一種以活性炭纖維作為電吸附材料的圓柱形電吸附過濾裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程中的水污染控制領(lǐng)域，涉及到一種以活性炭纖維作為電吸附材料的圓柱形電吸附過濾水處理裝置，主要針對(duì)水體中可極化有機(jī)物的去除。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于工業(yè)廢水和生活污水的肆意排放，導(dǎo)致我國(guó)大量的地表水、地下水被污染，現(xiàn)有可利用水資源遭受污染的問題日益嚴(yán)重，凈化水資源迫在眉睫。由于水質(zhì)污染日趨嚴(yán)重，飲用水源經(jīng)物化、微生物等方法處理后仍可能會(huì)殘留難降解的有害有機(jī)物，所以如何安全高效的對(duì)飲用水進(jìn)行深度處理得到了越來越廣泛的關(guān)注。
[0003]吸附法是一種低能耗、高容量、環(huán)境友好的去除水中痕量污染物的有效方法，可以安全高效地去除水體中的污染物且不產(chǎn)生二次污染。目前利用活性炭材料作為吸附劑進(jìn)行飲用水深度處理的過濾器設(shè)備已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，該類型的設(shè)備一般為填充床吸附過濾器，多為圓柱形立式設(shè)備，在內(nèi)部支撐的格板或孔板上放置吸附劑，使需要處理的流體通過，污染物被吸附劑所吸附，處理后的流體從出口流出。該類型的過濾器能較好的凈化水體且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便，但其對(duì)有機(jī)物的吸附容量和吸附速率均較低，吸附劑再生困難。
[0004]電吸附技術(shù)可以通過施加電流或極化電勢(shì)同時(shí)提高吸附速率和吸附容量，是電極表面通過電位控制引起的吸附，主要發(fā)生在電極與溶液界面的雙電層。電吸附工藝具有能耗低、不產(chǎn)生二次污染、可再生等優(yōu)勢(shì)，是一種環(huán)境友好且高效的水處理技術(shù)。傳統(tǒng)的板式電吸附設(shè)備是在兩電極之間形成水流通道，利用電場(chǎng)力去除液體中的帶電粒子，達(dá)到凈化目的。但該裝置主要針對(duì)帶電粒子的去除，應(yīng)用范圍較窄，裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制作相對(duì)困難，密封性不容易控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是將電吸附技術(shù)和過濾器的設(shè)備構(gòu)型相結(jié)合，設(shè)計(jì)制造以活性炭纖維作為電吸附材料的電吸附過濾水處理裝置，在電場(chǎng)作用下，水體中可極化有機(jī)物可以快速高效地去除，同時(shí)利用過濾器的性能吸附過濾水體中其他分子或離子。
[0006]—種以活性炭纖維作為電吸附材料的圓柱形電吸附過濾裝置，在設(shè)有進(jìn)液口、出液口和導(dǎo)電層的殼體內(nèi)裝填電吸附過濾組件，殼體內(nèi)壁為導(dǎo)電層；殼體內(nèi)裝填電吸附過濾組件的組裝方式:圓柱形導(dǎo)體為芯軸，位于圓柱形電吸附過濾裝置中心，在圓柱形導(dǎo)體和導(dǎo)電層之間填充活性炭纖維；活性炭纖維作為工作電極，殼體內(nèi)壁的導(dǎo)電層或圓柱形導(dǎo)體作為對(duì)電極，工作電極和對(duì)電極之間設(shè)絕緣層，防止出現(xiàn)短路現(xiàn)象；圓柱形導(dǎo)體和導(dǎo)電層分別連接電極引出線，電極引出線穿過殼體并與殼體密封連接。
[0007]在所述的電吸附過濾裝置的進(jìn)液端設(shè)有多孔板作為布液裝置，以保證布水均勻。
[0008]所述的導(dǎo)電層為與殼體內(nèi)壁密封的管狀導(dǎo)體或是均勻沉積在殼體內(nèi)壁的導(dǎo)電膜；所述的絕緣層必須具有良好的絕緣性和透水性，在不影響電場(chǎng)的情況下隔絕正負(fù)極，其為玻璃纖維、PP棉或無(wú)紡布，其厚度為0.01-lmm。
[0009]所述的圓柱形導(dǎo)體的直徑為5-100mm。
