CN110773115A - 一种高效水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保领域，具体公开了一种高效水处理装置及其制备方法，包括储罐、动力装置和吸附模块，吸附模块的输入端通过管道与储罐的底部连通，吸附模块的输出端通过管道与储罐连通，在吸附模块的输入端或输出端还串联接入动力装置，动力装置能够驱动储罐内的液体流经吸附模块后再回到储罐内，吸附模块为装填有吸附剂的吸附柱，吸附剂能可逆地够吸附水中的酚类物质。本发明所述的高效水处理装置，结构简单，操作方便，性能稳定，对含酚废水具有较强的净化处理能力，并且吸附模块中使用的吸附剂可以反复再生使用。

Description

一种高效水处理装置
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及一种高效水处理装置。
背景技术
酚类化合物是重要的化工原料，也是化工、医药等领域重要的中间体。例如，在焦化、炼油、煤气生产和合成树脂等生产过程中都可能产生大量的含酚废水。酚类为原型质毒物,人体摄入一定量时,会引起蛋白质变性和凝固,可出现急性中毒症状。不仅如此，含酚废水对鱼类等水生生物的生存与繁殖和对农作物的生长也会造成严重的污染和危害。因此，开发制造可高效处理含酚废水的水处理装置具有非常重要的应用价值。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高效水处理装置及其制备方法。本发明所述的高效水处理装置，对含酚废水中的酚类物质具有较强的吸附能力，并且可以通过加热的方法对该高效水处理装置进行再生，经多次循环使用仍能保持吸附性能稳定；本发明所述的高效水处理装置，步骤简单，成本经济，具有较好的应用价值。
技术方案：为了达到上述目的，本发明提供一种高效水处理装置，包括储罐、动力装置和吸附模块，所述吸附模块的输入端通过管道与所述储罐的底部连通，所述吸附模块的输出端通过管道与所述储罐连通，在所述吸附模块的输入端或输出端还串联接入所述动力装置，所述动力装置能够驱动所述储罐内的液体流经吸附模块后再回到所述储罐内，所述吸附模块为装填有吸附剂的吸附柱，所述吸附剂能可逆地够吸附水中的酚类物质。使用时将含酚废水装入所述储罐中，由所述动力装置驱动含酚废水流经所述吸附模块，反复循环实现净化的效果。
优选地，上述的高效水处理装置，所述吸附模块竖直放置，所述吸附模块的输入端在上输出端在下。这样设置可以防止所述吸附模块内的吸附剂被水流和重力的共同作用下相互移动和碰撞，避免损坏吸附剂。
优选地，上述的高效水处理装置，在所述吸附模块的输入端串联接入所述动力装置。由于整个循环的压降主要在于所述吸附模块，因此动力装置应设于所述吸附模块的输入端。
优选地，上述的吸附模块的输入端和所述动力装置的输出端之间还串联设有压力表。设置压力表方便观察和掌握所述吸附模块输入端的压力，便于及时发现所述吸附模块的异常情况，避免因意外情况未及时发现而造成较大的损失。
优选地，上述的高效水处理装置，所述压力表和所述动力装置的输出端之间还设有流量计。设置流量计方便观察和掌握流量，便于及时发现可能的流量异常情况。
优选地，上述的高效水处理装置，所述流量计和所述动力装置的输出端之间还设有调节阀。通过调节阀可方便地调节所述吸附模块输入端的压力和流量。
优选地，上述的高效水处理装置，所述动力装置为离心泵。离心泵结构简单，维护方便，配合调节阀可实现对输出压力和流量的控制。
优选地，上述的高效水处理装置，所述储罐为密闭罐体，所述罐体上部设有可打开和盖合所述罐体的端盖。
优选地，上述的高效水处理装置，所述吸附模块中使用的吸附剂按照以下步骤制备得到：
S1：在常温下，将六水三氯化铁1份溶于去离子水150份中，再加入粉煤灰3份，搅拌70min；在氮气保护条件下，加入四水氯化亚铁1份，搅拌30min，升温至85℃后逐滴加入质量分数为25%的氨水溶液10mL，继续搅拌30min，过滤出固体后用去离子水洗涤3遍，烘干，研磨，得前驱体。
S2：将步骤S1中所得的前驱体置于管式炉中，通入氮气，流量为150mL/min，10min后，加热至523℃，保温1h，将氮气流量调整为80mL/min，混入体积分数为1%甲烷气体，维持5h，关闭甲烷气体，自然冷却至室温，关闭氮气，得固体粉末A。
S3：按重量计，将步骤S2所得的固体粉末A与氧化铝粉末3:7混合均匀，加入质量浓度为12.5%的硝酸溶液，硝酸溶液加入的质量为氧化铝粉末的25%，混合均匀后使用压片机在15MPa压力下压成高6mm，直径6mm的圆柱体，经460℃焙烧6h，得所述的吸附剂。
