專利名稱：高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水的處理，特別涉及一種高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工 業(yè)廢水中的應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
活性碳是一種微晶質(zhì)碳素材料，和金剛石、石墨一樣它是碳元素的一種同元素異 性體，為碳單質(zhì)的一種存在形式。活性碳具有類似蜂窩狀的微晶結(jié)構(gòu)，其微晶排列不規(guī)則， 晶克中有大量肉眼看不見的孔隙，因而它具有很大內(nèi)表面，其比表面積為500—1700 m2 /g。 這一結(jié)構(gòu)特性決定了活性碳具有很強(qiáng)的吸附性能和導(dǎo)電面積，在它的表面上能吸附液體或 固體，對液體而言，所吸附物質(zhì)的質(zhì)量幾乎近于活性碳的本身的質(zhì)量。一般傳統(tǒng)上所用的活 性碳可分為粉末狀活性碳(AC)和顆粒狀活性碳(GAC)，上世紀(jì)六十年美、日、俄等國家相繼 研發(fā)出第三種形狀的活性碳稱為活性碳纖維(Activated Carbon Fibers, /ACF )。國內(nèi) 在七十年代末八十年代初，也研發(fā)出活性碳纖維，因?yàn)榛钚蕴祭w維其表面遍布微孔已經(jīng)可 經(jīng)二次加工，成為不同形狀，與傳統(tǒng)的顆粒碳相比具有較快的吸附，脫附的速度和更便利的 操作維護(hù)的特征?；钚蕴祭w維具體碳材料的固有的特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一 代的增強(qiáng)纖維。在水溶液中的無機(jī)物、有機(jī)物及重金屬離子吸附量比顆粒、粉狀活性碳高 5-6倍。耐酸、耐堿、具有良好的導(dǎo)電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，脫附速度快，容易再生，是新一代 的高效活性吸附材料和環(huán)保功能材料?；钚蕴祭w維主要是用天然纖維和人造有機(jī)化學(xué)纖維 經(jīng)過碳化制成。其主要成分由碳原子組成，而碳原子主要以類似石墨微晶片、乳層堆疊的形 狀存在。雙向高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)處理方法是一種新型的廢水處理方法，它是將有導(dǎo) 電能力的材料置于待處理的廢水中，采用雙向高頻高壓脈沖電源在水中通電發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)，產(chǎn)生氧化、還原、絮凝和氣浮等四種效應(yīng)，電解中通過電子得失過程使金屬還原或氧化， 以及將部分高價(jià)態(tài)的離子還原成低價(jià)或零價(jià)態(tài)，同時(shí)使大部分離子態(tài)金屬轉(zhuǎn)化為分子態(tài)的 固體顆粒后沉淀，從而去除了水中的重金屬。而有很多的有機(jī)污染物(如油類、表面活性劑) 等由于電絮凝電解過程中羥基極性基的產(chǎn)生使之被降解，使工業(yè)廢水通過電化學(xué)處理方法 而得到凈化。高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理技術(shù)最早產(chǎn)生于美國，主要應(yīng)用于船體污泥和 含油廢水的治理，經(jīng)過改進(jìn)及提高后又被應(yīng)用于冶煉廠、電鍍廠等金屬離子污染廢水的無 害化處理，目前國內(nèi)已在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中開始應(yīng)用高頻高壓脈沖電絮凝技術(shù)?，F(xiàn)有高 頻高壓脈沖電絮凝技術(shù)中的導(dǎo)電電極的材料采用的均是金屬鐵或鋁和成型碳、石墨等材 料，雖然鐵或鋁質(zhì)電極具有取材方便、強(qiáng)度高。導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，且在電解過程中能夠產(chǎn)生 二價(jià)鐵或鋁的絮狀物有助于更好的絮凝沉淀，但是也存在有其不可克服的缺點(diǎn) 1、鐵 或鋁的金屬電極在電解過程中會(huì)發(fā)生溶解，尤其當(dāng)需要高電壓還原某些離子的時(shí)候，高頻 高壓會(huì)更劇烈更快地溶解金屬電極，再電解液中產(chǎn)生鐵或鋁的氧化物。為了除去這些金屬氧化物，就要添加堿性物質(zhì)以便產(chǎn)生堿性金屬，使其在電解溶液中生存金屬的氫氧化物沉 淀，這樣就造成了大量的化學(xué)沉淀物俗稱污泥，使廢水處理過程中產(chǎn)生廢棄物增加，導(dǎo)致水 處理過程中的二次污染。2、在高頻高壓脈沖的電絮凝電解過程中，由于電解過程中陽極表面上大量氧的產(chǎn) 生使鐵或鋁的金屬電極很容易發(fā)生表面鈍化，造成進(jìn)一步電解效率的降低，從而影響廢水 處理的效果。