[0010]所述的活性炭纖維均勻填充在裝置內(nèi)，活性炭纖維、圓柱形導(dǎo)體、絕緣層和導(dǎo)電層均緊密貼合，防止出現(xiàn)短流現(xiàn)象。
[0011 ] 所述的殼體材料為絕緣惰性材料。
[0012]將電吸附技術(shù)和過濾器的設(shè)備構(gòu)型相結(jié)合，在活性炭纖維本身對(duì)污染物吸附過濾的同時(shí)，電場(chǎng)的作用使溶液中可極化的污染物分別向帶相反電荷的一側(cè)移動(dòng)，提高了吸附速率和吸附容量，提高了處理深度，更好地達(dá)到了凈化目的。當(dāng)活性炭纖維吸附飽和之后可以通過斷開電源或施加反向電位使被吸附的物質(zhì)解吸來實(shí)現(xiàn)活性炭纖維的再生。
[0013]本發(fā)明有益效果是:將電吸附技術(shù)耦合到過濾器工藝中，利用電吸附技術(shù)提高傳統(tǒng)過濾器的吸附速率和吸附容量，提高水的凈化深度。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于拆卸、處理效果好、適用范圍廣，可以很好地去除水體中的污染物尤其是可極化的污染物，達(dá)到理想的水質(zhì)凈化效果，具有潛在的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0014]圖1為以圓柱形導(dǎo)體作為對(duì)電極的電吸附過濾器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為以圓柱形導(dǎo)體作為對(duì)電極的電吸附過濾器的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為以殼體內(nèi)壁的導(dǎo)電層作為對(duì)電極的電吸附過濾器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為以殼體內(nèi)壁的導(dǎo)電層作為對(duì)電極的電吸附過濾器的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1活性炭纖維；2絕緣層；3出液口 ；4電極引出線；5導(dǎo)電層；
[0019]6圓柱形導(dǎo)體；7殼體；8多孔板；9進(jìn)液口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例:電吸附過濾水處理裝置處理磺胺類抗生素磺胺甲惡唑
[0022]該實(shí)例中裝置主體為PVC，以鈦管作為導(dǎo)電層，以圓柱形導(dǎo)體石墨碳棒作為對(duì)電極，以玻璃纖維作為絕緣層。其中鈦管與外側(cè)殼體密封，其厚度為0.1-1_，石墨碳棒直徑為5-50mm，玻璃纖維厚度為0.01-lmm?！揪唧w實(shí)施方式】如下:以石墨碳棒為芯軸緊密纏繞I _ 2層玻璃纖維，然后在玻璃纖維和導(dǎo)電層鈦管之間填充活性炭纖維，石墨碳棒、玻璃纖維、活性炭纖維和導(dǎo)電層必須依次緊密貼合，防止出現(xiàn)短流現(xiàn)象。分別在碳棒和鈦導(dǎo)電層上連接電極引出線，電極引出線穿過殼體并與殼體密封連接。
[0023]裝置運(yùn)行流程如下:原水從裝置底端的進(jìn)液口流入，通過布液裝置使水流分布均勻，從下到上依次通過活性炭纖維吸附層，從頂端的出液口流出。處理過程中，在電場(chǎng)作用下溶液中以離子態(tài)存在的磺胺甲惡唑及水體中其他污染物分別向帶相反電荷的一側(cè)電極移動(dòng)，相對(duì)于單純的吸附過程提高了吸附速率和吸附容量以及處理深度，更好地達(dá)到了凈化的目的。在磺胺甲惡唑濃度為1- lOOppm，流速為10 - 500mL/min,外加0.1 - 2V直流電壓的情況下，經(jīng)該裝置處理后的水中磺胺甲惡唑的最高去除率可達(dá)99%以上，且最大吸附量比單純過濾器吸附提高1- 3倍，達(dá)到了比較理想的凈化目的。
