臨界狀態(tài))下吹入氧進(jìn)行水熱氧化分解，將碳成分和粘接劑等有機(jī)物轉(zhuǎn)換成CO2和水(H2O)，使之完全無害化。
另一方面，吸附在活性炭等上的金屬類無機(jī)物由于不會(huì)由水熱氧化分解被分解掉，所以停止氧的吹入，使之作為淤渣1003沉降到一次反應(yīng)塔1101的下部，并在維持超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)的狀態(tài)下轉(zhuǎn)移至淤渣回收裝置1004中。
在該淤渣回收裝置1004中，首先回到常溫·常壓，然后將淤渣1003投入到加入了硝酸溶液1005的溶解裝置1006中。用升壓機(jī)構(gòu)1007a將所述溶解裝置1006的壓力設(shè)定為例如30MPa，并通過加熱裝置1007b的加熱使之升溫至200℃，這時(shí)例如Mo、Zr作為氧化物沉淀。將該沉淀物轉(zhuǎn)移到分類回收裝置1010中另外回收沉淀物。
回收了所述沉淀物的硝酸溶液返回到再溶解裝置1006，通過所述加熱裝置1007b進(jìn)行加熱使之升溫至250℃，則例如Fe作為氧化物沉淀。將該沉淀物分別轉(zhuǎn)移到分類回收裝置1010中另外回收沉淀物。
回收了所述沉淀物的硝酸溶液返回到再溶解裝置1006，通過所述加熱機(jī)構(gòu)1007b進(jìn)行加熱使之升溫至275℃，則例如Cr作為氧化物沉淀。將該沉淀物轉(zhuǎn)移到分類回收裝置1010中另外回收沉淀物。
回收了所述沉淀物的硝酸溶液返回到再溶解裝置1006，通過所述加熱機(jī)構(gòu)1007b進(jìn)行加熱使之升溫至350℃，則例如Pb作為氧化物沉淀。將該沉淀物分別轉(zhuǎn)移到回收裝置20另外回收沉淀物。
這樣，可以從淤渣1003中回收作為有價(jià)物的Pd、Zr。由于其它Hg、Se等的有害物質(zhì)存在于硝酸溶液中，因而使硝酸溶液蒸發(fā)后作為淤渣回收。
其結(jié)果，由水熱氧化分解裝置有機(jī)物分解成CO2和水，同時(shí)有機(jī)化合物以外的無機(jī)物不會(huì)僅僅作為淤渣廢棄，而是通過對(duì)該淤渣中的有價(jià)金屬進(jìn)行回收，可以再利用。另外，由于與單純的燃燒不同，所以汞等不會(huì)被直接排到外部。
這里，本發(fā)明中作為處理物的一例，例舉了活性炭或活性碳纖維等，但本發(fā)明的處理物并不限于這些，例如可以舉出在電子部件印刷工序中擦拭材料之后的附著含貴金屬棉絲(例如附著有Au、Ag、Pt、Pd等)、或在海水淡化裝置中使用的RO膜(附著有Co、Fe、Ca、Mg等)或離子交換樹脂(附著有Au、Ag、Pb等)、螯合樹脂(附著有U、Co)或袋過濾器等的集塵布。
下面說明其它實(shí)施方式。
在所述的實(shí)施方式中，使淤渣13溶解在硝酸水溶液中后，在超臨界或亞臨界狀態(tài)下緩慢升溫，但也可以先達(dá)到高溫(例如360℃以上)使作為氧化物沉淀物析出來的金屬完全析出之后，再降溫至規(guī)定的溫度，而僅使在規(guī)定的溫度下析出的金屬析出。
即，本實(shí)施方式的廢棄物的處理方法，包括將碳材料在超臨界或亞臨界區(qū)域中在氧的存在下進(jìn)行水熱氧化分解的水熱氧化分解工序；將吸附在所述被處理物上的有害金屬或有價(jià)金屬作為淤渣回收的淤渣回收工序；將該回收的淤渣投入到硝酸溶液中使之溶解的第一溶解工序；在30MPa的高壓條件下升溫至360℃，將Zr、Mo、Fe、Cr、Pd作為第一沉淀金屬氧化物沉淀除去的第一金屬除去工序；將所述第一沉淀金屬氧化物投入到硝酸溶液中，使之溶解的第二溶解工序；在30MPa的高壓條件下升溫至280℃，將Zr、Mo、Fe、Cr作為第二沉淀金屬氧化物沉淀除去的第二金屬除去工序；將所述第二沉淀金屬氧化物投入到硝酸溶液中，使之溶解的第三溶解工序；在30MPa的高壓條件下升溫至240℃，將Zr、Mo作為第三沉淀金屬氧化物沉淀除去的第三金屬除去工序。
所述方法，如圖1所示，從一次反應(yīng)塔1101排出的淤渣在淤渣回收裝置1004回收，然后將其投入到溶解裝置1006的硝酸溶液中，進(jìn)行第一溶解工序。然后，例如在30MPa的高壓條件下升溫至360℃，將Zr、Mo、Fe、Cr、Pd作為第一沉淀氧化物沉淀。
接著，抽出所述第一金屬氧化物，在分類回收裝置1010進(jìn)行分類，再次將第一沉淀金屬氧化物投入到溶解裝置1006的硝酸溶液中，進(jìn)行第二溶解工序。然后，例如在30MPa的高壓條件下升溫至280℃，將Zr、Mo、Fe、Cr作為第二沉淀金屬氧化物沉淀除去。
然后，抽出所述第二金屬氧化物，在分類回收裝置1010進(jìn)行分類，再次投入到溶解裝置1006的硝酸溶液中，進(jìn)行第三溶解工序。然后，例如在30MPa的高壓條件下升溫至240℃，將Zr、Mo作為第三沉淀金屬氧化物沉淀除去。
根據(jù)本實(shí)施方式的處理方法，如果設(shè)定為30MPa、360℃的超臨界狀態(tài)，則析出的Zr、Mo、Fe、Cr、Pd等金屬完全析出。另外，有時(shí)Mn、Ni、Ce、Pr、Y、Eu、Cr等的一部分不析出，而存在于溶液中。
并且，除去所述第二沉淀金屬氧化物之后將水溶液蒸發(fā)或升溫至360℃，使Pd沉淀，回收在硝酸水溶液中存在的Pd。
另外，將除去了所述第三沉淀金屬氧化物后的水溶液蒸發(fā)或升溫至280℃以上，使Fe、Cr沉淀，回收在硝酸水溶液中存在的Fe、Cr。
根據(jù)這種方法，可以有效地分離所希望的有價(jià)金屬。
