CN117843199B - 一种重金属污水的离心吸附处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种重金属污水的离心吸附处理设备，属于重金属污水处理领域，包括过滤装置过滤祛除重金属污水中的固体杂质；吸附组件连接在过滤装置之后并通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素以及通过电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质；离心装置连接在吸附组件之后并对经过吸附组件处理后的污水进行离心处理从污水中离心分离出重金属沉淀物；通过吸附组件采用离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素，并采用电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质，将重金属污水通过上述处理后形成沉淀与无机化合物水溶液的混合物，避免污水形成溶胶而避免降低污水流速，同时也利于将沉淀通过离心手段从污水中分离出来。

Description

一种重金属污水的离心吸附处理设备

技术领域

本发明涉及重金属污水处理技术领域，尤其涉及一种重金属污水的离心吸附处理设备。

背景技术

重金属污水指生产生活中产生的含有较多重金属元素，如含镉、镍、汞、锌、铜、铁、锌、镁等，的污废水，重金属污水也已经成为污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。

现有的用于分离污水中重金属离子的主要方法有电化学法、沉淀法、膜分离法和离心吸附法等，其中，离心吸附法是一种有效方便的方法，适用于工业中大量废水的处理。离心吸附法通过向废水中添加吸附剂或者絮凝剂，利用化学用剂对废水中的重金属离子进行吸附沉降后，通过离心手段祛除。中国CN115180749公开了一种重金属废水处理设备，包括沿竖向向下依次连接的进液机构、除沫机构、投药机构、吸附机构及离心式分离机构。

但上述通过化学用剂使废水中重金属离子吸附沉降后直接进行离心祛除的方式存在两个问题：其一，重金属污水通常还会含有大量的有机物质，重金属离子吸附沉降会在污水内形成大量的絮凝产物，导致有机物质及絮凝产物作为分散相能够均匀分散在液体水这一连续相内，造成污水转变为溶胶，不仅影响污水在吸附处理设备内的流速，也会对后续离心工序造成不良影响，可能造成污水内重金属离子吸附沉降产生的絮凝产物无法被完全离心祛除；其二，通过化学用剂使废水中重金属离子吸附沉降，会在污水中加入新的组分，可能造成二次污染，不利于重金属污水的处理。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种重金属污水的离心吸附处理设备，用于解决重金属污水含有大量的有机物质，重金属离子吸附沉降会在污水内形成大量的絮凝产物，导致有机物质及絮凝产物作为分散相能够均匀分散在液体水这一连续相内，造成污水转变为溶胶，降低污水流速以及造成絮凝产物无法被完全离心祛除的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种重金属污水的离心吸附处理设备，包括过滤装置，过滤祛除重金属污水中的固体杂质；吸附组件，连接在过滤装置之后并通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素以及通过电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质；离心装置，连接在吸附组件之后并对经过吸附组件处理后的污水进行离心处理以从污水中离心分离出重金属沉淀。

在以上技术方案的基础上，优选的，吸附组件包括壳体，上下两端分别设置有进口及出口；若干吸附单元，上下间隔布设在壳体内；第一电极组件，能够通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素并形成沉淀物吸附在第一电极组件上；第二电极组件，能够通过电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质；氧化剂储罐，设置在壳体外且内部储存有双氧水；其中，吸附单元内沿上下方向分隔开设有至少一个第一通道和至少一个第二通道，第一通道及第二通道交替设置，第一通道上下两端分别与壳体内部相连通，吸附单元侧壁还设置有进液口及出液口，进液口及出液口分别穿过壳体与第二通道的两侧相连通；吸附单元内还沿上下方向间隔开设有若干通孔，各通孔的两端沿第一通道或者第二通道延伸方向的垂直方向延伸，各通孔的两端分别与第一通道及第二通道相连通；第一电极组件设置在第一通道内，流经过滤装置的重金属污水从进口进入壳体内并经过各第一通道后最终从出口输出至离心装置，第一电极组件与重金属污水接触并通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素并形成沉淀物吸附在第一电极组件上；第二电极组件设置在第二通道内，氧化剂储罐内的双氧水从进液口进入第二通道内并从出液口排出，第二电极组件与双氧水接触并发生电解催化反应产生羟基自由基，羟基自由基通过通孔进入第一通道内并与重金属污水内的有机杂质发生氧化反应以祛除有机杂质。

