一種利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置製造方法
2023-06-15 17:53:31
一種利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，包括：反應罐(2)、多孔介質(3)、吸附劑(4)，其特徵在於：在所述反應罐底部還設有砂芯濾板(5)，罐體下方出水口設有開關(8)。多孔介質為絲瓜絡，其中均勻分散有改性後的生物吸附顆粒，相比於機械的顆粒堆積，介質固定後的吸附劑比表面積數倍增加，吸附重金屬強度大幅度提升，裝置內介質和吸附劑洗脫後可循環使用，具有可回收、可持久性使用、對環境無汙染的優點。本實用新型製作簡單、生產成本低，富集效率高，即適用於處理工業化廢水，又適用於家庭飲用水，可實現對水中重金屬進行高倍富集並祛除。
【專利說明】-種利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種水處理裝置，尤其是涉及一種利用多孔材料固定改性吸附劑 濾除水中重金屬的裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著工業的發展和城市的擴張，自來水水源普遍受到工業廢水的汙染，由於各自 來水廠仍採用傳統方法處理自來水，雖然水廠的出流水多能符合飲用水水質標準，但因水 管老舊或使用水塔未定期清洗的因素，使一般家庭飲用水水質發生變化，其中嚴重危害人 體健康的水中有毒物質即為重金屬，水環境中常見的汙染物主要有砷（As)、鉛（Pb)、鎘 (Cd)、汞（Hg)等離子，由於重金屬的金屬離子攜帶的電子多，能產生強而穩定的鍵結，在體 內與蛋白質結合後不易被代謝出體外，影響身體的代謝運作，且金屬離子大多帶正電，所以 會優先接觸神經系統，導致相關的疾病，如砷會對神經系統、皮膚、動脈血管產生不良影響， 同時還有致癌性，鉛會損害人體造血、神經、消化和神經系統，鎘可對人的肝和腎造成嚴重 蓄積性傷害，在體內滯留時間長，有組織累積，在人體骨骼中的滯留半衰期是38年，有致 癌性，如汞中毒破壞肝腎神經細胞等。目前對水中重金屬濾除方式，大多使用氧化還原作用 的原理，利用高純度、細粒度的銅鋅合金混合物產生電子化學反應，將重金屬如鉛、汞等形 成附著於銅鋅合金表面，以去除水中重金屬，但這種處理中銅鋅合金混合物製造不便，且成 本較高，去除率隨原水過濾量增加而下降，無法循環利用，易產生二次汙染。
[0003] 因此，如何有效地去除原水中重金屬，是相關科研工作者亟需研發的課題。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的主要目的在於，利用重金屬濾除裝置去除原水中重金屬，使原水中 重金屬含量大幅度降低，且該裝置中的吸附材料可循環使用，不產生二次汙染。
[0005] 本實用新型是通過以下技術方案實現的：
[0006] -種利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，包括反應罐（2)、多孔 介質（3)、吸附劑（4)，罐體下方出水口設有旋轉開關（8)，在所述反應罐底部還設有砂芯濾 板（5)。砂芯濾板（5)，用來截留細小的吸附顆粒從多孔介質中脫落而隨水流出；旋轉開關 (8)可用來調節過濾水流速度，從而調節過濾效果。
[0007] 所述砂芯濾板（5)為樹脂覆|吳砂芯，砂芯孔徑為：2〇-30um ;所述反應罐（2)上部 還配套有帶手柄（6)的活塞（1)，所述反應罐罐身裝有便於固定的耳柄（7);所述多孔介質 (3)為天然絲瓜絡；所述反應罐（2)中的多孔介質（3)中均勻放置有經改性處理後的生物 吸附劑顆粒（4)，為海藻、海帶或白腐真菌菌絲中的至少一種。相比於吸附劑機械地堆積吸 附，分散於多孔介質中的吸附劑，與液體的接觸面數倍增加，吸附效率大大提高，
[0008] 所述反應罐（2)的內徑為60mm，高500mm的圓柱型反應罐。所述手柄（6)為圓形、 方形、三角形或五邊以上多邊形；所述反應罐（2)和活塞（1)為玻璃材質，套接處做磨砂處 理。在水流速度慢或砂芯濾板（5)有堵塞時，可實現加壓過濾。
[0009] 本實用新型的有益效果在於，利用本實用新型提出的重金屬濾除裝置，可以使原 水中的重金屬如鉛、鎘、汞等被多孔介質中生物吸附劑吸附，該吸附劑既環保又便宜，用稀 鹽酸解吸後，可循環利用，且不產生二次汙染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 附圖1為本實用新型的一種結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：
