CN214936200U - 一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，属于重金属吸附领域，包括外壳，设置在所述外壳内部的多个吸附管道，设置在所述外壳顶部的出料管，设置在所述外壳底部的一级进料管，与所述一级进料管相连接、并分别与吸附管道相连通的二级进料管，放置在所述吸附管道的印迹壳聚糖复合填料，以及放置在所述吸附管道底部的活性炭吸附填料。本实用新型通过合理调控控制阀开闭，进而控制多个吸附管道的开关，达到调控所述重金属吸附设备的水处理效力。另外，在更换吸附剂填料的过程中，关闭需要更换控制阀，即可实现吸附剂填料的更换，无需停机维护，更有利于重金属吸附设备的连续化生产。

Description

一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备

技术领域

本实用新型属于重金属吸附领域，尤其是一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备。

背景技术

铜造成污染的主要来源是金属加工、机械制造、钢铁生产等。人类饮用的饮用水中含有大量Cu(Ⅱ)，并与水中的其他毒素结合，进入人体后的毒性将被放大，产生更具毒性的有机物质。迄今为止，处理水溶液中的Cu(Ⅱ)方法包括化学沉淀、氧化还原、溶剂萃取、吸附等。在这些现有方法中，吸附被认为是最快，最有效的方法之一。

其中，活性炭是最常用的去除重金属的吸附剂，但活性炭有很多局限性，容易造成二次污染。细菌和酵母等吸附剂的机械稳定性较差，吸附剂对目标离子的选择性较弱，且吸附速度较慢。因此，本公司将壳聚糖与胶体晶体模板PS微球结合在一起。PS微球具有可控制的粒径，易于对准和易于洗脱的优点，使其成为模板的最佳选择。在不同的多孔材料中，多孔结构的三维有序排列具有优异的比表面积，并显示出优异的吸附性能。

由于上述吸附剂可循环使用，在将上述壳聚糖吸附剂直接应用于现有的重金属吸附设备中，发现现有的重金属吸附设备存在如下问题：1、吸附填料需要定期更换，然而在更换填料的过程中，重金属吸附设备需要停机维护，不利于重金属的连续化处理。2、由于设备结构较为固定，一般只设置有一个吸附腔体，其的污水处理能力为定值，不能根据实际情况合理分配处理效力。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，以解决背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，包括：外壳，设置在所述外壳内部的多个吸附管道，设置在所述外壳顶部的出料管，设置在所述外壳底部的一级进料管，与所述一级进料管相连接、并分别与吸附管道相连通的二级进料管，放置在所述吸附管道的印迹壳聚糖复合填料，以及放置在所述吸附管道底部的活性炭吸附填料。

作为一个优选方案，所述活性炭吸附填料通过可拆卸的固定框架限定在所述吸附管道的底部。通过活性炭吸附污水中的大颗粒杂质和少量重金属。另外，通过可拆卸的固定框架可以定期更换所述活性炭。

作为一个优选方案，所述吸附管道相互成螺旋形绞合形成整体。一方面，一方面可以提高污水在吸附管道内的时间，提高水处理效果；另一方面由于管道之间彼此支持，提高了吸附管道的结构稳定性。

作为一个优选方案，所述吸附管道的截面形状为六边形。由于六边形的可以整齐的布满整个平面，因此在可以进一步提高所述吸附管道的结构稳定性，而且由于边缘之间相互结构，能提高吸附管道的密闭性。

作为一个优选方案，所述二级进料管上均设置有控制阀。通过合理调控二级进料管上控制阀开闭，进一步控制多个吸附管道的开关，进而达到调控所述重金属吸附设备的水处理效力。另外在更换吸附剂填料的过程中，关闭需要更换控制阀，即可实现吸附剂填料的更换。

作为一个优选方案，所述印迹壳聚糖复合填料包括：固定件和填料单元；其中，固定件采用轻质柔性、耐腐蚀材料制成；填料单元用于携带印迹壳聚糖复合材料；包括圆柱形的镂空本体，设置在所述本体两侧可拆卸的十字形的上栅板和下栅板，位于所述上栅板和下栅板之间的印迹壳聚糖复合材料；其中所述两层十字形的栅格板交错设置，形成米字形；多个存储单元依次均匀固定在所述固定件上。

如此设计，通过固定件对填料单元固定，在拆卸填料时，只需要通过固定件拉出，即可将填料单元从吸附管道中拆卸出来。

作为一个优选方案，所述印迹壳聚糖复合材料的表面上的三维孔洞。通过在三维孔洞的存在，可以有效提高所述印迹壳聚糖复合填料比表面积，进而提高填料对污水中重金属的吸附效果。