更进一步优选的，第一通道内壁面上开设有若干微沟槽，各微沟槽两端沿上下方向延伸，若干微沟槽沿第一通道延伸方向的垂直方向布设，各通孔与微沟槽相连通；第二电极组件与双氧水接触并发生电解催化反应还产生氢气，氢气为气泡并通过通孔喷射进入第一通道内，气泡与微沟槽形成减阻微结构并降低重金属污水流经第一通道的阻力。

更进一步优选的，第一电极组件包括第一电源、若干第一正极片及若干第一负极片；第一通道内壁位于相邻微沟槽之间的部分间隔形成若干突出部；第一电源设置在壳体外并供电；若干第一正极片分别设置在各突出部的表面上，若干第一正极片依次串联并电性连接第一电源的正极；若干第一负极片分别设置在各微沟槽底面，若干第一负极片依次串联并电性连接第一电源的负极；第二电极组件包括第二电源、若干第二正极片及若干第二负极片；第二电源设置在壳体外并供电；若干第二正极片及若干第二负极片均设置在第二通道内，若干第二正极片及若干第二负极片沿第二通道延伸方向的垂直方向交替设置，各第二正极片及各第二负极片均一一对应的设置在各微沟槽所在位置的背面；若干第二正极片依次串联并电性连接第二电源的正极，若干第二负极片依次串联并电性连接第二电源的负极。

更进一步优选的，第一通道的两个相对的内壁面上的微沟槽均错位设置，使各第一正极片一一对应的对准各第一负极片。

更进一步优选的，吸附单元包括若干板单元，若干板单元间隔设置在壳体并围成第一通道及第二通道，板单元朝向第一通道内的表面上开设微沟槽，板单元朝向第二通道的表面上开设通孔，两个板单元之间夹紧若干第二正极片及若干第二负极片。

更进一步优选的，板单元包括第一基体，外表面上并行开设有若干微沟槽且内部开设有通孔；第二基体，敷设在第一基体外表面位于各微沟槽以外的部分上并间隔形成若干突出部。

更进一步优选的，板单元的制作方法包括以下步骤，步骤一，采用相同的基材通过增材制造技术获得板状的第一基体及第二基体，此时通孔朝向第二基体的端部为封闭状态，在第一基体上表面通过超精密加工技术加工并挖去部分第一基体，加工获得若干沟槽区域，各沟槽区域的宽度小于微沟槽的宽度且不与通孔相连通；步骤二，在第一基体上的沟槽区域内填入第一负极片的基材并通过激光进行熔覆烧结，使用机械粗化处理第一负极片的基材表面及第二基体下表面，再将第一基体及第一负极片的基材同时与第二基体下表面之间用激光进行熔覆烧结；步骤三，在第二基体的上表面敷设第一正极片的基材并通过激光进行熔覆烧结，在第二基体上表面位于原沟槽区域的位置通过超精密加工技术进行加工并挖空部分第二基体及部分第一正极片的基材以及挖去部分第一基体及部分第一负极片的基材，加工获得若干微沟槽，微沟槽的深度小于沟槽区域的深度，并保留部分第一负极片的基材使其在微沟槽内形成第一负极片，并使微沟槽与通孔相连通。

更进一步优选的，各通孔与微沟槽的连通部位为微沟槽底面边缘夹角部位。

更进一步优选的，第一通道内的相对两个内壁面上的突出部表面的间距为1cm-2cm。

本发明的一种重金属污水的离心吸附处理设备相对于现有技术具有以下有益效果：

（1）本发明通过吸附组件采用离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素，并采用电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质，将重金属污水通过上述处理后形成重金属沉淀与无机化合物水溶液的混合物，避免污水形成溶胶而避免降低污水流速，同时也利于将重金属沉淀通过离心手段从污水中分离出来。

（2）本发明中围成吸附单元的板单元通过板状的上下基体叠加组成，通过两次加工并在加工间隔时在沟槽区域内填入电极片的基材，从而能够通过难度较低且工序步骤较短的加工流程获得结构较为复杂的板单元，实现了本发明吸附组件的批量制造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的离心吸附处理设备的连接结构示意图；