优选地，上述的高效水处理装置，所述粉煤灰为高铝粉煤灰，按重量计，三氧化二铝的含量为42%，二氧化硅的含量为50%，三氧化二铁的含量为6%，其它成分包括：氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机物。
上述的高效水处理装置，利用电厂排放的固体废物粉煤灰，通过负载铁和沉积碳两步加工和一步成形的步骤，得到对酚类物质具有较强吸附能力的颗粒状吸附剂，再将该颗粒状吸附剂装填成吸附柱。当储罐中的含酚废水由动力装置驱动经流经吸附柱时，部分酚类物质被吸收，实现净水的效果。当吸附剂吸附饱和时，通过加热处理即可实现再生，实现循环利用。加热处理时仅需调整几个阀门的开合状态，使得吸附模块与动力装置断开，再将高温气流引入吸附模块，吹扫脱附，即可完成吸附剂的再生。
有益效果：与现有技术相比，本发明所述的高效水处理装置，结构简单，操作方便，性能稳定，对含酚废水具有较强的净化处理能力，并且吸附模块中使用的吸附剂可以反复再生使用。
附图说明
图1为实施例1的高效水处理装置的结构示意图；
图2为实施例2的高效水处理装置的结构示意图；
图3为实施例2的高效水处理装置的净化性能测试结果；
图4为实施例2的高效水处理装置的复用性能测试结果。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1
一种高效水处理装置，如图1所示，包括储罐1、动力装置2和吸附模块3，所述吸附模块3的输入端通过管道与所述储罐1的底部连通，所述吸附模块3的输出端通过管道与所述储罐1连通，在所述吸附模块3的输入端或输出端还串联接入所述动力装置2，所述动力装置2能够驱动所述储罐1内的液体流经吸附模块3后再回到所述储罐1内，所述吸附模块3为装填有吸附剂的吸附柱，所述吸附剂能可逆地够吸附水中的酚类物质。
本实施例中，所述吸附模块3中使用的吸附剂按照以下步骤制备得到：
S1：在常温下，将六水三氯化铁1份溶于去离子水150份中，再加入粉煤灰3份，搅拌70min；在氮气保护条件下，加入四水氯化亚铁1份，搅拌30min，升温至85℃后逐滴加入质量分数为25%的氨水溶液10mL，继续搅拌30min，过滤出固体后用去离子水洗涤3遍，烘干，研磨，得前驱体；
S2：将步骤S1中所得的前驱体置于管式炉中，通入氮气，流量为150mL/min，10min后，加热至523℃，保温1h，将氮气流量调整为80mL/min，混入体积分数为1%甲烷气体，维持5h，关闭甲烷气体，自然冷却至室温，关闭氮气，得固体粉末A；
S3：按重量计，将步骤S2所得的固体粉末A与氧化铝粉末3:7混合均匀，加入质量浓度为12.5%的硝酸溶液，硝酸溶液加入的质量为氧化铝粉末的25%，混合均匀后使用压片机在15MPa压力下压成高6mm，直径6mm的圆柱体，经460℃焙烧6h，得所述的吸附剂。
其中，粉煤灰为高铝粉煤灰，按重量计，三氧化二铝的含量为42%，二氧化硅的含量为50%，三氧化二铁的含量为6%，其它成分包括：氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机物。
实施例2
一种高效水处理装置，如图2所示，包括储罐1、动力装置2和吸附模块3，所述吸附模块3的输入端通过管道与所述储罐1的底部连通，所述吸附模块3的输出端通过管道与所述储罐1连通，在所述吸附模块3的输入端或输出端还串联接入所述动力装置2，所述动力装置2能够驱动所述储罐1内的液体流经吸附模块3后再回到所述储罐1内，所述吸附模块3为装填有吸附剂的吸附柱，所述吸附剂能可逆地够吸附水中的酚类物质。
本实施例中，所述吸附模块3竖直放置，所述吸附模块3的输入端在上输出端在下。
本实施例中，在所述吸附模块3的输入端串联接入所述动力装置2。
本实施例中，所述吸附模块3的输入端和所述动力装置2的输出端之间还串联设有压力表4。
本实施例中，所述压力表4和所述动力装置2的输出端之间还设有流量计5。
本实施例中，所述流量计5和所述动力装置2的输出端之间还设有调节阀6。
本实施例中，所述动力装置2为离心泵。
本实施例中，所述储罐1为密闭罐体，所述罐体上部设有可打开和盖合所述罐体的端盖。
本实施例中，所述吸附模块3中使用的吸附剂按照以下步骤制备得到：
S1：在常温下，将六水三氯化铁1份溶于去离子水150份中，再加入粉煤灰3份，搅拌70min；在氮气保护条件下，加入四水氯化亚铁1份，搅拌30min，升温至85℃后逐滴加入质量分数为25%的氨水溶液10mL，继续搅拌30min，过滤出固体后用去离子水洗涤3遍，烘干，研磨，得前驱体；
S2：将步骤S1中所得的前驱体置于管式炉中，通入氮气，流量为150mL/min，10min后，加热至523℃，保温1h，将氮气流量调整为80mL/min，混入体积分数为1%甲烷气体，维持5h，关闭甲烷气体，自然冷却至室温，关闭氮气，得固体粉末A；