3、當(dāng)工業(yè)廢水中有害成分被處理完后，水中會(huì)殘留有一定量的鐵或鋁離子，給進(jìn) 一步采用反滲透法對中水回用處理帶來了較大的困難。4、電絮凝電解過程中鐵或鋁的金屬電極的溶解造成了金屬材料的大量消耗，從而 使金屬電極的損耗率很高，也就大大增加了電極的使用成本。5、而采用成型碳制造成電極，雖然是具有不溶解性和不會(huì)鈍化，但是導(dǎo)電性差，不 能作為導(dǎo)電電極使用，需要用石墨作為導(dǎo)電電極，因?yàn)槌尚吞际翘挤酆吞漳嗷旌蠅褐茻Y(jié) 而成的，制作工藝復(fù)雜，成本高，碳粉和陶泥成分比例小強(qiáng)度差，導(dǎo)電性低，其導(dǎo)電性低于碳 粉；長時(shí)間浸泡在水里會(huì)松化，碳粉和陶泥成分比例大，強(qiáng)度增加，但電阻率也增大，電導(dǎo)率 下降，同時(shí)電耗增加，不能作為導(dǎo)電電極。6、用石墨作為導(dǎo)電電極，導(dǎo)電性好，但使用壽命短，石墨是碳粉在高壓壓制而 成，它運(yùn)用在工業(yè)廢水電解槽中浸泡時(shí)，由于廢水中會(huì)有氯元素，石墨導(dǎo)電后一段時(shí)期會(huì)使 石墨松化，所以要經(jīng)常更換，這樣成本就增加。

發(fā)明內(nèi)容
由于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目地是提出一種高性能活性碳纖維在電 解電絮凝處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，其采用活性碳構(gòu)成的高性能活性碳纖維作為電解電 極，通過高頻高壓脈沖電絮凝乏對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，達(dá)到減少過程中廢棄物的產(chǎn)生和溶 液中的金屬離子量、避免電極鈍化。降低電極損耗的效果，從而提高電絮凝法水處理效果、 減少二次污染、降低電極使用成本，并為進(jìn)一步反滲透法的中水回用處理創(chuàng)造條件。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案
一種高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，采用電絮凝法對工業(yè) 廢水進(jìn)行處理，該方法采用高性能活性碳纖維作為電解的電極，且該高性能活性碳纖維具 有活性碳的構(gòu)成。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，高性能活性碳纖維為板狀或布片狀。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用 方法的工藝步驟如下
(1)在電絮凝電解槽中將高性能活性碳纖維型材豎立加以構(gòu)成電解電極互相平行放在 電解槽中。(2)在PH調(diào)節(jié)池中，將工業(yè)廢水的PH值調(diào)節(jié)至3— 4。(3)將經(jīng)過PH值調(diào)節(jié)的工業(yè)廢水流入電絮凝電解槽，再采用雙向高頻高壓脈沖電 源電流對水進(jìn)行電解。(4)電解后的工業(yè)廢水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池將其PH值調(diào)節(jié)到10 —10. 5。(5)在經(jīng)PH調(diào)節(jié)后的廢水中加入少量的絮凝劑，加速沉淀去除沉淀物。
(6)去除沉淀物后的清水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池將其PH值回調(diào)到6— 8。(7)回調(diào)后的清水經(jīng)后保護(hù)過濾后進(jìn)行排放。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，步驟(2)中工業(yè)廢水PH值的調(diào)節(jié)值根據(jù)工業(yè)廢水中各 種離子的成分和濃度而定。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，步驟(3)中電解所需的電壓和電流及流量根據(jù)工業(yè)廢 水中各種離子的成分和濃度而定。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明在廢水的電絮凝過程中具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、避免了水質(zhì)的二次污染——高性能活性碳纖維電極由于材質(zhì)是非金屬而不是鐵 或鋁等金屬，因而不會(huì)在電解過程中發(fā)生溶解，產(chǎn)生金屬的氫氧化物，從而造成化學(xué)污泥， 因此在廢水處理過程中高性能活性碳纖維電極不會(huì)增加任何污染物，也不會(huì)發(fā)生水質(zhì)的二 次污染。