图2为本发明的吸附组件的径向断面图；

图3为本发明的图2中A处的放大图；

图4为本发明的第一电极组件的连接结构示意图；

图5为本发明的第二电极组件的连接结构示意图；

图6为本发明的板单元的部分立体图；

图7为本发明的板单元的制作方法示意图。

图中：1、过滤装置；2、吸附组件；21、壳体；211、进口；212、出口；22、吸附单元；221、进液口；222、出液口；223、突出部；224、板单元；2241、第一基体；2242、第二基体；23、第一电极组件；231、第一电源；232、第一正极片；233、第一负极片；24、第二电极组件；241、第二电源；242、第二正极片；243、第二负极片；201、第一通道；202、第二通道；203、通孔；204、微沟槽；3、离心装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种重金属污水的离心吸附处理设备，包括过滤装置1、吸附组件2及离心装置3。

其中，过滤装置1过滤祛除重金属污水中的固体杂质，其作用是避免在对重金属污水进行吸附时，其内的固体杂质会影响吸附效果。过滤装置1可以采用常规的多种过滤手段，例如滤网、超滤膜等，由于本案并不涉及对于过滤原理及设备的改进，因此并未详细描述过滤装置1的结构及工作原理。

吸附组件2连接在过滤装置1之后并通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素以及通过电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质。离子吸附（ionabsorption）指固体吸附剂在强电解质中对溶质离子的吸附，本实施例采用的是离子交换吸附技术，其原理是通过固体吸附剂从电解质溶液中吸附某种离子的同时，将吸附剂表面上的同号离子等电量的置换到溶液中去的过程，从而能够大幅降低污水中重金属元素的含量以实现吸附重金属元素的目的；固体吸附剂上的重金属元素则通过螯合反应或者络合反应等方式形成含有重金属元素的沉淀物，并随污水输送至离心装置3。具体来说，本实施例以单质铁作为阳极，以碳材料，优选为碳化铁，作为阴极，碳化铁和单质铁之间会存在着很大的氧化还原电势差，通过向单质铁阳极及碳材料阴极两端施加直流电压，能够在两极之间形成稳定的电场，从而使流经两极之间的污水中的重金属离子和其他无机盐离子以电泳、电渗流或电迁移的方式向电极移动，从而在两极之间形成电解反应体系；在该电解反应体系中，污水中金属活泼性排在铁之后的重金属元素会与铁元素发生置换反应，从而对重金属元素实现吸附祛除作用，其具体反应为：nFe+2Mⁿ⁺＝nFe²⁺+2M；同时，对于某些高价态的重金属离子，当其氧化性较强时，该重金属离子或化合物也会与铁离子或者电解反应产生的亚铁离子发生氧化还原反应，而使高价态重金属离子被还原呈低价态；再同时，铁单质上发生的电化学反应会产生大量的亚铁离子，亚铁离子在有氧或碱性条件下，会生成大量的Fe(OH)²⁺、Fe(OH)₂ ⁺等络合离子，络合离子会与阳极上被吸附的重金属离子通过络合反应产生不溶于污水的沉淀物，从而将重金属元素从污水中分离出来以便后续进行离心处理。

电解催化氧化技术是将电作为催化剂，以双氧水、氧气、臭氧等作为氧化剂而进行的氧化反应，通过氧化反应能够有效祛除污水中的有机杂质，从而避免有机杂质含量较高时，会使污水形成溶胶并降低污水流速造成吸附设备堵塞的问题。具体来说，通过在阳极及阴极上施加电压对双氧水进行电解反应，反应式为：

阴极反应为，H₂O₂+ e →·HO + OH^-；

阳极反应为，H₂O₂– e →·HO+1/2 O₂+H⁺，电解催化氧化体系中以阳极反应为主。通过电催化氧化体系中产生的羟基自由基·HO，几乎不存在选择性，对几乎所有的有机物均能进行氧化反应，其高级氧化的效果稳定，不会随水中的残留有机物的变化而变化，因此能够有效的祛除污水中的有机杂质，避免污水形成溶胶。

离心装置3连接在吸附组件2之后并对经过吸附组件2处理后的污水进行离心处理以从污水中离心分离出重金属沉淀物。离心装置3通常为离心机。

在图2所示的一优选实施例中，具体来说，吸附组件2包括壳体21、吸附单元22、第一电极组件23、第二电极组件24及氧化剂储罐。

其中，壳体21上下两端分别设置有进口211及出口212。

若干吸附单元22上下间隔布设在壳体21内，本实施例优选各吸附单元22的长度均较短，能够避免污水在吸附单元22需要经过较长的流经路径而容易对吸附单元22造成堵塞的问题；同时，壳体21内布设多个吸附单元22，使污水能够途径多个吸附单元22收到处理，从而保证了对重金属元素的吸附效果。吸附单元22内沿上下方向分隔开设有至少一个第一通道201和至少一个第二通道202，第一通道201及第二通道202交替设置，第一通道201上下两端分别与壳体21内部相连通，第一通道201内流经污水进行离子交换吸附反应。

