CN105217744A - 一种以活性炭纤维作为电吸附材料的圆柱形电吸附过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以活性炭纤维作为电吸附材料的圆柱形电吸附过滤装置，属于环境工程中的水污染控制领域。圆柱形电吸附过滤装置设有进液口、出液口和导电层的壳体内装填电吸附过滤组件，壳体内壁为导电层。内部的电吸附过滤组件组装方式为：圆柱形导体为芯轴，位于装置中心，在圆柱形导体和导电层之间填充活性炭纤维。其中活性炭纤维作为工作电极，对电极为壳体内壁的导电层或者是位于装置中心的圆柱形导体，工作电极和对电极之间设绝缘层。圆柱形导体和导电层分别连接电极引出线，电极引出线穿过壳体并与壳体密封连接。本发明将电吸附技术耦合到过滤器工艺中，利用电吸附技术提高传统过滤器的吸附速率和吸附容量，提高水的净化深度。

Description

一种以活性炭纤维作为电吸附材料的圆柱形电吸附过滤装置

技术领域

本发明属于环境工程中的水污染控制领域，涉及到一种以活性炭纤维作为电吸附材料的圆柱形电吸附过滤水处理装置，主要针对水体中可极化有机物的去除。

背景技术

近年来，由于工业废水和生活污水的肆意排放，导致我国大量的地表水、地下水被污染，现有可利用水资源遭受污染的问题日益严重，净化水资源迫在眉睫。由于水质污染日趋严重，饮用水源经物化、微生物等方法处理后仍可能会残留难降解的有害有机物，所以如何安全高效的对饮用水进行深度处理得到了越来越广泛的关注。

吸附法是一种低能耗、高容量、环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体中的污染物且不产生二次污染。目前利用活性炭材料作为吸附剂进行饮用水深度处理的过滤器设备已经得到广泛应用，该类型的设备一般为填充床吸附过滤器，多为圆柱形立式设备，在内部支撑的格板或孔板上放置吸附剂，使需要处理的流体通过，污染物被吸附剂所吸附，处理后的流体从出口流出。该类型的过滤器能较好的净化水体且结构简单、维护管理方便，但其对有机物的吸附容量和吸附速率均较低，吸附剂再生困难。

电吸附技术可以通过施加电流或极化电势同时提高吸附速率和吸附容量，是电极表面通过电位控制引起的吸附，主要发生在电极与溶液界面的双电层。电吸附工艺具有能耗低、不产生二次污染、可再生等优势，是一种环境友好且高效的水处理技术。传统的板式电吸附设备是在两电极之间形成水流通道，利用电场力去除液体中的带电粒子，达到净化目的。但该装置主要针对带电粒子的去除，应用范围较窄，装置结构比较复杂，制作相对困难，密封性不容易控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是将电吸附技术和过滤器的设备构型相结合，设计制造以活性炭纤维作为电吸附材料的电吸附过滤水处理装置，在电场作用下，水体中可极化有机物可以快速高效地去除，同时利用过滤器的性能吸附过滤水体中其他分子或离子。

一种以活性炭纤维作为电吸附材料的圆柱形电吸附过滤装置，在设有进液口、出液口和导电层的壳体内装填电吸附过滤组件，壳体内壁为导电层；壳体内装填电吸附过滤组件的组装方式：圆柱形导体为芯轴，位于圆柱形电吸附过滤装置中心，在圆柱形导体和导电层之间填充活性炭纤维；活性炭纤维作为工作电极，壳体内壁的导电层或圆柱形导体作为对电极，工作电极和对电极之间设绝缘层，防止出现短路现象；圆柱形导体和导电层分别连接电极引出线，电极引出线穿过壳体并与壳体密封连接。

在所述的电吸附过滤装置的进液端设有多孔板作为布液装置，以保证布水均匀。

所述的导电层为与壳体内壁密封的管状导体或是均匀沉积在壳体内壁的导电膜；所述的绝缘层必须具有良好的绝缘性和透水性，在不影响电场的情况下隔绝正负极，其为玻璃纤维、PP棉或无纺布，其厚度为0.01-1mm。

所述的圆柱形导体的直径为5-100mm。

所述的活性炭纤维均匀填充在装置内，活性炭纤维、圆柱形导体、绝缘层和导电层均紧密贴合，防止出现短流现象。

所述的壳体材料为绝缘惰性材料。

将电吸附技术和过滤器的设备构型相结合，在活性炭纤维本身对污染物吸附过滤的同时，电场的作用使溶液中可极化的污染物分别向带相反电荷的一侧移动，提高了吸附速率和吸附容量，提高了处理深度，更好地达到了净化目的。当活性炭纤维吸附饱和之后可以通过断开电源或施加反向电位使被吸附的物质解吸来实现活性炭纤维的再生。