作为一个优选方案，所述三维孔洞的大小为200～1000nm；进一步优选的所述三维孔洞的大小为500nm。通过实验证明，发现500nm孔径具有最佳的吸附效率，因为500nm孔径的膜不仅具有较高的比表面积，而且由于较大的孔径而提高了传质效率。

有益效果：本实用新型涉及一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，通过合理调控控制阀开闭，进而控制多个吸附管道的开关，达到调控所述重金属吸附设备的水处理效力。另外，在更换吸附剂填料的过程中，关闭需要更换控制阀，即可实现吸附剂填料的更换，无需停机维护，更有利于重金属吸附设备的连续化生产。

附图说明

图1是本实用新型中重金属吸附设备的结构示意图。

图2是本实用新型中重金属吸附设备的内部结构示意图。

图3是本实用新型中吸附管道的结构示意图一。

图4是本实用新型中吸附管道的结构示意图二。

图5是本实用新型中印迹壳聚糖复合填料的结构示意图。

图6是本实用新型中填料单元的结构示意图。

图7是本实用新型中填料单元的俯视图示意图。

图8是本实用新型中上栅板的结构示意图。

附图标记为：外壳100、吸附管道200、出料管300、一级进料管400、二级进料管500、印迹壳聚糖复合填料600、活性炭吸附填料700、控制阀800、进料泵900、填料单元610、柱体611、上栅板612、下栅板613、第一固定网614、镂空孔洞615、吸附孔洞616、连接筋620。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如附图1、2所示，一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，包括：外壳100、吸附管道200、出料管300、一级进料管400、二级进料管500、印迹壳聚糖复合填料600、活性炭吸附填料700、控制阀800。

其中，在所述外壳100内部设置有多个吸附管道200，在所述吸附管道200的上部放置有印迹壳聚糖复合填料600，在所述吸附管道200底部设置有活性炭吸附填料700，用于吸附过滤重金属；在所述外壳100顶部设置有出料管300和进料泵900，在所述外壳100底部设置一级进料管400，通过二级进料管500分流并与吸附管道200相连通的二级进料管500，其中，所述二级进料管500上均设置有控制阀800。通过合理调控控制阀800开闭，进而控制多个吸附管道200的开关，达到调控所述重金属吸附设备的水处理效力。另外，在更换吸附剂填料的过程中，关闭需要更换控制阀800，即可实现吸附剂填料的更换，无需停机维护，更有利于重金属吸附设备的连续化生产。

在进一步实施例中，所述活性炭吸附填料700通过可拆卸的固定框架限定在所述吸附管道200的底部。通过活性炭吸附污水中的大颗粒杂质和少量重金属。另外，通过可拆卸的固定框架可以定期更换所述活性炭。

在进一步实施例中，如附图3所示，所述吸附管道200相互成螺旋形绞合形成整体。一方面，一方面可以提高污水在吸附管道200内的时间，提高水处理效果；另一方面由于管道之间彼此支持，提高了吸附管道200的结构稳定性。

在进一步实施例中，如附图4所示，所述吸附管道200的截面形状为六边形。由于六边形的可以整齐的布满整个平面，因此在可以进一步提高所述吸附管道200的结构稳定性，而且由于边缘之间相互结构，能提高吸附管道200的密闭性。

本公司将壳聚糖与胶体晶体模板PS微球结合在一起。PS微球具有可控制的粒径，易于对准和易于洗脱的优点，使其成为模板的最佳选择。在不同的多孔材料中，多孔结构的三维有序排列具有优异的比表面积，并显示出优异的吸附性能和循环使用性能。但是由于填料一般是散乱分布的，而当吸附管道的长框比过大时则会导致填料的拆卸较为困难。

基于上述问题，因此申请人进一步对吸附剂的固定结构做出改进，如附图5至8所示，所述印迹壳聚糖复合填料600包括：填料单元610和连接筋620。其中，所述填料单元610用于携带印迹壳聚糖复合材料；包括四周布满镂空孔的圆柱形柱体611，设置在所述柱体611两端可拆卸的十字形的上栅板612和下栅板613，设置在所述上栅板612下部的第一固定网614；设置在所述下栅板613上部的第二固定网，位于所述柱体611中部、固定在所述第一固定网614和第二固定网之间的印迹壳聚糖复合材料；其中所述上栅板612和下栅板613交错设置，形成米字形；连接筋620采用轻质柔性、耐腐蚀材料制成；将多个存储单元依次均匀固定在一起。采用上述结构式，由于米字形的上栅板612和下栅板613，使得污水充分被分割，提高污水的湍流效果，进而加大了污水与印迹壳聚糖复合材料之间的接触面积，提高印迹壳聚糖复合填料600对重金属的吸附能力。另外，由于填料单元610通过连接筋620固定，在拆卸过程中，只需要将连接筋620拉出，即可将填料单元610连带拉出。