吸附单元22侧壁还设置有进液口221及出液口222，进液口221及出液口222分别穿过壳体21与第二通道202的两侧相连通，第二通道202内流经作为氧化剂的双氧水；吸附单元22内还沿上下方向间隔开设有若干通孔203，各通孔203的两端沿第一通道201或者第二通道202延伸方向的垂直方向延伸，各通孔203的两端分别与第一通道201及第二通道202相连通。

氧化剂储罐设置在壳体21外且内部储存有双氧水。采用双氧水是因为电解催化氧化体系中双氧水利用率能够在90%以上，且双氧水的成本低廉，且反应产物较为安全无污染。

第一电极组件23能够通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素并形成沉淀物吸附在第一电极组件23上，其原理上述内容已经做了详细的阐述。第一电极组件23设置在第一通道201内，流经过滤装置1的重金属污水从进口211进入壳体21内并经过各第一通道201后最终从出口212输出至离心装置3，第一电极组件23与重金属污水接触并通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素吸附在第一电极组件23上。

第二电极组件24能够通过电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质，其原理上述内容也已经做了详细的阐述。第二电极组件24设置在第二通道202内，氧化剂储罐内的双氧水从进液口221进入第二通道202内并从出液口222排出，第二电极组件24与双氧水接触并发生电解催化反应产生羟基自由基·HO，羟基自由基·HO通过通孔203进入第一通道201内并与重金属污水内的有机杂质发生氧化反应以祛除有机杂质。通过第一通道201与第二通道202分别流经污水及双氧水，能够隔离开污水及双氧水避免相互影响，又能够保证第二通道202反应产生的羟基自由基·HO能够通过通孔203进入到第一通道201内参与反应。

但在上述实施例中仍然存在第一通道201容易发生堵塞的问题，其原因在于，为了保证离子交换吸附反应的效果，第一电极组件23的阳极与阴极之间的间距需要较小，从而能够对流经阳极与阴极之间的污水中的重金属离子进行充分反应；但一方面反应会产生络合沉淀物，而可能造成第一通道201堵塞，另一方面第一通道201宽度较窄也会影响污水流速而进一步加剧了第一通道201发生堵塞的风险。

在图3所示的一优选实施例中，为了解决第一通道201可能发生堵塞的问题，不仅需要能够在拓宽第一通道201的同时还能保证离子交换吸附反应的效果，而且还需要避免产生的络合沉淀物迟滞污水的流速或者堵塞第一通道201，因此本实施例中第一通道201内壁面上开设有若干微沟槽204，各微沟槽204两端沿上下方向延伸，若干微沟槽204沿第一通道201延伸方向的垂直方向布设，各通孔203与微沟槽204相连通。通过在第一通道201的两个相对内壁面上开设微沟槽204，变相的拓宽了第一通道201的断面宽度。

微纳结构通常是指尺寸在100nm以下的微小结构，也就是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装一种新的体系。它包括一维的、二维的、三维的体系，这些物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造超原子、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞；微纳结构通常具有超疏水性能以及减阻减摩性能。沟槽微结构是特征尺寸在1~100微米量级、具有特定功能的微小拓扑形状，如微沟槽阵列、微坑阵列、微金字塔阵列结构等；这些微结构通常分布于10~1000毫米量级的跨尺度机械表面上，能够改变零件表面摩擦、润滑、粘附、耐磨性及流体力学性能等物理特性，从而显著提高机械产品和功能零部件的功能特性；微沟槽204是微纳结构减阻技术的其中一种具体表现形式，是表面减阻技术领域的专有名词。

第二电极组件24与双氧水接触并发生电解催化反应还产生氢气，氢气为气泡并通过通孔203喷射进入第一通道201内，气泡与微沟槽204形成减阻微结构并降低重金属污水流经第一通道201的阻力。通过气泡与微沟槽204形成减阻微结构，能够大幅降低污水流经第一通道201时受到的表面接触阻力，即使污水为溶胶，该减阻微结构也能够大幅减弱污水的流阻；同时通过通孔203喷射出的氢气会对进入微沟槽204内的络合沉淀物持续不断的产生间歇性的喷射冲击力，使其络合沉淀物脱离微沟槽204，或者使络合沉淀物从第一通道201的内壁面上脱离附着状态而能够随污水流出。

