CN109879350B - 一种重金属细小沉淀物吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种重金属细小沉淀物吸附装置。包括有两个同样大小的圆柱体、支架、铜片、压紧装置、低温吸附池、高温脱附池，其中两个同样大小的圆柱体由TiO₂或SrTiO₃制备而成，圆柱体的高度小于圆柱体的直径，圆柱体的一端为平滑端，圆柱体的另一端为做出有纳米孔洞的孔洞端，两个圆柱体对称固定在导电性低的支架上，圆柱体的平滑端与支架相对，平滑端与支架之间夹有铜片，铜片同时连接两个圆柱体，圆柱体、支架、铜片用压紧装置固定，使圆柱体与导电材料为欧姆接触，且其中一个圆柱体的孔洞端放入低温吸附池中；另一个圆柱体的孔洞端放入高温脱附池中。本发明成本低，能耗低，能重复利用，适合用化学共沉淀法去除沉淀物后二次处理细小重金属沉淀物。

Description

一种重金属细小沉淀物吸附装置

技术领域

本发明是一种重金属细小沉淀物吸附装置，属于重金属细小沉淀物吸附装置的创新技术。

背景技术

随着城镇化和工业的迅速发展，环境污染越来越严重，尤其是重金属元素(包括锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)和砷(As))被练矿等企业大量排入环境的土壤与河流中，最后通过生物链进入人体器官和生物体内。即使非常少量的重金属进入人体和生物中，也会对生命造成危害，对生物物种造成威胁，因此需要一种技术对含有这些重金属元素的污水在排入环境前进行有效处理。

到目前为止已经发展了很多用来降低重金属元素的毒性，从废水中去除重金属元素的方法。目前有效去除溶液中重金属元素的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、共絮凝法、浮沫浮选法、膜过滤法、电化学处理法、溶液萃取法、电解法、化学氧化法、电化学方法和反渗透法等。化学沉淀法由于操作简单，投资少，用料经济，可以处理大规模废水而常用来处理含有高浓度的重金属废水。化学沉淀法是在含重金属的废水中加入沉淀剂，让重金属离子生成氢氧化物、硫化物等固体颗粒形式。这些固体颗粒若沉淀下来，分离沉淀物后将重金属离子从废水中去除。但这种方法获得的固体颗粒中有些颗粒的粒径小，无法沉淀下来，故达不到完全去除重金属离子的目的。故化学沉淀法处理后的废水需要结合其他的方法来进一步降低重金属离子浓度(即进行二级处理)。

以上所述除化学沉淀法以外的其他方法常常用来对化学沉淀法处理后的废水进行二级处理。这些方法各有其优点，但也存在各种各样的缺点，或者低效(满足不了大排放量的情况)，或者成本高，或者毒性泥浆多，或者单一使用时常常不能处理全部的重金属元素(即具有选择性)，或者操作条件严格，或者兼具多种以上缺点。因此，需要开发一种能去除废水中低浓度重金属氢氧化物固体颗粒的新方法，该方法成本低、操作简单、处理规模大、毒性泥浆少。

近年来发展了一种利用电力吸引原理的吸附法和电吸附法来处理化学沉淀法不能沉淀的细小固体颗粒。比较上述处理方法，在处理重金属细小固体颗粒时，吸附法具有更多的优势。因为吸附法几乎能处理所有的重金属，同时对染料等污染物也能快速处理，处理量大，简单，高效，且该方法成本较前述的方法相对要低。但是这些吸附法成本还是太高，吸附力不够。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种重金属细小沉淀物吸附装置。本发明成本低，能耗低，能重复利用，适合用化学共沉淀法去除沉淀物后二次处理细小重金属沉淀物。