2、防止電極鈍化，提高電解效率——由于高性能活性碳纖維在電解過程中自身不 參與氧化反應(yīng)，因此在高頻高壓脈沖的電絮凝電解過程中，工業(yè)廢水被電解而在正電極表 面析出的大量氧氣不會(huì)使高性能活性碳纖維電極表面產(chǎn)生氧化層而造成電極鈍化，即不會(huì) 影響碳電極的導(dǎo)電活性，從而更有利于工業(yè)廢水中的金屬離子直接得到電子還原或者絡(luò)合 物在堿性條件下得到大量羥基極性被充分破解釋放金屬離子形成金屬沉淀，因而大大提高 了廢水處理過程中的電解效率。這就是本發(fā)明所述工藝方法的使用范圍更寬泛，更有利于 適應(yīng)各種不同污染物的氧化還原的需要。3、有利于工業(yè)廢水進(jìn)行中水回用處理——由于電極不是鐵或，所以大大減少了 經(jīng)處理后水中殘存的鐵或鋁離子的含量，因此使工業(yè)廢水能夠較容易進(jìn)入反滲透系統(tǒng)進(jìn)行 進(jìn)一步中水回用處理。4、使用成本低廉——高性能活性碳纖維電極由于不發(fā)生電極表面的氧化溶解，所 以不會(huì)產(chǎn)生消耗，因此降低了電極的使用成本。高性能活性碳纖維電極比鐵或鋁、成型碳及 石墨電極的性價(jià)比更高?？傊咝阅芑钚蕴祭w維電極電解效率高、適應(yīng)范圍廣、使用成本低、不會(huì)產(chǎn)生二 次污染且有利于采用反滲透法進(jìn)行中水回用處理，因此在高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處 理過程中具有非常巨大的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
一種高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，采用電絮凝法對工業(yè) 廢水進(jìn)行處理，該方法采用高性能活性碳纖維作為電解的電極，且該高性能活性碳纖維具 有活性碳的構(gòu)成；高性能活性碳纖維為板狀或布片狀。如圖1所示，高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法的工藝步 驟如下
(1)安置高性能活性碳纖維電極在電絮凝電解槽中將高性能活性碳纖維型材豎立加以構(gòu)成電解電極互相平行放在電 解槽中。(2)調(diào)節(jié) PH 值:
測量工業(yè)廢水的PH值，然后運(yùn)用由程序控制系統(tǒng)控制PH自動(dòng)控制儀將水的PH值調(diào)至 3—4，其具體調(diào)節(jié)值要根據(jù)工業(yè)廢水中金屬離子的成分和濃度而定。(3)電解絮凝
經(jīng)過PH調(diào)節(jié)后的水進(jìn)入電絮凝電解槽，采用雙向高頻高壓脈沖周期換向電源，通過高 性能活性碳纖維電極通電對水進(jìn)行電解。電解所需的電壓根據(jù)工業(yè)廢水中金屬離子的成分 而定，一般在50—100伏之間；電流在300安培左右，電絮凝電接點(diǎn)時(shí)間和流量完全根據(jù)工 業(yè)廢水中需要處理的金屬離子的成分和濃度以及電解的效率來確定。(4)調(diào)節(jié) PH 值
電解后的水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，運(yùn)用PH自動(dòng)控制儀將水的PH值調(diào)節(jié)到10 —10. 5范圍內(nèi)。(5)絮凝沉淀
在上述調(diào)節(jié)好PH值的水中加入少量絮凝劑(例如PAM)，攪拌后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行絮凝沉淀。(6)回調(diào) PH 值
去除沉淀物后的清水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池將其PH值回調(diào)到6— 8。(7)過濾排放
回調(diào)后的清水經(jīng)過濾并測試達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)入排放池排放或者進(jìn)入反滲透工藝系 統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行中水回用工藝處理。采用高性能活性碳纖維電極對工業(yè)廢水進(jìn)行電絮凝法處理，不會(huì)在電解過程中發(fā) 生電極溶解而造成化學(xué)污泥，避免了水質(zhì)的二次污染；電極也不會(huì)發(fā)生鈍化，提高了電解效 率，有利于適應(yīng)各種不同污染物的處理需要；同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電極消耗，降低了電極的使用成 本；并且減少了經(jīng)處理后水中殘存鐵或鋁離子的含量，便于工業(yè)廢水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)進(jìn)行 中水回用處理。下面舉實(shí)施例來說明本發(fā)明的水處理效果 實(shí)施例
