CN210140460U - 一种浓缩含磷废水的电容去离子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，主要由直流电源、CDI单元、蠕动泵和水池构成；所述蠕动泵的入口与水池相连，出口连接CDI单元；所述CDI单元两侧设置有直流电源；所述CDI单元的核心为以隔网为中心，两侧对称设置有电吸附材料和集流体；所述CDI单元的核心外侧通过有机玻璃板固定连接，所述有机玻璃板上设置有连接管。本实用新型能经济有效地实现含磷废水的浓缩，为磷资源的回收提供基础，具有重要的应用价值。

Description

一种浓缩含磷废水的电容去离子装置

技术领域

本实用新型涉及电容去离子及废水处理领域，具体涉及一种浓缩含磷废水的电容去离子装置。

背景技术

磷是构成一切生命的基本元素，是所有生物生长所必需的营养元素。但磷矿石的快速开采与消耗已造成了磷资源衰竭的危机，使得磷成为人类发展的限制因素之一。在磷矿资源面临危机的同时，通过污水向自然水体排放的有机磷和无机磷与日俱增，造成地表水环境质量的严重恶化。基于磷元素特殊的物理和化学性质，一旦进入水体自发完成从水域到陆域的转移几乎是不可实现的，因此需开发出经济有效的能同时实现废水处理及磷回收的方法。

现有磷回收方法大多需要较高的初始磷酸盐浓度，而目前污水处理厂进出水中所含磷酸盐的浓度通常较低，容易造成回收困难。针对这一问题，考虑将含磷废水通过电容去离子(Capacitive Deionization，CDI)技术浓缩，以便提高磷回收率。电容去离子，是一种基于双电层电容理论的技术，其基本原理是在电极上施加低电压后，溶液中阳离子、阴离子吸附于电极表面形成双电层，从而达到脱盐或净化的目的。一旦反接电极，吸附在电极表面的离子就会从电极表面脱落到本体溶液中，溶液中的浓度升高，从而完成反向脱附和浓缩的目的。相比于其他电化学水处理过程，如反渗透(Reverse Osmosis，RO)、电渗析(Electrodialysis，ED)，电容去离子技术最大的特点就是高效节能，通过电极的反接，能够将盐离子有效地脱附下来，实现电极的再生并能获得浓水，同时相较于传统膜技术，也无需高压泵和昂贵的膜材料投入，所以具有很大的应用潜力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，以期获取含磷浓水为后续更好地进行磷回收提供基础。

本实用新型针对以上提到的问题，采用以下技术方案实现的：一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，以碳材料为电吸附材料，钛网为集流体，无纺布材料为隔网以及直流电源构建电容去离子装置，CDI单元的尺寸为7cm×3cm×7cm。

一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，主要由直流电源、CDI单元、蠕动泵和水池构成；所述蠕动泵的入口与水池相连，出口连接CDI单元；所述CDI单元两侧设置有直流电源；所述CDI单元的核心为以隔网为中心，两侧对称设置有电吸附材料和集流体；所述CDI单元的核心外侧通过有机玻璃板固定连接，所述有机玻璃板上设置有连接管。

优选的，所述电吸附材料优选碳材料。

优选的，所述集流体优选钛网。

优选的，所述隔网优选无纺布材料。

优选的，尺寸为7cm×3cm×7cm。

优选的，所述直流电源电压优选为1.2V。

工作原理：调节直流电源电压，在直流电场的作用下，当含磷废水溶液通过电容去离子组件的电极之间的流通通道时，水中阴阳离子向极性相反的电极作定向移动并吸附在电极上。当电极上吸附的离子达到饱和时，通过电极上外接电源的电势反向使电极上吸附的磷酸根离子在反向电场的作用下从电容电极上解吸，将获得的含磷浓水反复浓缩，从而得到不同浓度的含磷浓水。

有益效果

1、电容去离子过程中只需要使用直流电，而将电极短路或者反极就可实现电极的循环再生，不需要使用大量的酸碱对电极进行清洗，因此不会产生二次污染物，对环境非常友好。

2、本实用新型无需高压泵和昂贵的膜材料投入，所以具有很大的应用潜力。

3、本实用新型装置结构简单、能耗低、运行费用低。

4、本实用新型能经济有效地实现含磷废水的浓缩，为磷资源的回收提供基础，具有重要的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的CDI系统和CDI单元：

