CN216972191U - 一种含改性石墨烯材料的废水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，包括从前至后连接的吸附桶、中和桶、除味桶，吸附桶内从上至下设有滤网、棉布层、改性石墨烯、吸附层，吸附桶中设有多根可将废水吸入到吸附桶中的吸水管，吸附桶的上端设有一排气口，排气口连接至一泵；中和桶上方设有酸式盐试剂罐和碱式盐试剂罐，酸、碱式盐试剂罐分别通过第一、第二控制阀控制出料至中和桶中，中和桶底部设有pH感应器，中和桶内中还设有搅拌器，搅拌器的传动轴连接至一电机；除味桶中设有将处理后废水排出的排水口；第一、第二控制阀、pH传感器、电机、泵分别连接至一控制系统。本实用新型可减少化学品使用、减少后续处理流程，更经济、环保。

Description

一种含改性石墨烯材料的废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，更具体的说涉及一种含改性石墨烯材料的废水处理装置。

背景技术

石墨烯的特性可以通过氧化石墨烯功能化的方法改变，用这种方法获得的化学改性的石墨烯可使用在许多应用中。氧化石墨烯表面含有超多活跃官能团，通过功能化改性可以赋予其特殊性质，通过基团化学改性氧化石墨烯，使其对于金属离子、有机物等拥有超强选择吸附性，同时其巨大比表面积以及结构设计可以减缓其吸附饱和性。功能化石墨烯可以增加对金属离子吸附作用，不同材料改性的氧化石墨烯对不同物质有不同的吸附效果。

传统的废水处理一般通过简单物理处理后再直接通过化学法处理，化学法处理需要添加多种化学物质，化学物质的添加使得后续处理繁琐，成本较高，不环保。如何更好将功能化氧化石墨烯材料运用于废水处理器中，对金属离子的选择性吸附，同时减少化学试剂的使用，降低废水处理的成本，是本案要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其可减少化学品使用、减少后续处理流程，更经济、环保。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，包括从前至后连接的吸附桶、中和桶、除味桶，其中，

吸附桶内从上至下设有滤网、棉布层、改性石墨烯、吸附层，吸附桶中设有多根可将废水吸入到吸附桶中的吸水管，吸水管上端的管口位于滤网上方，吸水管伸出吸附桶的部分形成梯度排列，吸附桶的上端设有一排气口，排气口连接至一泵，废水从吸水管吸入到吸附桶的顶部；

吸附桶下端吸附层中与中和桶连接的后侧面和中和桶形成连通，中和桶上方设有酸式盐试剂罐和碱式盐试剂罐，酸式盐试剂罐、碱式盐试剂罐分别通过第一控制阀、第二控制阀控制出料至中和桶中，中和桶底部设有pH感应器，中和桶内中还设有搅拌器，搅拌器的传动轴连接至一电机；

中和桶后侧面的下端设有出水口连通至除味桶，除味桶内设有吸附性除味剂，除味桶中设有将处理后废水排出的排水口；

第一控制阀、第二控制阀、pH传感器、电机、泵分别连接至一控制系统。

进一步，吸水管伸出吸附桶的部分从短至长排列，改性石墨烯的厚度随吸水管长度增加而增大，改性石墨烯的底部对应吸水管的长度形成倾斜，吸附桶的底面对应改性石墨烯的底面形成倾斜。

进一步，改性石墨烯为一种功能化氧化石墨烯或多种功能化氧化石墨烯混合物，且改性石墨烯呈孔状排布。

进一步，吸附层为石墨烯海绵材料。

进一步，酸式盐试剂罐和碱式盐试剂罐的顶部分别设有进料口一、进料口二，底部分别设有出料口一、出料口二，出料口一、出料口二之间设有一管道，第一控制阀、第二控制阀设置在管道上且位于出料口一、出料口二外侧，试剂经出料口一、出料口二后分别经管道中的第一控制阀、第二控制阀控制流量后流出，管道中部设有一供试剂流入至中和桶中的出液口位于第一控制阀和第二控制阀之间。

进一步，搅拌器包括在一传动轴上设有搅拌叶片，搅拌叶片包括至少两组旋转角度不同的螺旋叶片一、螺旋叶片二。

进一步，传动轴中靠近出水口方向还设有一组可辅助排水的推动螺旋叶片，推动螺旋叶片的外径小于搅拌叶片中的螺旋叶片一、螺旋叶片二的外径，推动螺旋叶片的螺距大于搅拌叶片中的螺旋叶片一、螺旋叶片二的螺距。

