活性炭的電化學再生，本期介紹維護成本低的電化學方法用于吸附過染料的活性炭再生。活性炭長期以來被廣泛用于水處理中以吸附各種污染物(例如，有機污染物和重金屬 )。但是，該過程的經濟競爭力取決于耗盡活性炭的可重用性。在各種再生技術中，熱再生是使用最多的并且已經應用​​于工業規模的再生廢活性炭。然而，該過程需要高溫并且由于氧化和磨損而損失5-15%的碳損失。因此，尋找可替代的方法還是有必要的，例如濕式氧化，微波，介質阻擋放電法和電化學方法已被提出用于再生廢活性炭。其中，基于電化學的方法由于獨特的特性，例如低溫操作，不添加化學品和沉積在活性炭上的有機物的原位裂解而不損害碳的結構特征，因此構成了一種很有前景的選擇。

　　我們使用新型電化學方法重新構建飽和活性炭再生的電化學過程，該方法通過同時過氧化氫電生成和在中性pH下活化來支持飽和活性炭的再生。混合金屬氧化物陽極用于原位供應O 2，填充有飽和活性炭的不銹鋼網袋用作陰極，其具有兩個功能：通過溶解的O2的過氧化氫電生成還原反應(ORR)和通過過氧化氫活化產生OH。這種活性炭再生的優點包括：(1)過氧化氫通過陽極O 2發電，避免外部添加過氧化氫;(2)過氧化氫在活性炭上催化分解成OH，不使用Fe 2+;(3)活性炭是陰極的一部分，用于保護和保護碳表面。

　　活性炭吸附活性藍19制備樣品

　　活性藍19(RB19)是一種典型的蒽醌染料，可以通過紫外-可見分光光度計輕松測量。它在這項工作中用作模型有機污染物，它在活性炭上的吸附是在間歇反應器中進行的。將1.5g活性炭(原始的或再生的)加入到裝有RB19溶液的間歇式反應器中，反應器以恒定速度攪拌6小時。吸附平衡試驗表明，原始活性炭在約300分鐘時飽和。達到吸附平衡后，將活性炭與溶液分離。在分析殘留的RB19濃度之前，通過過濾器過濾溶液來進行研究。

　　再生時間的影響

　　裝載RB19的活性炭在不同時間(例如，0.5小時，1.5小時和12小時)再生。還進行了連續吸附-再生循環。如在介紹圖1的B-d，再生效率(RE)高達84.1%，83.4%，和88.7%的下分別為0.5小時，1.5小時，和12個小時，再生時間來實現，這表明(該方法的有效性圖1a顯示了方法的示意圖)。然而，在5次吸附-再生循環后，0.5小時的再生時間導致<50%RE，而1.5小時的再生時間略高于50%RE。最重要的是，12小時的再生時間顯著改善了循環性能。回覆即使在10個循環后仍可達到52.3%(圖1d)。這些結果與上電化學方法等的研究，其表明相一致，即較長的再生時間導致較高的RE。表明該方法可以回收一些活性炭的孔隙體積。

　　圖1。再生時間對RE和總有機碳(TOC)去除的影響。(a)設置示意圖。(b)-(d)當再生時間分別為0.5小時(b)，1.5小時(c)和12小時(d)時，RE的變化。(e)再生12小時后的電解質TOC，并計算吸附在活性炭上的RB19的TOC。(f)12小時后電解質的電導率超過10次再生。

　　存在的差異與先前報告的電化學再生方法相比，是有機污染物的裂化在選自H原位形成羥基自由基是由于過氧化氫，其中產生和由活化的吸附劑(例如，活性炭)本身。因此，污染物礦化過程的有效性是另一個重要問題。基于重復施加該過程的10個循環，可以去除56.3%-71.2%的TOC(圖1e)。我們測量了每個再生循環后電解質電導率的增加(圖1f)，表明由于形成小的有機酸副產物，電解質中離子含量可能增加。

　　活性炭電化學再生機理

　　基于該結果，提出了活性炭電化學再生的機制(圖2)。O 2在混合金屬氧化物陽極上產生并輸送到陰極附近。陰極，使用由RB19加載活性炭由不銹鋼網緊緊包裹的，電還原Ò 2至過氧化氫二者上活性炭表面和多孔結構內。由于活性炭的催化能力，過氧化氫的孔隙內和表面活性炭被激活，以形成高氧化性OH，負責RB19及其降解中間體的裂解，導致活性炭再生和TOC去除。由于陰極附近的pH增加，孔內的RB19也可能從活性炭內解吸。

　　該方法的關鍵特征之一是沒有氧化劑或催化劑外部添加到系統中。過氧化氫電生成和OH生成都發生在負極化的活性炭上。因此，RB19分子，過氧化氫分子和OH自由基處于相同位置(活性炭的孔隙和表面)，這有利于短壽命OH的RB19裂解。擴大此流程的關鍵是活性炭與當前不銹鋼網保持良好可靠的聯系。這種方法可以將吸附于活性炭內的分子去除，再生活性炭的吸附能力，是一種比較好的活性炭再生方法。

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