工業(yè)廢水處理對象為金屬銅鎳鉻電鍍廢水，處理前水中個(gè)離子濃度含量和其它指標(biāo)如
下
金屬鎳60mg/L，金屬銅80mg/L，金屬鉻40mg/L，氰100mg/L ； COD (化學(xué)需氧量)；250mg/L, PH=2. 3
對上述廢水采用本發(fā)明所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法進(jìn)行處 理，在步驟(2)中，調(diào)節(jié)廢水的PH值至3—4 ；在步驟(3)中，電絮凝后水質(zhì)為4一5 ；在步驟 (4)中，調(diào)節(jié)水的PH=IO —10.5 ；最后經(jīng)步驟(5)電絮凝沉淀在經(jīng)過(6)回調(diào)后再到(7)過 濾后排放。所述廢水經(jīng)過以上電絮凝過程后，處理后清水的取樣分析結(jié)果如下 PH=7. 7，C0D<60mg/L
離子濃度含量金屬鎳 <0. 10mg/L，金屬銅 <0. 10mg/L，金屬鉻 <0. 10mg/L，氰 <0. 10mg/L ； 以上的分析結(jié)果表明，廢水被處理后達(dá)到了國家表2標(biāo)準(zhǔn)，有的達(dá)到國家表3標(biāo)準(zhǔn)。
但是，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠 理解本專利，不能理解為是對本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所 作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，采用電絮凝法對工 業(yè)廢水進(jìn)行處理，其特征在于所述方法采用高性能活性碳纖維作為電解的電極，該高性能 活性碳纖維具有活性碳的構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法， 其特征在于所述高性能活性碳纖維為板狀或布片狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法， 其特征在于所述方法的工藝步驟如下(1)在電絮凝電解槽中將所述高性能活性碳纖維型材豎立加以構(gòu)成電解電極互相平行 放在電解槽中；(2)在PH調(diào)節(jié)池中，將工業(yè)廢水的PH值調(diào)節(jié)至3—4 ；(3)將經(jīng)過PH值調(diào)節(jié)的工業(yè)廢水流入所述電絮凝電解槽，再采用雙向高頻高壓脈沖電 源電流對水進(jìn)行電解；(4)電解后的工業(yè)廢水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池將其PH值調(diào)節(jié)到10—10.5 ；(5)在經(jīng)PH調(diào)節(jié)后的廢水中加入少量的絮凝劑，加速沉淀去除沉淀物；(6)去除沉淀物后的清水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池將其PH值回調(diào)到6—8 ；(7)回調(diào)后的清水經(jīng)后保護(hù)過濾后進(jìn)行排放。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法， 其特征在于所述步驟(2)中工業(yè)廢水PH值的調(diào)節(jié)值根據(jù)工業(yè)廢水中各種離子的成分和濃 度而定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法， 其特征在于所述步驟(3)中電解所需的電壓和電流及流量根據(jù)工業(yè)廢水中各種離子的成 分和濃度而定。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高性能活性碳纖維在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，采用電絮凝法對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，該方法采用高性能活性碳纖維作為電解的電極，且該高性能活性碳纖維具有活性碳的構(gòu)成。本發(fā)明的高性能活性碳纖維電極電解效率高、適應(yīng)范圍廣、使用成本低、不會(huì)產(chǎn)生二次污染且有利于采用反滲透法進(jìn)行中水回用處理，因此在高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理過程中具有非常巨大的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F9/06GK102092821SQ201010574619
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者葉博文, 吳國君 申請人:葉博文, 吳國君