进一步，吸附性除味剂为填装在除味桶内部的多孔炭材料。

采用上述结构后，本实用新型相对于现有的废水处理器可具有以下优点：

1、本实用新型通过物理除废，可以减少化学品使用、减少后续处理流程，经济、环保，同时物理吸附后可经相关工艺脱附，吸附材料可循环使用；

2、本实用新型装置简单，可以通过控制系统实现自动化处理；

3、本实用新型根据不同深度的吸水设置不同量的吸附材料，可以减少材料的更换周期，进一步节约成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型揭示了一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，包括从前至后连接的吸附桶1、中和桶2和除味桶3。

其中，吸附桶1内从上至下设有滤网11、棉布层12、改性石墨烯13、吸附层14，吸附桶1中还设有多根可将废水吸入到吸附桶中的吸水管15，吸水管15上端的管口位于滤网11上方，吸水管15穿过滤网11、棉布层12、改性石墨烯13、吸附层14后从从吸附桶底部穿出。在吸附桶1的上端设有一排气口10，排气口10连接至一泵4，泵4工作后会使吸附桶1内产生负压，从而将废水从吸水管15中吸到吸附桶1的最顶部，废水进入到吸附桶内进行过滤及吸附处理。吸附桶11下端吸附层14中与中和桶2连接的后侧面和中和桶2形成连通，从而使过滤及吸附处理后的废水进入到中和桶2中进行中和。

具体的，滤网11及棉布层12可对废水进行初级过滤，改性石墨烯13可以是一种功能化氧化石墨烯或多种功能化氧化石墨烯混合物，且改性石墨烯呈孔状排布。通过化学改性的石墨烯，可对废水中的金属离子的选择性吸附，降低废水处理的成本，同时可减少化学试剂的使用。对于改性石墨烯，可利用比如谷氨酸改性的氧化石墨烯对于Pb的吸附性，乙二胺和二硫化碳改性的氧化石墨烯吸附剂对于Hg的吸附性，氨基硫脲改性的氧化石墨烯对于Cr的吸附（可参见“氧化石墨烯改性材料的制备及其对重金属离子的吸附应用研究_邹文雅”)。吸附层为石墨烯海绵材料，比如石墨烯气凝胶，吸附层可吸附一些残留的物质，包含一些金属离子、固体、有机物，防止改性石墨烯13过滤不完全。同时，吸附层吸附金属离子之后可通过低浓度的酸液清洗脱附，比如盐酸、硝酸对吸附的金属离子都有解吸作用，从而吸附材料可循环使用。

进一步，可将吸水管15伸出吸附桶的部分形成梯度排列，本实施例中，吸水管15伸出吸附桶的部分从短至长排列，由于废水中不同深度所含有的相关离子浓度是不一致的，比如：上层清液、中段较浑浊，底部固液混合，不同深度其固体杂质含量不一样，固体会吸附一些离子导致实际不同水深度含量不一致，另外水中离子浓度达到饱和后还会结晶沉底当处理后又会进一步溶解。所以，同时令改性石墨烯13的厚度随吸水管15长度增加而增大，即吸水管15长度越长，改性石墨烯13的厚度越大，改性石墨烯13的底部对应吸水管的长度形成倾斜，以提高改性石墨烯的吸附能力。根据不同水位废物杂质的含量不同设置不同量的吸附材料，可以减少材料的更换周期进一步节约成本。对应的，吸附桶1的底面对应改性石墨烯的底面形成倾斜，倾斜的底面也可利于过滤吸附后的水流入中和桶2中。

中和桶2中，中和桶2上方设有酸式盐试剂罐21和碱式盐试剂罐22，酸式盐试剂罐21、碱式盐试剂罐22分别通过第一控制阀23、第二控制阀24控制出料至中和桶2中。在酸式盐试剂罐21和碱式盐试剂罐22的顶部分别设有进料口一211、进料口二221，底部分别设有出料口一212、出料口二222，出料口一212、出料口二222之间设有一管道25，第一控制阀23、第二控制阀24设置在管道25上且位于出料口一212、出料口二222外侧，酸式盐或碱式盐试剂经出料口一、出料口二后分别经管道25中的第一控制阀23、第二控制阀24控制流量后流出，管道25中部设有一供试剂流入至中和桶2中的出液口251位于第一控制阀23和第二控制阀24之间。中和桶2底部设有pH感应器26对中和桶2内水体的pH进行检测并感应。