本发明有益效果是：将电吸附技术耦合到过滤器工艺中，利用电吸附技术提高传统过滤器的吸附速率和吸附容量，提高水的净化深度。该装置结构简单、便于拆卸、处理效果好、适用范围广，可以很好地去除水体中的污染物尤其是可极化的污染物，达到理想的水质净化效果，具有潜在的实际应用价值。

附图说明

图1为以圆柱形导体作为对电极的电吸附过滤器的剖面结构示意图。

图2为以圆柱形导体作为对电极的电吸附过滤器的截面结构示意图。

图3为以壳体内壁的导电层作为对电极的电吸附过滤器的剖面结构示意图。

图4为以壳体内壁的导电层作为对电极的电吸附过滤器的截面结构示意图。

图中：1活性炭纤维；2绝缘层；3出液口；4电极引出线；5导电层；

6圆柱形导体；7壳体；8多孔板；9进液口。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图进一步说明本发明的实施例。

实施例：电吸附过滤水处理装置处理磺胺类抗生素磺胺甲恶唑

该实例中装置主体为PVC，以钛管作为导电层，以圆柱形导体石墨碳棒作为对电极，以玻璃纤维作为绝缘层。其中钛管与外侧壳体密封，其厚度为0.1-1mm，石墨碳棒直径为5-50mm，玻璃纤维厚度为0.01-1mm。具体实施方式如下：以石墨碳棒为芯轴紧密缠绕1‐2层玻璃纤维，然后在玻璃纤维和导电层钛管之间填充活性炭纤维，石墨碳棒、玻璃纤维、活性炭纤维和导电层必须依次紧密贴合，防止出现短流现象。分别在碳棒和钛导电层上连接电极引出线，电极引出线穿过壳体并与壳体密封连接。

装置运行流程如下：原水从装置底端的进液口流入，通过布液装置使水流分布均匀，从下到上依次通过活性炭纤维吸附层，从顶端的出液口流出。处理过程中，在电场作用下溶液中以离子态存在的磺胺甲恶唑及水体中其他污染物分别向带相反电荷的一侧电极移动，相对于单纯的吸附过程提高了吸附速率和吸附容量以及处理深度，更好地达到了净化的目的。在磺胺甲恶唑浓度为1‐100ppm，流速为10‐500mL/min，外加0.1‐2V直流电压的情况下，经该装置处理后的水中磺胺甲恶唑的最高去除率可达99％以上，且最大吸附量比单纯过滤器吸附提高1‐3倍，达到了比较理想的净化目的。

活性炭纤维吸附饱和后可以通过断开电源或施加反向电位使被吸附的物质解吸来实现活性炭纤维的再生，提高了装置的使用寿命，降低了运行成本。

Claims (10)

1.一种以活性炭纤维作为电吸附材料的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，在设有进液口、出液口和导电层的壳体内装填电吸附过滤组件，壳体内壁为导电层；壳体内装填电吸附过滤组件的组装方式：圆柱形导体为芯轴，位于圆柱形电吸附过滤装置中心，在圆柱形导体和导电层之间填充活性炭纤维；活性炭纤维作为工作电极，壳体内壁的导电层或圆柱形导体作为对电极，工作电极和对电极之间设绝缘层；圆柱形导体和导电层分别连接电极引出线，电极引出线穿过壳体并与壳体密封连接。

2.根据权利要求1所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，在所述的电吸附过滤装置的进液端设有多孔板作为布液装置。

3.根据权利要求1或2所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的导电层为与壳体内壁密封的管状导体或是均匀沉积在壳体内壁的导电膜；所述的绝缘层为玻璃纤维、PP棉或无纺布，其厚度为0.01-1mm。

4.根据权利要求1或2所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的圆柱形导体的直径为5-100mm。

5.根据权利要求3所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的圆柱形导体的直径为5-100mm。

6.根据权利要求1、2或5所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的活性炭纤维均匀填充在装置内，活性炭纤维、圆柱形导体、绝缘层和导电层均紧密贴合。

7.根据权利要求3所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的活性炭纤维均匀填充在装置内，活性炭纤维、圆柱形导体、绝缘层和导电层均紧密贴合。

8.根据权利要求4所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的活性炭纤维均匀填充在装置内，活性炭纤维、圆柱形导体、绝缘层和导电层均紧密贴合。

9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的壳体材料为绝缘惰性材料。

10.根据权利要求6所述的圆柱形电吸附过滤装置，其特征在于，所述的壳体材料为绝缘惰性材料。