S3：按重量计，将步骤S2所得的固体粉末A与氧化铝粉末3:7混合均匀，加入质量浓度为12.5%的硝酸溶液，硝酸溶液加入的质量为氧化铝粉末的25%，混合均匀后使用压片机在15MPa压力下压成高6mm，直径6mm的圆柱体，经460℃焙烧6h，得所述的吸附剂。
其中，粉煤灰为高铝粉煤灰，按重量计，三氧化二铝的含量为42%，二氧化硅的含量为50%，三氧化二铁的含量为6%，其它成分包括：氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机物。
以下，对本实施例所述的高效水处理装置进行性能测试。在储罐1中加入500L的模拟含酚废水，其中苯酚浓度为50mg/L，对甲酚浓度为50mg/L。吸附模块3中装入的吸附剂的质量为20kg，调节含酚废水的流量为5L/min。每间隔一段时间对储罐1中的苯酚和对甲酚的浓度进行测试，并计算得到净化效率。
净化效率=100% ×( 1-处理后的浓度/初始浓度) 。
如图3所示，实施例2所述的高效水处理装置对模拟含酚废水中的苯酚和对甲酚溶液均表现出较强的吸附性能，约10h可以达到最佳的净化效果，苯酚和对甲酚的最佳净化效率分别为84%和81%。
处理完成后，对吸附剂进行再生。再生过程如下：关闭阀C和D，打开阀E和F，从入口A通入80℃的热空气从出口B流出并回收，通气的时间为6h；将气流的温度从80℃升高到350℃，再通6h，自然冷却，打开阀C和D，关闭阀E和F，完成再生。
将再生完成后，再次进行含酚废水净化性能测试，经多次循环，如图4，该高效水处理装置对含酚废水的处理效果保持稳定。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效水处理装置，其特征在于：包括储罐（1）、动力装置（2）和吸附模块（3），所述吸附模块（3）的输入端通过管道与所述储罐（1）的底部连通，所述吸附模块（3）的输出端通过管道与所述储罐（1）连通，在所述吸附模块（3）的输入端或输出端还串联接入所述动力装置（2），所述动力装置（2）能够驱动所述储罐（1）内的液体流经吸附模块（3）后再回到所述储罐（1）内，所述吸附模块（3）为装填有吸附剂的吸附柱，所述吸附剂能可逆地够吸附水中的酚类物质。
2.根据权利要求1所述的高效水处理装置，其特征在于：所述吸附模块（3）竖直放置，所述吸附模块（3）的输入端在上输出端在下。
3.根据权利要求1所述的高效水处理装置，其特征在于：在所述吸附模块（3）的输入端串联接入所述动力装置（2）。
4.根据权利要求3所述的高效水处理装置，其特征在于：所述吸附模块（3）的输入端和所述动力装置（2）的输出端之间还串联设有压力表（4）。
5.根据权利要求4所述的高效水处理装置，其特征在于：所述压力表（4）和所述动力装置（2）的输出端之间还设有流量计（5）。
6.根据权利要求5所述的高效水处理装置，其特征在于：所述流量计（5）和所述动力装置（2）的输出端之间还设有调节阀（6）。
7.根据权利要求6所述的高效水处理装置，其特征在于：所述动力装置（2）为离心泵。
8.根据权利要求7所述的高效水处理装置，其特征在于：所述储罐（1）为密闭罐体，所述罐体上部设有可打开和盖合所述罐体的端盖。
9.根据权利要求1-8任一项所述的高效水处理装置，其特征在于：所述吸附模块（3）中使用的吸附剂按照以下步骤制备得到：
S1：在常温下，将六水三氯化铁1份溶于去离子水150份中，再加入粉煤灰3份，搅拌70min；在氮气保护条件下，加入四水氯化亚铁1份，搅拌30min，升温至85℃后逐滴加入质量分数为25%的氨水溶液10mL，继续搅拌30min，过滤出固体后用去离子水洗涤3遍，烘干，研磨，得前驱体；
S2：将步骤S1中所得的前驱体置于管式炉中，通入氮气，流量为150mL/min，10min后，加热至523℃，保温1h，将氮气流量调整为80mL/min，混入体积分数为1%甲烷气体，维持5h，关闭甲烷气体，自然冷却至室温，关闭氮气，得固体粉末A；
S3：按重量计，将步骤S2所得的固体粉末A与氧化铝粉末3:7混合均匀，加入质量浓度为12.5%的硝酸溶液，硝酸溶液加入的质量为氧化铝粉末的25%，混合均匀后使用压片机在15MPa压力下压成高6mm，直径6mm的圆柱体，经460℃焙烧6h，得所述的吸附剂。
10.根据权利要求9所述的高效水处理装置，其特征在于：所述粉煤灰为高铝粉煤灰，按重量计，三氧化二铝的含量为42%，二氧化硅的含量为50%，三氧化二铁的含量为6%，其它成分包括：氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机物。
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