(a)CDI系统；

(b)CDI单元的爆炸图。

附图标记：1为直流电源，2为CDI单元，3为蠕动泵，4为水池，5、6、12、13为有机玻璃板，7、11为钛网，8、10为电吸附材料，9为隔网，14为连接管。

具体实施方式

以下结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

如图1(a)所示，本实用新型一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，主要由直流电源1、CDI单元2、蠕动泵3和水池4构成；所述蠕动泵3的入口与水池4相连，出口连接CDI单元2；所述CDI单元2两侧设置有直流电源1。如图1(b)所示，所述CDI单元2的核心为以隔网9为中心，一侧设置有电吸附材料8和集流体7，另一侧对称设置有电吸附材料10和集流体11。所述CDI单元2的核心外侧通过有机玻璃板固定连接，与电吸附材料8和集流体7的一侧通过有机玻璃板6、5固定，且有机玻璃板5上设置有连接管14；与电吸附材料10和集流体11的一侧通过有机玻璃板12、13固定，且有机玻璃13上设置有连接管14。有机玻璃6内设置有电吸附材料8和集流体7；有机玻璃12内设置有电吸附材料10和集流体11。所述电吸附材料8、10优选碳材料，所述集流体7、11优选钛网，所述隔网9优选无纺布材料，所述直流电源1电压优选为1.2V。

实施例1

(1)构建电容去离子装置：以碳材料为电吸附材料，钛网为集流体，无纺布材料为隔网以及直流电源构建电容去离子装置，CDI单元的尺寸为7cm×3cm×7cm；

(2)电容去离子：调节直流电源电压为1.2V，在直流电场的作用下，当1.8mM磷酸二氢钾溶液通过电容去离子组件的电极之间的流通通道时，水中阴阳离子向极性相反的电极作定向移动并吸附在电极上。当电极上吸附的离子达到饱和时，通过电极上外接电源的电势反向使电极上吸附的磷酸根离子在反向电场的作用下从电容电极上解吸，得到含磷浓水的浓度为2.8mM。

实施例2

(1)构建电容去离子装置：以碳材料为电吸附材料，钛网为集流体，无纺布材料为隔网以及直流电源构建电容去离子装置，CDI单元的尺寸为7cm×3cm×7cm；

(2)电容去离子：调节直流电源电压为1.2V，在直流电场的作用下，当1.8mM磷酸二氢钾溶液通过电容去离子组件的电极之间的流通通道时，水中阴阳离子向极性相反的电极作定向移动并吸附在电极上。当电极上吸附的离子达到饱和时，通过电极上外接电源的电势反向使电极上吸附的磷酸根离子在反向电场的作用下从电容电极上解吸，重复此过程，反复浓缩3次后得到磷浓度为4.6mM的含磷浓水。

实施例3

(1)构建电容去离子装置：以碳材料为电吸附材料，钛网为集流体，无纺布材料为隔网以及直流电源构建电容去离子装置，CDI单元的尺寸为7cm×3cm×7cm；

(2)电容去离子：调节直流电源电压为1.2V，在直流电场的作用下，当1.8mM磷酸二氢钾溶液通过电容去离子组件的电极之间的流通通道时，水中阴阳离子向极性相反的电极作定向移动并吸附在电极上。当电极上吸附的离子达到饱和时，通过电极上外接电源的电势反向使电极上吸附的磷酸根离子在反向电场的作用下从电容电极上解吸，重复此过程，反复浓缩5次后得到磷浓度为6.1mM的含磷浓水。

Claims (6)

1.一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，其特征在于，主要由直流电源、CDI单元、蠕动泵和水池构成；所述蠕动泵的入口与水池相连，出口连接CDI单元；所述CDI单元两侧设置有直流电源；

所述CDI单元的核心为以隔网为中心，两侧对称设置有电吸附材料和集流体；所述CDI单元的核心外侧通过有机玻璃板固定连接，所述有机玻璃板上设置有连接管。

2.根据权利要求1所述的一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，其特征在于，所述电吸附材料优选碳材料。

3.根据权利要求1所述的一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，其特征在于，所述集流体优选钛网。

4.根据权利要求1所述的一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，其特征在于，所述隔网优选无纺布材料。

5.根据权利要求1所述的一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，其特征在于，尺寸为7cm×3cm×7cm。

6.根据权利要求1所述的一种浓缩含磷废水的电容去离子装置，其特征在于，所述直流电源电压优选为1.2V。

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