在图4及图5所示的一优选实施例中，第一电极组件23包括第一电源231、若干第一正极片232及若干第一负极片233；第二电极组件24包括第二电源241、若干第二正极片242及若干第二负极片243。

其中，第一通道201内壁位于相邻微沟槽204之间的部分间隔形成若干突出部223。

第一电源231及第二电源241设置在壳体21外并供电。第一电源231及第二电源241均为直流电源。

若干第一正极片232分别设置在各突出部223的表面上，若干第一正极片232依次串联并电性连接第一电源231的正极。第一正极片232的基材为铁单质。

若干第一负极片233分别设置在各微沟槽204底面，若干第一负极片233依次串联并电性连接第一电源231的负极。第一负极片233的基材为碳材料，优选为碳化铁。

若干第二正极片242及若干第二负极片243均设置在第二通道202内，第二正极片242及第二负极片243的基材通常采用耐腐蚀、高催化活性的电极材料制成，如铂、钌铱合金等；若干第二正极片242及若干第二负极片243沿第二通道202延伸方向的垂直方向交替设置，各第二正极片242及各第二负极片243均一一对应的设置在各微沟槽204所在位置的背面；同时，为了使双氧水能够在第二通道202进行流动，第二正极片242及各第二负极片243需要错位设置，使第二通道202形成蛇行腔道，蛇行腔道的两端分别连通进液口221和出液口222；若干第二正极片242依次串联并电性连接第二电源241的正极，若干第二负极片243依次串联并电性连接第二电源241的负极。

在图2所示的一优选实施例中，当在第一通道201表面开设微沟槽204能够变相拓宽第一通道201的断面宽度时，还需要能够保证第一电极组件23的离子交换吸附反应效果，因此第一通道201的两个相对的内壁面上的微沟槽204均错位设置，使各第一正极片232一一对应的对准各第一负极片233，从而沿第一通道201的断面长度方向形成若干个电解反应体系，保证流经第一通道201的断面的污水都能够进行反应。

在图6所示的一优选实施例中，具体来说，为了实现吸附单元22的批量生产，吸附单元22可以由若干形状相同的板单元224组合而成。

其中，若干板单元224间隔设置在壳体21并围成第一通道201及第二通道202，板单元224朝向第一通道201内的表面上开设微沟槽204，板单元224朝向第二通道202的表面上开设通孔203，两个板单元224之间夹紧若干第二正极片242及若干第二负极片243。由于组成吸附单元22的各板单元224均为相同形状大小，其通过不同的安装位置及连接关系组成吸附单元22，因此当实现板单元224的批量生产，也就能够实现吸附单元22的批量生产。

在图6所示的一优选实施例中，为了实现板单元224的批量生产，板单元224包括第一基体2241及第二基体2242。

其中，第一基体2241外表面上并行开设有若干微沟槽204且内部开设有通孔203。

第二基体2242敷设在第一基体2241外表面位于各微沟槽204以外的部分上并间隔形成若干突出部223。第一基体2241及第二基体2242的材料通常选用聚酰亚胺（PI）、聚四氟乙烯（PTFE）等材料，其具备高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等特点，也是优良的绝缘材料，因此能够在其上设置第一电极组件23或者第二电极组件24，并避免发生短路的情况。

在图7所示的一优选实施例中，具体来说，板单元224的制作方法包括以下步骤。

步骤一，采用相同的基材通过增材制造技术获得板状的第一基体2241及第二基体2242，此时通孔203朝向第二基体2242的端部为封闭状态，在第一基体2241上表面通过超精密加工技术加工并挖去部分第一基体2241，加工获得若干沟槽区域，此时基本确定了后续加工微沟槽204时的加工位置；由于后续需要在该沟槽区域填入第一负极片233的基材，为了防止第一负极片233的基材进入通孔203内，此时加工出的各沟槽区域的宽度需要小于微沟槽204的实际宽度，从而避免沟槽区域与通孔203相连通。

