咖啡因生产过程中,采用活性炭脱色精制,从而产生含有咖啡因的废活性炭,该废炭成分复杂,再生难度较大,难以同时实现活性炭的再生和咖啡因的回收。本研究针对该活性炭的特点,探索了远红外热再生法处理载咖啡因废活性炭的工艺过程。实验研究了电阻丝加热、直接通电加热及远红外加热三种方式加热活性炭的升温规律,探讨了不同加热方式对活性炭升温速率及温度分布的影响,结果表明远红外加热可实现活性炭的均匀快速升温。研究了热场中活性炭的升温规律,得出加热过程中不同阶段的温升速率方程式。研究了影响载咖啡因活性炭再生的因素。分析了温度、再生时间、载气线速度、炭层厚度对活性炭再生率的影响,得到最佳操作条件:温度为650℃、再生时间为180min、载气线速度为0.002m/s、炭层厚度为0.1m。在此条件下,活性炭的再生率可以达到90.3%。研究了活性炭再生过程中咖啡因脱附的传质动力学。通过实验确定再生动力学方程中的各项常数,得出基于Bangham公式的咖啡因脱附动力学方程: q=0.301[1-exp(-0.2570t-1.3586)]对动力学方程理论计算值与实验测定值加以比较(理论计算误差最大为5.5%),验证了所建立再生动力学方程的合理性。对活性炭再生前后的孔径结构进行了表征。测定了最佳工艺条件下活性炭的吸附等温线,研究了活性炭的比表面积及孔径分布变化情况,利用扫描电镜对活性炭的微观结构进行分析。结果表明:再生炭比表面积变小,中孔数量增加,表面粗糙度增大,部分孔结构被烧损,且烧损程度随着再生次数的增加而增大。