一種鐵炭纖維微電解反應裝置的製作方法

2023-09-10 23:35:00 1

專利名稱：一種鐵炭纖維微電解反應裝置的製作方法
專利說明 技術領域 本實用新型涉及一種處理工業高鹽廢水的微電解裝置，尤其涉及一種鐵炭纖維微電解反應裝置。
背景技術 目前在染料、印染、化工、重金屬、製藥、油分等領域中所排放的均為高濃度、高鹽有機廢水，多含有氯、苯類有機汙染物，對微生物毒害性較大，為降解廢水中CODcr，在實踐中發明了鐵炭微電解法，研製出多種鐵炭微電解反應設備，其主要利用金屬腐蝕原理將鐵屑和炭作為填充料，填裝在特定裝置中形成電解床，基於電化學中的電池反應，金屬陽極直接和陰極材料接觸在一起，浸沒在電解質溶液中，發生電池反應，其電極反應為陽極(Fe)Fe→Fe2++2e E0＝一0.44V；陰極(C)在酸性條件下2H++2e→2〔H〕→H2 E0(H+/H2)＝0V；在酸性充氧條件下O2+4H++4e→2H2O E0(O2)＝1.23V；在中性條件下O2+2H2O+4e→4OH E0＝0.40V；優點在於其間所生成的羥自由基·OH氧化性極強，可以使有機物氧化，同時由於電池的電極周圍存在電場效應，使溶液中帶電粒子在電場作用下定向移動，進行附集並沉積在電極上而被除去；缺點在於電極反應生成的新生態Fe2+及它們的水合物具有較強的絮凝特性，特別是在加鹼調pH後生成Fe(OH)2和Fe(OH)3膠體絮凝劑，具有很大的吸附絮凝能力，此時鐵屑與炭表面易被絮凝體和沉積物包裹覆蓋，降低了氧化反應速率，且鐵屑容易結塊，易形成局部短流，出現溝流現象，阻礙反應的進行，同時鐵屑與炭混合物產渣量大，增加了後續處理成本，雖然可以用酸再生，反衝洗之類，但效果不明顯。
後經一些改進，以國家知識產權局已公開的專利號01142858.9「活性汙泥微電解法處理工業廢水」專利為例，該專利採用在廢水中布置碳鋼，利用鐵被電極反應產物Fe2+產生凝聚力較強的Fe(OH)3膠體絮凝劑，PH值調節為4.5-6.5加速鐵的腐蝕，從而加速活性汙泥系統對CODcr的去除能力，本專利雖以碳鋼作為材料，產渣量大幅度降低，但仍靠在酸性條件下產生凝聚力較強的Fe(OH)3膠體絮凝汙水中有機物，同樣會產生鐵屑結塊、降低氧化速率問題。
為解決以上問題，發明了例如專利號02252471.1「鐵炭微電解流化床設備」、專利號03206783.6「連續流強化微電解廢水處理裝置」、專利號200710141570.2「連續鐵炭微電解硫化床設備」等類似專利，採用攪拌、旋轉、噴流、外加電源等方法使鐵炭表面形成的鈍化膜不斷更新來提高電解率，並未從根本上解決電解反應中鐵屑結塊、吸附絮凝技術難題。
實用新型內容 本專利針對現有技術不足，提供了一種不需要在廢水中加入酸鹼來調節PH值，利用廢水中含有鹽(Nacl、Cacl2)等物質與鐵屑、碳纖維微電解反應，解決普通鐵炭微電解中產生鐵屑結塊、產渣量大、吸附絮凝較強等問題的鐵炭纖維微電解反應裝置。
為實現以上目的，本實用新型專利採用的技術方案是 一種鐵炭纖維微電解反應裝置由機架、反應器殼體、反應單元、高壓氣缸、U形風管、羅茨風機、分布管、氣動密封閥及殘液排放口組成，其中反應器殼體安裝在機架上部，反應單元以筒狀固定於反應器殼體內，U形風管安裝於機架正面並與機架兩側高壓氣缸連接，羅茨風機與高壓氣缸相通，分布管與高壓氣缸相通並置於反應單元底部，氣動密封閥安裝在U形風管上，殘液排放口置於反應器殼體底部。
所述的反應單元成筒狀內層為中空管，外層為不鏽鋼篩網，內層與外層中間放置鐵屑與活性炭纖維做成的中空濾芯。
本實用新型專利利用鐵炭纖維作為反應單元，保留原鐵炭微電解反應，其中活性炭纖維(ACF)具有吸附、導電和催化氧化性能與微米級的純鐵粉按一定比例複合作為一種新型水處理填料做成濾芯裝入反應單元圓筒內，在反應器內通過溶解氧分子在活性炭纖維的表面發生兩電子還原反應生成H2O2，在有鹽離子的條件下生成強氧化性的羥自由基·OH，無選擇地迅速與有機化合物發生三種形式的反應脫氫反應、破壞C＝C不飽和鍵的加成反應和電子轉移反應，使其發生化學降解，在反應中Fe3+會在炭纖維表面還原成Fe2+，繼續與H2O2發生反應，因此在反應中Fe2+起到催化劑的作用。
本裝置具有以下優點(1)孔結構中纖維間的空隙有吸附擴散作用，其微孔位於表面，孔徑小，可產生毛細管凝聚作用，增加了吸附有機物效果，相同體積可以多處理廢水，增加了反應的完全性，節省了投資；(2)吸附過程主要為纖維表面微孔吸附，吸附層很薄，吸附速度較快，因此加快了反應速度；(3)因活性炭纖維(ACF)表面含有大量的含氧官能團如—OH，-COOH，-ONCH2N+1還有C-N鍵，N-N鍵等，所以在微電解作用下可以對含氧類、含氯、含苯環類的水溶性有機物具有極強的氧化性；(4)因為以上反應過程中需要鹽(Nacl、Cacl2)等物質產生的離子，所以反過來本裝置可以作為高鹽廢水中去除CODcr的有效裝置。