另外，如圖2所示，為了提高對(duì)附著在有機(jī)物上的金屬的回收效率，可以設(shè)置用于防止微粒的淤渣1003向二次反應(yīng)塔1107移動(dòng)的旋風(fēng)分離器1131，由該旋風(fēng)分離器1131的配管1132將微粒淤渣1003返回到噴射器122中，使之在一次反應(yīng)塔1101內(nèi)再次進(jìn)行反應(yīng)。
如以上的說明，根據(jù)本實(shí)施方式，由于具有在超臨界或亞臨界區(qū)域的氧的存在下將被處理物(碳材料)水熱氧化分解的水熱氧化分解工序；將吸附在所述被處理物上的有害金屬或有價(jià)金屬作為淤渣回收的淤渣回收工序；和將該回收的淤渣投入到硝酸溶液中使之溶解的工序；和在高壓條件下緩慢升溫使金屬再結(jié)晶，將各金屬作為金屬氧化物沉淀除去的工序；所以可以回收有價(jià)金屬，同時(shí)可以不必將Hg等有害金屬排到外部而將其做成淤渣。
關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的參照本申請(qǐng)享受于2003年3月28日在先提出的日本專利申請(qǐng)?zhí)?003-92746和于2003年7月16日在先提出的日本專利申請(qǐng)?zhí)?003-198122的優(yōu)選權(quán)，同時(shí)本申請(qǐng)包括其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種吸附材料的再生方法，其特征在于，在電解液中配置由吸附完的材料構(gòu)成的電極和與該電極成對(duì)的相對(duì)電極，并在兩電極間外加電壓，通過氧化還原反應(yīng)，使被吸附物在電解液側(cè)以離子狀態(tài)溶解析出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，所述被吸附物是重金屬或氟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，所述被吸附物為汞的情況下，將由使用完吸附材料構(gòu)成的電極作為陽極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，所述電解液為硫酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，所述被吸附物是汞或硒的情況下，將由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極作為陰極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，所述電解液為氯化鈉、氯化鉀、或碳酸鈉中的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，進(jìn)行所述電壓的陽、陰極極化掃描。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，由所述電解發(fā)生氧或氫，同時(shí)從吸附材料解吸被吸附物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，所述使用完的吸附材料是在排煙處理裝置中使用過的碳材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的吸附材料的再生方法，其特征在于，所述碳材料是活性炭或活性碳纖維。
11.一種吸附材料的再生裝置，其特征在于，具備由充滿電解液(10)而構(gòu)成的電解槽(11)；和被浸漬在所述電解液(10)內(nèi)、由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極(12)和與該電極成對(duì)的對(duì)極(13)構(gòu)成的電極裝置(14)；和向所述電極裝置(14)外加電壓的電源(15)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的吸附材料的再生裝置，其特征在于，所述使用完的吸附材料是在排煙處理裝置中使用過的碳材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的吸附材料的再生裝置，其特征在于，所述碳材料是活性炭或活性碳纖維。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的吸附材料的再生裝置，其特征在于，使從吸附材料溶解析出的被吸附物通過逆反應(yīng)析出在對(duì)極(13)上而進(jìn)行回收。
全文摘要
一種吸附材料的再生方法和再生裝置，具備由充滿電解液(10)而構(gòu)成的電解槽(11)；和被浸漬在所述電解液(10)內(nèi)、由使用完的吸附材料構(gòu)成的電極(12)和與該電極成對(duì)的對(duì)極(13)構(gòu)成的電極裝置(14)；和向所述電極裝置(14)外加電壓的電源(15)；通過氧化還原反應(yīng)，使被吸附物作為離子從被吸附材料分離。
文檔編號(hào)B01J20/34GK1533834SQ200410008579
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者龍?jiān)瓭? 安武昭典, 栗崎隆, 小林敬古, 杉山友章, 永井正彥, 典, 古, 彥, 章 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社