步骤二，在第一基体2241上的沟槽区域内填入第一负极片233的基材并通过激光进行熔覆烧结，使用机械粗化处理第一负极片233的基材表面及第二基体2242下表面，再将第一基体2241及第一负极片233的基材同时与第二基体2242下表面之间用激光进行熔覆烧结。此时第二基体2242、第一基体2241及第一负极片233的基材形成三明治夹层结构。

步骤三，在第二基体2242的上表面敷设第一负极片233的基材并通过激光进行熔覆烧结，在第二基体2242上表面位于原沟槽区域的位置通过超精密加工技术进行加工并挖空部分第二基体2242及部分第一负极片233的基材以及挖去部分第一基体2241及部分第一正极片232的基材，加工获得若干微沟槽204；由于此时需要使微沟槽204与通孔203相连通，因此本次加工时的宽度为微沟槽204的正常宽度，从而使微沟槽204与通孔203相连通；同时又由于需要保留部分第一正极片232的基材使其在微沟槽204内形成第一正极片232，因此本次加工深度挖出的微沟槽204的深度小于原沟槽区域的深度。

上述方法通过两次加工就能够获得具有沟槽微结构且微沟槽204与通孔203相连通的板单元224，同时还在板单元224上布设好第一正极片232及第一负极片233以便后续连接为第一电极组件23，因此具有加工难度较低且工序流程较短的优点。

在图3所示的一优选实施例中，各通孔203与微沟槽204的连通部位为微沟槽204底面边缘夹角部位，使通孔203与微沟槽204的连通部位避开第一负极片233，同时还能够对吹除沉淀在微沟槽204的角落的沉淀物。

在图3所示的一优选实施例中，为了保证离子交换吸附反应的效果，第一电极组件23的阳极与阴极之间的间距需要较小，第一通道201内的相对两个内壁面上的突出部223表面的间距为1cm-2cm，从而能够对流经第一电极组件23阳极与阴极之间的污水中的重金属离子进行充分反应。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于，包括：

过滤装置（1），过滤祛除重金属污水中的固体杂质；

吸附组件（2），连接在过滤装置（1）之后并通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素以及通过电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质；

离心装置（3），连接在吸附组件（2）之后并对经过吸附组件（2）处理后的污水进行离心处理以从污水中离心分离出重金属沉淀物；

所述吸附组件（2）包括，

壳体（21），上下两端分别设置有进口（211）及出口（212）；

若干吸附单元（22），上下间隔布设在所述壳体（21）内；

第一电极组件（23），能够通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素并形成沉淀物吸附在第一电极组件（23）上；

第二电极组件（24），能够通过电解催化氧化手段祛除重金属污水中的有机杂质；

氧化剂储罐，设置在壳体（21）外且内部储存有双氧水；

其中，所述吸附单元（22）内沿上下方向分隔开设有至少一个第一通道（201）和至少一个第二通道（202），所述第一通道（201）及第二通道（202）交替设置，所述第一通道（201）上下两端分别与壳体（21）内部相连通，所述吸附单元（22）侧壁还设置有进液口（221）及出液口（222），所述进液口（221）及出液口（222）分别穿过壳体（21）与第二通道（202）的两侧相连通；

所述吸附单元（22）内还沿上下方向间隔开设有若干通孔（203），各所述通孔（203）的两端沿第一通道（201）或者第二通道（202）延伸方向的垂直方向延伸，各所述通孔（203）的两端分别与第一通道（201）及第二通道（202）相连通；

所述第一电极组件（23）设置在第一通道（201）内，流经所述过滤装置（1）的重金属污水从进口（211）进入壳体（21）内并经过各第一通道（201）后最终从出口（212）输出至离心装置（3），所述第一电极组件（23）与重金属污水接触并通过离子交换吸附手段从重金属污水中吸附出重金属元素并形成沉淀物吸附在第一电极组件（23）上；

所述第二电极组件（24）设置在第二通道（202）内，所述氧化剂储罐内的双氧水从进液口（221）进入第二通道（202）内并从出液口（222）排出，所述第二电极组件（24）与双氧水接触并发生电解催化反应产生羟基自由基，羟基自由基通过所述通孔（203）进入第一通道（201）内并与重金属污水内的有机杂质发生氧化反应以祛除有机杂质；

所述第一通道（201）内壁面上开设有若干微沟槽（204），各所述微沟槽（204）两端沿上下方向延伸，若干所述微沟槽（204）沿第一通道（201）延伸方向的垂直方向布设，各所述通孔（203）与微沟槽（204）相连通；