本发明的技术方案是：本发明的重金属细小沉淀物吸附装置，包括有两个同样大小的圆柱体、支架、铜片、压紧装置、低温吸附池、高温脱附池，其中两个同样大小的圆柱体由TiO₂或SrTiO₃制备而成，圆柱体的高度小于圆柱体的直径，圆柱体的一端为平滑端，圆柱体的另一端为做出有纳米孔洞的孔洞端，两个圆柱体对称固定在导电性低的支架上，圆柱体的平滑端与支架相对，平滑端与支架之间夹有铜片，铜片同时连接两个圆柱体，圆柱体、支架、铜片用压紧装置固定，使圆柱体与导电材料为欧姆接触，且其中一个圆柱体的孔洞端放入低温吸附池中，该孔洞端为低温端；另一个圆柱体的孔洞端放入高温脱附池中，该孔洞端为高温端。

本发明通过调节高温池的温度可以调节吸附、脱附能力的大小，完全独立于吸附材料的影响。本发明成本低，能耗低，吸附材料能重复利用，被吸附的重金属能回收利用，适合用化学共沉淀法去除沉淀物后二次处理细小重金属沉淀物，是一种设计巧妙，方便实用的重金属细小沉淀物吸附装置。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明压紧装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的重金属细小沉淀物吸附装置，包括有两个同样大小的圆柱体1、支架4、铜片5、压紧装置6、低温吸附池7、高温脱附池8，其中两个同样大小的圆柱体1由TiO₂或SrTiO₃制备而成，圆柱体1的高度小于圆柱体的直径，圆柱体1的一端为平滑端2，圆柱体1的另一端为做出有纳米孔洞的孔洞端3，两个圆柱体1对称固定在导电性低的支架4上，圆柱体1的平滑端2与支架4相对，平滑端2与支架4之间夹有铜片5，铜片5同时连接两个圆柱体1，圆柱体1、支架4、铜片5用压紧装置6固定，使圆柱体1与导电材料为欧姆接触，且其中一个圆柱体1的孔洞端3放入低温吸附池7中，该孔洞端3为低温端；另一个圆柱体1的孔洞端3放入高温脱附池8中，该孔洞端3为高温端。本实施例中，上述圆柱体1的高度远小于圆柱体的直径。

本实施例中，上述支架4上装设有将吸附了重金属沉淀物转入高温脱附池8的转动装置9。

本实施例中，通过上述转动装置9上的轴承与支架4上的螺孔咬合来转动支架4。

上述支架4是导电性低的支架。本实施例中，支架4用导电性低的聚四氟乙烯材料制成。

本实施例中，若圆柱体1为N型半导体，则用来吸附重金属氢氧化物；若圆柱体1为P型半导体，则用来吸附重金属硫化物。

上述压紧装置6是一个U形结构，其结构示意图如图2所示，U形结构的一侧上设有螺孔，螺钉10穿过螺孔拧紧后将圆柱体1、支架4、铜片5卡紧在U形结构上。本实施例中，上述螺钉10是平头螺钉。

上述圆柱体1由TiO₂或SrTiO₃制备而成，制备方法如下：

将100nm-500nm颗粒尺寸的分析纯TiO₂或SrTiO₃粉末冷压成圆柱体后放置在同样直径的圆形刚玉板上，上盖同样直径的刚玉板，在马弗炉中1000℃-1400℃烧结0.5-2小时后，将其中一端用盐酸溶液腐蚀，再用去离子水洗净。本实施例中，上述冷压的压力是50MPa，时间是2分钟。上述圆柱体1上盖同样直径的10cm厚刚玉板；将其中一端用0.2-1M的盐酸溶液腐蚀10-60分钟，再用去离子水洗净。

本实施例中，分析纯TiO₂或SrTiO₃粉末的颗粒尺寸是100nm，在马弗炉中1000℃烧结0.5小时后，将其中一端用0.2M的盐酸溶液腐蚀10分钟，再用去离子水洗净。

实施例2：

本实施例中，分析纯TiO₂或SrTiO₃粉末的颗粒尺寸是500nm，在马弗炉中1400℃烧结2小时后，将其中一端用1M的盐酸溶液腐蚀60分钟，再用去离子水洗净。

实施例3：

本实施例中，分析纯TiO₂或SrTiO₃粉末的颗粒尺寸是300nm，在马弗炉中1300℃烧结1小时后，将其中一端用0.6M的盐酸溶液腐蚀30分钟，再用去离子水洗净。