圖1為本實用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應裝置主視圖； 圖2為本實用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應裝置左視圖； 圖3為本實用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應裝置俯視圖； 圖4為本實用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應裝置反應單元結構圖； 具體實施方式
如圖1、圖2、圖3所示，一種鐵炭纖維微電解反應裝置由機架1、反應器殼體2、反應單元3、高壓氣缸4、U形風管5、羅茨風機6、分布管7、氣動密封閥8及殘液排放口9組成。
如圖4所示，吸附單元3由內層中空管31，外側為不鏽鋼篩網32，內層與外層中間放置鐵屑與活性炭纖維做成的中空濾芯33組成。
具體實施時，機架1上部分別安裝兩個獨立反應器殼體2，高濃度有機廢水通過進水口流入反應器殼體2內，此時反應單元3中鐵屑與活性炭纖維做成的中空濾芯33與汙水發生微電解反應，活性炭纖維的表面發生兩電子還原反應生成H2O2，在有鹽離子的條件下生成強氧化性的羥自由基·OH，無選擇地迅速與有機化合物發生三種形式的反應脫氫反應、破壞C＝C不飽和鍵的加成反應和電子轉移反應，使其發生化學降解，因反應過程中需充入氧氣來提高對微生物的分解，通過羅茨風機6將外界空氣充入高壓氣缸4內，利用U形風管將機架1兩側高壓氣缸4連通，高壓氣缸4內有氧氣體再通過分布管7充分與中空濾芯33進行有氧反應，使空氣中的氧溶解於水中加速電極反應，氣動密封閥7用來調節空氣流量大小，過濾後水經出水口排出，殘液排放口9將過濾後雜質排出反應器殼體2。
實施例1 本公司試驗1，將進水CODcr含量為670mg/L，進水PH值為12，過濾0.5小時後CODcr開始下降，PH值為9，過濾後可降至210mg/L，CODcr脫除率為68％。
實施案例2 本公司試驗2，將進水CODcr含量為350mg/L，進水PH值為12.5，過濾0.5小時後CODcr開始下降，PH值為9，過濾後可降至87mg/L，C0Dcr脫除率為75％。
本裝置利用鐵炭纖維微電解原理降解有機物，無需外調節酸鹼PH值進行分解，具有節約能源、結構簡單等優點，在高鹽廢水及中水回用技術上可降解CODcr達80～90％以上。
權利要求1、一種鐵炭纖維微電解反應裝置由機架、反應器殼體、反應單元、高壓氣缸、U形風管、羅茨風機、分布管、氣動密封閥及殘液排放口組成，其特徵在於所述的反應單元以筒狀固定於反應器殼體內。
2、根據權利要求1所述的一種鐵炭纖維微電解反應裝置其特徵在於所述的反應單元成筒狀內層為中空管，外層為不鏽鋼篩網，內層與外層中間放置鐵屑與活性炭纖維做成的中空濾芯。
專利摘要本實用新型公開了一種鐵炭纖維微電解反應裝置由機架、反應器殼體、反應單元、高壓氣缸、U形風管、羅茨風機、分布管、氣動密封閥及殘液排放口組成，其中反應單元成筒狀內層為中空管，外層為不鏽鋼篩網，內層與外層中間放置鐵屑與活性炭纖維做成的中空濾芯固定於反應器殼體內，其中活性炭纖維(ACF)具有吸附、導電和催化氧化性能與微米級的純鐵粉按一定比例複合作為一種新型水處理填料做成濾芯裝入反應單元圓筒內，在微電解作用下可以對含氧類、含氯、含苯環類的水溶性有機物具有極強的氧化性，因廢水處理過程中需要鹽(Nacl、Cacl2)等物質產生的離子，所以此設備可以作為高鹽廢水中去除CODcr的有效裝置。
文檔編號C02F1/70GK201313844SQ20082017956
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月6日 優先權日2008年12月6日
發明者邵志軍 申請人:邵志軍