同时，在中和桶2内中还设有搅拌器5，搅拌器5包括在一传动轴51上设有搅拌叶片，传动轴51连接至一电机50，搅拌叶片包括至少两组旋转角度不同的螺旋叶片一52、螺旋叶片二53，旋转角度不同的旋转叶片可控制不同的方向，可形成相反方向，以进行缓冲及更好的搅拌混合作用。中和桶1后侧面的下端设有出水口20连通至除味桶3，使中和桶2内进行中和调整后的水进入至除味桶3中进行除味处理。在传动轴51中靠近出水口20方向还设有一组可用以辅助排水的推动螺旋叶片54，令推动螺旋叶片54的外径小于搅拌叶片中的螺旋叶片一52、螺旋叶片二53的外径，推动螺旋叶片54的螺距大于搅拌叶片中的螺旋叶片一52、螺旋叶片二53的螺距。

除味桶3内设有吸附性除味剂（图中未示出），吸附性除味剂可以是填装在除味桶内部的多孔炭材料，可对中和处理后的废水进行除味处理。除味桶30中设有将处理后废水排出的排水口30。

为令废水处理装置可简单可以通过控制系统实现自动化处理，令第一控制阀23、第二控制阀24、pH传感器26、电机50、泵4分别连接至一控制系统6。本实用新型工作时，将吸水管15伸入废液桶中或将吸附桶放入废水中，泵4启动后会使吸附桶1内产生负压，从而将废水从吸水管15中吸到吸附桶1的最顶部，废水进入到吸附桶内通过各级过滤及吸附处理后，进入到中和桶2中，pH传感器26将pH值传输至控制系统，控制系统6对应开启第一控制阀23或第二控24，使实际控制流量后流出，电机50启动并带动传动轴51，同时进行搅拌工作，后将中和后的水推入至除味桶3中进行除味，最后从排水口30排出。

采用上述结构后，通过本实用新型进行废水处理，可以减少化学品使用、减少后续处理流程，更经济、环保，同时物理吸附后可经相关工艺脱附，吸附材料可循环使用。同时可根据不同水位废物杂质的含量不同设置不同量的吸附材料，可以减少材料的更换周期进一步节约成本。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (8)

1.一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：包括从前至后连接的吸附桶、中和桶、除味桶，其中，

吸附桶内从上至下设有滤网、棉布层、改性石墨烯、吸附层，吸附桶中设有多根可将废水吸入到吸附桶中的吸水管，吸水管上端的管口位于滤网上方，吸水管伸出吸附桶的部分形成梯度排列，吸附桶的上端设有一排气口，排气口连接至一泵，废水从吸水管吸入到吸附桶的顶部；

吸附桶下端吸附层中与中和桶连接的后侧面和中和桶形成连通，中和桶上方设有酸式盐试剂罐和碱式盐试剂罐，酸式盐试剂罐、碱式盐试剂罐分别通过第一控制阀、第二控制阀控制出料至中和桶中，中和桶底部设有pH感应器，中和桶内中还设有搅拌器，搅拌器的传动轴连接至一电机；

中和桶后侧面的下端设有出水口连通至除味桶，除味桶内设有吸附性除味剂，除味桶中设有将处理后废水排出的排水口；

第一控制阀、第二控制阀、pH传感器、电机、泵分别连接至一控制系统。

2.如权利要求1所述的一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：吸水管伸出吸附桶的部分从短至长排列，改性石墨烯的厚度随吸水管长度增加而增大，改性石墨烯的底部对应吸水管的长度形成倾斜，吸附桶的底面对应改性石墨烯的底面形成倾斜。

3.如权利要求1所述的一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：改性石墨烯呈孔状排布。

4.如权利要求1所述的一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：吸附层为石墨烯海绵材料。

5.如权利要求1所述的一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：酸式盐试剂罐和碱式盐试剂罐的顶部分别设有进料口一、进料口二，底部分别设有出料口一、出料口二，出料口一、出料口二之间设有一管道，第一控制阀、第二控制阀设置在管道上且位于出料口一、出料口二外侧，试剂经出料口一、出料口二后分别经管道中的第一控制阀、第二控制阀控制流量后流出，管道中部设有一供试剂流入至中和桶中的出液口位于第一控制阀和第二控制阀之间。

6.如权利要求1所述的一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：搅拌器包括在一传动轴上设有搅拌叶片，搅拌叶片包括至少两组旋转角度不同的螺旋叶片一、螺旋叶片二。

7.如权利要求6所述的一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：传动轴中靠近出水口方向还设有一组可辅助排水的推动螺旋叶片，推动螺旋叶片的外径小于搅拌叶片中的螺旋叶片一、螺旋叶片二的外径，推动螺旋叶片的螺距大于搅拌叶片中的螺旋叶片一、螺旋叶片二的螺距。

8.如权利要求1所述的一种含改性石墨烯材料的废水处理装置，其特征在于：吸附性除味剂为填装在除味桶内部的多孔炭材料。

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