所述第二电极组件（24）与双氧水接触并发生电解催化反应还产生氢气，氢气为气泡并通过通孔（203）喷射进入第一通道（201）内，所述气泡与微沟槽（204）形成减阻微结构并降低重金属污水流经第一通道（201）的阻力。

2.根据权利要求1所述的一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于：所述第一电极组件（23）包括第一电源（231）、若干第一正极片（232）及若干第一负极片（233）；

所述第一通道（201）内壁位于相邻微沟槽（204）之间的部分间隔形成若干突出部（223）；

所述第一电源（231）设置在壳体（21）外并供电；

若干所述第一正极片（232）分别设置在各突出部（223）的表面上，若干所述第一正极片（232）依次串联并电性连接第一电源（231）的正极；

若干所述第一负极片（233）分别设置在各微沟槽（204）底面，若干所述第一负极片（233）依次串联并电性连接第一电源（231）的负极；

所述第二电极组件（24）包括第二电源（241）、若干第二正极片（242）及若干第二负极片（243）；

所述第二电源（241）设置在壳体（21）外并供电；

若干第二正极片（242）及若干第二负极片（243）均设置在第二通道（202）内，若干第二正极片（242）及若干第二负极片（243）沿第二通道（202）延伸方向的垂直方向交替设置，各第二正极片（242）及各第二负极片（243）均一一对应的设置在各微沟槽（204）所在位置的背面；若干所述第二正极片（242）依次串联并电性连接第二电源（241）的正极，若干所述第二负极片（243）依次串联并电性连接第二电源（241）的负极。

3.根据权利要求2所述的一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于：所述第一通道（201）的两个相对的内壁面上的微沟槽（204）均错位设置，使各第一正极片（232）一一对应的对准各第一负极片（233）。

4.根据权利要求2所述的一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于：所述吸附单元（22）包括若干板单元（224），

若干所述板单元（224）间隔设置在壳体（21）并围成第一通道（201）及第二通道（202），所述板单元（224）朝向第一通道（201）内的表面上开设微沟槽（204），所述板单元（224）朝向第二通道（202）的表面上开设通孔（203），两个所述板单元（224）之间夹紧若干第二正极片（242）及若干第二负极片（243）。

5.根据权利要求4所述的一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于：所述板单元（224）包括，

第一基体（2241），外表面上并行开设有若干微沟槽（204）且内部开设有通孔（203）；

第二基体（2242），敷设在所述第一基体（2241）外表面位于各微沟槽（204）以外的部分上并间隔形成若干突出部（223）。

6.根据权利要求5所述的一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于：所述板单元（224）的制作方法包括以下步骤，

步骤一，采用相同的基材通过增材制造技术获得板状的第一基体（2241）及第二基体（2242），此时通孔（203）朝向第二基体（2242）的端部为封闭状态，在所述第一基体（2241）上表面通过超精密加工技术加工并挖去部分第一基体（2241），加工获得若干沟槽区域，各所述沟槽区域的宽度小于微沟槽（204）的宽度且不与通孔（203）相连通；

步骤二，在所述第一基体（2241）上的沟槽区域内填入第一负极片（233）的基材并通过激光进行熔覆烧结，使用机械粗化处理所述第一负极片（233）的基材表面及第二基体（2242）下表面，再将所述第一基体（2241）及第一负极片（233）的基材同时与第二基体（2242）下表面之间用激光进行熔覆烧结；

步骤三，在所述第二基体（2242）的上表面敷设第一正极片（232）的基材并通过激光进行熔覆烧结，在所述第二基体（2242）上表面位于原沟槽区域的位置通过超精密加工技术进行加工并挖空部分第二基体（2242）及部分第一正极片（232）的基材以及挖去部分第一基体（2241）及部分第一负极片（233）的基材，加工获得若干微沟槽（204），所述微沟槽（204）的深度小于沟槽区域的深度，并保留部分第一负极片（233）的基材使其在微沟槽（204）内形成第一负极片（233），并使微沟槽（204）与通孔（203）相连通。

7.根据权利要求1所述的一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于：各所述通孔（203）与微沟槽（204）的连通部位为微沟槽（204）底面边缘夹角部位。

8.根据权利要求2所述的一种重金属污水的离心吸附处理设备，其特征在于：所述第一通道（201）内的相对两个内壁面上的突出部（223）表面的间距为1cm-2cm。