[0024]活性炭纖維吸附飽和后可以通過斷開電源或施加反向電位使被吸附的物質(zhì)解吸來實(shí)現(xiàn)活性炭纖維的再生，提高了裝置的使用壽命，降低了運(yùn)行成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以活性炭纖維作為電吸附材料的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，在設(shè)有進(jìn)液口、出液口和導(dǎo)電層的殼體內(nèi)裝填電吸附過濾組件，殼體內(nèi)壁為導(dǎo)電層；殼體內(nèi)裝填電吸附過濾組件的組裝方式:圓柱形導(dǎo)體為芯軸，位于圓柱形電吸附過濾裝置中心，在圓柱形導(dǎo)體和導(dǎo)電層之間填充活性炭纖維；活性炭纖維作為工作電極，殼體內(nèi)壁的導(dǎo)電層或圓柱形導(dǎo)體作為對(duì)電極，工作電極和對(duì)電極之間設(shè)絕緣層；圓柱形導(dǎo)體和導(dǎo)電層分別連接電極引出線，電極引出線穿過殼體并與殼體密封連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，在所述的電吸附過濾裝置的進(jìn)液端設(shè)有多孔板作為布液裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)電層為與殼體內(nèi)壁密封的管狀導(dǎo)體或是均勻沉積在殼體內(nèi)壁的導(dǎo)電膜；所述的絕緣層為玻璃纖維、PP棉或無(wú)紡布，其厚度為0.01-lmm。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的圓柱形導(dǎo)體的直徑為5-100_。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的圓柱形導(dǎo)體的直徑為5-100_。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的活性炭纖維均勻填充在裝置內(nèi)，活性炭纖維、圓柱形導(dǎo)體、絕緣層和導(dǎo)電層均緊密貼合。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的活性炭纖維均勻填充在裝置內(nèi)，活性炭纖維、圓柱形導(dǎo)體、絕緣層和導(dǎo)電層均緊密貼合。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的活性炭纖維均勻填充在裝置內(nèi)，活性炭纖維、圓柱形導(dǎo)體、絕緣層和導(dǎo)電層均緊密貼合。9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5、7或8所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的殼體材料為絕緣惰性材料。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圓柱形電吸附過濾裝置，其特征在于，所述的殼體材料為絕緣惰性材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種以活性炭纖維作為電吸附材料的圓柱形電吸附過濾裝置，屬于環(huán)境工程中的水污染控制領(lǐng)域。圓柱形電吸附過濾裝置設(shè)有進(jìn)液口、出液口和導(dǎo)電層的殼體內(nèi)裝填電吸附過濾組件，殼體內(nèi)壁為導(dǎo)電層。內(nèi)部的電吸附過濾組件組裝方式為：圓柱形導(dǎo)體為芯軸，位于裝置中心，在圓柱形導(dǎo)體和導(dǎo)電層之間填充活性炭纖維。其中活性炭纖維作為工作電極，對(duì)電極為殼體內(nèi)壁的導(dǎo)電層或者是位于裝置中心的圓柱形導(dǎo)體，工作電極和對(duì)電極之間設(shè)絕緣層。圓柱形導(dǎo)體和導(dǎo)電層分別連接電極引出線，電極引出線穿過殼體并與殼體密封連接。本發(fā)明將電吸附技術(shù)耦合到過濾器工藝中，利用電吸附技術(shù)提高傳統(tǒng)過濾器的吸附速率和吸附容量，提高水的凈化深度。
【IPC分類】C02F1/469
【公開號(hào)】CN105217744
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510593323
【發(fā)明人】全燮, 劉夢(mèng)薇, 王斯坦, 李曉娜, 陳碩, 于洪濤
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日