在进一步实施例中，所述印迹壳聚糖复合材料的表面上的三维孔洞。通过在三维孔洞的存在，可以有效提高所述印迹壳聚糖复合填料600比表面积，进而提高填料对污水中重金属的吸附效果。其制备方法为：在制备印迹壳聚糖复合材料时，将不同粒径的PS微球(200nm0～1000nm)反应原料中，在反应成型后，通过将PS微球重新溶解，即在所述印迹壳聚糖复合填料600的表面上形成三维孔洞。但是对于本领域技术人员而言，并不限于此种制备方法。

在进一步实施例中，所述三维孔洞的大小为200～1000nm；进一步优选的所述三维孔洞的大小为500nm。通过实验证明，发现500nm孔径具有最佳的吸附效率，因为500nm孔径的膜不仅具有较高的比表面积，而且由于较大的孔径而提高了传质效率。所述印迹壳聚糖复合填料600的表面上的三维孔洞。

在进一步实施例中，所述印迹壳聚糖复合材料占所述柱体611长度的1/3～1/2。提高了整个印迹壳聚糖复合材料重心分布和结构稳定性，填料在使用过程中更佳规整，提高了与吸附管道200之间的结合程度。

在进一步实施例中，所述柱体611的侧表面的上下两侧设置有多个纵横相间的向镂空孔洞615，中部设置有吸附孔洞616。其中，所述吸附孔洞616的孔径小于或等于10目。采用上述结构可以进一步提高吸附管道200内污水的湍流效果，从而提高印迹壳聚糖复合填料600对重金属的吸附能力。至于吸附孔洞616过大，则会不利于印迹壳聚糖复合材料的重复利用。

为了方便理解基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备和用于重金属吸附的印迹壳聚糖复合填料的技术方案，对其工作原理做出简要说明：通过进料泵900将带有重金属的污水打入一级进料管400，根据污水组分和流量合理调控控制阀800开闭，然后通过控制阀800分流，进入预定吸附通道内，然后通过活性炭吸附污水中的大颗粒杂质和少量重金属；接着通过于米字形的上栅板612和下栅板613，使得污水充分被分割，提高污水的湍流效果，进而加大了污水与印迹壳聚糖复合材料之间的接触面积，吸附污水中的大部分重金属，被净化过的汇集在出料管300出料。另外，在更换吸附剂填料的过程中，无需停机维护，只需要关闭待更换填料的吸附管道200上控制阀800，然后将连接筋620连带填料单元610拉出，完成拆卸过程。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，包括：外壳，设置在所述外壳内部的多个吸附管道，设置在所述外壳顶部的出料管，设置在所述外壳底部的一级进料管，与所述一级进料管相连接、并分别与吸附管道相连通的二级进料管，放置在所述吸附管道的印迹壳聚糖复合填料，以及放置在所述吸附管道底部的活性炭吸附填料。

2.根据权利要求1所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述活性炭吸附填料通过可拆卸的固定框架限定在所述吸附管道的底部。

3.根据权利要求1所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述吸附管道相互成螺旋形绞合形成整体。

4.根据权利要求3所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述吸附管道的截面形状为六边形。

5.根据权利要求1所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述二级进料管上均设置有控制阀。

6.根据权利要求1所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述印迹壳聚糖复合填料包括：

填料单元，用于携带印迹壳聚糖复合材料；包括四周布满镂空孔的柱体，设置在所述柱体两端可拆卸的十字形的上栅板和下栅板，位于所述柱体中部、固定在所述上栅板和下栅板之间的印迹壳聚糖复合材料；其中所述上栅板和下栅板交错设置，形成米字形；

连接筋，采用轻质柔性、耐腐蚀材料制成；将多个存储单元依次均匀固定在一起。

7.根据权利要求6所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述柱体的形状为圆柱形。

8.根据权利要求6所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述印迹壳聚糖复合材料的表面上的三维孔洞。

9.根据权利要求8所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述三维孔洞的大小为200～1000nm。

10.根据权利要求6所述的基于印迹壳聚糖复合填料的重金属吸附设备，其特征在于，所述柱体的侧表面的上下两侧设置有多个纵横相间的镂空孔洞，中部设置有吸附孔洞。

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