[0012] 如附圖1所示，本實用新型一種重金屬濾除裝置，包括磨砂活塞1，磨砂活塞上有 圓形手柄6、裝置主體為磨砂反應罐2,優選的反應罐為透明玻璃製成，反應罐中有多孔網 狀介質3,多孔介質為優選天然絲瓜絡，內均勻分布有改性生物吸附劑4,罐體底端安裝有 砂芯5,用來截留細小的吸附顆粒從網狀介質中脫落而隨水流出，反應罐設有出水口，若原 水中重金屬離子濃度較高，原水直接流過吸附劑速度過快，影響吸附效果，在出水口處加裝 有旋轉開關8,控制流水速度，反應罐上方加的密閉活塞，目的是防止部分砂芯孔被吸附顆 粒堵塞，導致淨化後水流速過慢，可推動活塞，實現加壓，使水流出。為方便反應罐固定，在 罐體外距離進水口 l〇cm處安裝耳柄7。
[0013] 本實用新型的工作原理是：本方法採用的吸附劑是經過改良的生物吸附劑，可以 為海藻、海帶、白腐真菌菌絲中的一種或其混合物經過淨化、酸化、烘乾、粉碎等工藝製備成 為直徑在1mm左右的顆粒狀樣品。該生物吸附材料中含有大量的氨基、醯胺基、羧基、羥基、 醛基、硫酸根以及磷酸基等官能團，這些官能團通過細胞壁表面絡合和細胞內離子交換的 方式對重金屬離子進行吸附，其中細胞壁是重金屬離子主要積累場所，同時重金屬離子還 與細胞內的K+、Ca2+、Mg2+離子發生交換吸附至生物體上，參與離子交換的官能團主要是羧基 和硫酸根。所用生物吸附材料能夠快速有效的進行吸附和解吸操作，具有較好的重金屬選 擇吸附特性，且成本低廉，再生性能良好。
[0014] 操作方法：使用時，先固定好反應罐，然後把處理後的多孔介質填在砂芯上方，填 充高度可根據需要調節。將提前製備好的生物吸附顆粒均勻分散於多孔介質中，吸附劑的 劑量根據需要添加。填柱完成後，關閉閥門，將原水倒入罐中，使水在反應罐中停留一定的 時間，打開閥門，使水流出，當吸附劑中重金屬量超過一定濃度致使吸附能力下降、達不到 預期吸附效果時，用稀鹽酸溶液進行解吸後循環使用；當反應容器中吸附劑量不足時，可直 接填充新鮮吸附劑。
[0015] 經對原水和處理後的水應用電感耦合等離子質譜儀進行檢測，過濾前後水中各有 害重金屬元素檢測結果見表1，從表中可以看出原水經該裝置過濾後出水中鉛、鎘、汞等多 種重金屬元素含量大幅度降低，各元素去除率均達90%以上。
[0016] 表1某水中有害重金屬元素過濾前後數據（單位：ug/L)
[0017]
【權利要求】
1. 一種利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，包括反應罐（2)、多孔 介質（3)、吸附劑（4)，其特徵在於：在所述反應罐底部還設有砂芯濾板（5)，罐體下方出水 口設有旋轉開關（8)。
2. 根據權利要求1所述的利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，其特 徵在於：所述砂芯濾板（5)為樹脂覆|吳砂芯，砂芯孔徑為：2〇-30um。
3. 根據權利要求1或2所述的利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置， 其特徵在於：所述反應罐（2)上部還配套有帶手柄￠)的活塞（1)，所述反應罐罐身裝有便 於固定的耳柄（7)。
4. 根據權利要求3所述的利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，其特 徵在於：所述多孔介質（3)為絲瓜絡。
5. 根據權利要求3所述的利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，其特 徵在於：所述反應罐（2)中的多孔介質（3)中均勻放置有經改性處理後的生物吸附劑顆粒 (4)，其原材料為海藻、海帶或白腐真菌菌絲中的至少一種。
6. 根據權利要求3所述的利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，其特 徵在於：所述反應罐（2)的內徑為60mm，高500mm的圓柱型罐。
7. 根據權利要求3所述的利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，其特 徵在於：所述手柄（6)為圓形、方形、三角形或五邊以上多邊形。
8. 根據權利要求3所述的利用多孔材料固定改性吸附劑濾除水中重金屬的裝置，其特 徵在於：所述反應罐（2)和活塞（1)為玻璃材質，套接處做磨砂處理。
【文檔編號】C02F1/28GK204111360SQ201420498329
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】徐雪芹, 田兆福, 李小蘭, 陳志燕, 周芸, 蔣宏霖, 王維剛 申請人:廣西中煙工業有限責任公司