本发明的使用方法是：把其中一个圆柱体1的孔洞端3放入低温吸附池7中，该孔洞端3为低温端；另一个圆柱体1的孔洞端3放入高温脱附池8中，高温脱附池8的第一次脱附为去离子水，第二次脱附为第一次脱附后的水，该孔洞端3为高温端。若圆柱体1为N型半导体，则用来吸附重金属氢氧化物。若圆柱体1为P型半导体，则用来吸附重金属硫化物。脱附时，采用转动装置9将吸附了重金属氢氧化物或者重金属硫化物转入高温脱附池8。此时原来的高温端进入低温端。静止一定时间后，原来的低温端变成高温端，脱附被吸附的金属沉淀物；原来的高温端变成低温池温度，吸附重金属沉淀物。转换低、高温端的吸附圆柱体，就能进行吸附、脱附循环。提高高温端温度，即可增加高温与低温端温度差，就可以增加吸附能力。用远高于平时脱附的温度，就可以更加干净地脱附被吸附的重金属沉淀物。因此通过调节高温池的温度可以调节吸附、脱附能力的大小，完全独立于吸附材料的影响。此装置成本低，能耗低，吸附材料能重复利用，重金属元素能回收利用，适合用化学共沉淀法去除沉淀物后二次处理细小重金属沉淀物。

Claims (9)

1.一种重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于包括有两个同样大小的圆柱体(1)、支架(4)、铜片(5)、压紧装置(6)、低温吸附池(7)、高温脱附池(8)，其中两个同样大小的圆柱体(1)由TiO₂或SrTiO₃制备而成，圆柱体(1)的高度小于圆柱体的直径，圆柱体(1)的一端为平滑端(2)，圆柱体(1)的另一端为做出有纳米孔洞的孔洞端(3)，两个圆柱体(1)对称固定在导电性低的支架(4)上，圆柱体(1)的平滑端(2)与支架(4)相对，平滑端(2)与支架(4)之间夹有铜片(5)，铜片(5)同时连接两个圆柱体(1)，圆柱体(1)、支架(4)、铜片(5)用压紧装置(6)固定，使圆柱体(1)与导电材料为欧姆接触，且其中一个圆柱体(1)的孔洞端(3)放入低温吸附池(7)中，该孔洞端(3)为低温端；另一个圆柱体(1)的孔洞端(3)放入高温脱附池(8)中，该孔洞端(3)为高温端；上述支架(4)上装设有将吸附了重金属细小沉淀物转入高温脱附池(8)的转动装置(9)。

2.根据权利要求1所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于上述圆柱体(1)的高度远小于圆柱体的直径。

3.根据权利要求1所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于上述支架(4)是导电性低的支架。

4.根据权利要求1所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于上述支架(4)用导电性低的聚四氟乙烯材料制成。

5.根据权利要求1所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于若圆柱体(1)的吸附材料为N型半导体，则用来吸附重金属氢氧化物；若圆柱体(1)的吸附材料为P型半导体，则用来吸附重金属硫化物。

6.根据权利要求1至5任一项所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于上述压紧装置(6)是一个U形结构，U形结构的一侧上设有螺孔，螺钉(10)穿过螺孔拧紧后将圆柱体(1)、支架(4)、铜片(5)卡紧在U形结构上。

7.根据权利要求6所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于上述圆柱体(1)由TiO₂或SrTiO₃制备而成，制备方法如下：

将100nm-500nm颗粒尺寸的分析纯TiO₂或SrTiO₃粉末冷压成圆柱体后放置在同样直径的圆形刚玉板上，上盖同样直径的刚玉板，在马弗炉中1000℃-1400℃烧结0.5-2小时后，将其中一端用盐酸溶液腐蚀，再用去离子水洗净。

8.根据权利要求7所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于上述冷压的压力是50MPa，时间是2分钟。

9.根据权利要求7所述的重金属细小沉淀物吸附装置，其特征在于上述圆柱体(1)上盖同样直径的10cm厚刚玉板；其中一端用0.2-1M的盐酸溶液腐蚀10-60分钟，再用去离子水洗净。

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