基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统技术方案

本申请公开了基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，包括：原水箱、蠕动泵、电吸附处理单元和直流电源；电吸附处理单元中的电吸附阴极板和电吸附阳极板分别连接直流电的负极和正极，对有机废水中的氯酚类物质进行电吸附净化处理，电吸附阴极板采用可循环再生的活性炭纤维负载纳米零价铁复合材料，在吸附饱和后，可通过强化电催化和纯水冲洗的方式使其获得再生，实现循环使用。本系统充分利用了活性炭纤维表面积大、孔隙结构优良、电化学稳定性好的优点，有效提高了氯酚类有机废水的电吸附效率；电吸附极板可循环使用，且不消耗极板，设备简单，操作管理方便，具有广阔的推广空间和使用价值。有广阔的推广空间和使用价值。有广阔的推广空间和使用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统


[0001]本申请属于电吸附水处理应用领域，具体涉及基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统。

技术介绍

[0002]氯酚类化合物是化工生产的基本原料，使用范围极广，很多工业生产过程中如除草剂、防腐剂、杀菌剂、防锈剂、热交换剂、染料和造纸等均需要使用氯酚，在预防和杀灭血吸虫病方面，氯酚类化合物有很好的效果。自来水厂多采用加氯消毒方法，进入水中的氯会和酚类化合物发生氯代反应生成氯酚等消毒副产物。氯酚类化合物不仅具有致畸、致癌、致突变的“三致”效应，而且还会对很多生物体产生较强的毒害作用，氯酚类化合物广泛的使用性使得其可以通过许多种方式排放到环境中，如工业废水的排放以及废物的填埋和焚烧等，其进入生物体内的方式多种多样，呼吸、皮肤接触、摄入等，对自然生态和人类的健康产生较大危害。由于氯酚类化合物会带来一系列的环境问题，许多国家都将氯酚列入了优先控制污染物的名单。我国的污水综合排放标准也明确了氯酚的排放限值，规定了各类排污单位中氯酚的最高允许排放浓度。
[0003]电吸附技术能耗低、能去除难降解的污染物质,处理过程无二次污染，是近年来快速发展的一种新型水处理技术。而电极材料作为电吸附技术的核心，其结构形貌和电化学性能对电吸附过程具有重要影响。一般认为，电极材料应当具有较大的比表面积、优化的孔隙结构、较高的电化学稳定性和吸附容量等特点。活性炭纤维因具有这些特点以及较小的电阻和较好的极化性能，使其成为近年来广泛使用的一种电极材料，但是普通的活性炭吸附选择性差，吸附能力有限。
[0004]纳米零价铁作为一种新型的高效环境修复材料，因其具有颗粒小、表面积大和反应活性高等优势，在环境污染修复领域，尤其是在去除水体和土壤中难以降解的卤代化合物、重金属和含氮污染物等方面有着广阔的应用前景，因此纳米零价铁逐渐成为国内外研究的热点。然而在应用过程中，单一的纳米零价铁材料存在一定局限性，如由于粒径小且表面具有磁性而极易团聚，导致比表面积降低，反应活性降低，并且在制备过程中易于氧化，在存储、运输过程中易于失效，严重影响其对污染物的治理效果。同时，传统的纳米零价铁物理制备法成本高，对技术设备要求高而且工艺苛刻，液相还原法制备纳米零价铁也存在负载不均匀，纳米铁颗粒易于发生团聚的问题，降低了纳米铁颗粒催化降解污染物的能力。

技术实现思路

[0005]本申请提出了基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，采用可循环再生的活性炭纤维负载纳米零价铁复合材料和普通活性炭纤维制作电吸附处理单元，实现既能对氯酚类有机废水进行净化处理，电吸附处理单元又能循环再生重复利用，而且吸附材料负载均匀且不产生颗粒团聚。
[0006]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0007]基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，包括：原水箱、蠕动泵及管路、电吸附处理单元和直流电源；
[0008]所述原水箱通过所述蠕动泵及管路连接所述电吸附处理单元；
[0009]所述原水箱用于存放氯酚类有机废水；
[0010]所述蠕动泵及管路用于将所述原水箱中的所述氯酚类有机废水输送至所述电吸附处理单元；
[0011]所述电吸附处理单元为密闭容器，所述电吸附处理单元内放置有可循环再生的电吸附极板、隔板和密封胶垫，所述电吸附极板与所述直流电源连接，所述电吸附处理单元通过所述电吸附极板净化处理所述氯酚类有机废水。
[0012]优选的，所述电吸附极板采用多组串联方式。
[0013]优选的，所述电吸附极板包括电吸附阳极板和电吸附阴极板；
[0014]所述电吸附阳极板与所述直流电源的正极连接，所述电吸附阴极板与所述直流电源的负极连接。
[0015]优选的，所述直流电源的工作电压为1.0V，所述电吸附阳极板和电吸附阴极板之间通过所述隔板调整间距，所述间距为2
‑
4mm。
[0016]优选的，所述电吸附阳极板采用活性碳纤维材料；
[0017]所述电吸附阴极板采用活性炭纤维负载纳米零价铁复合材料。
[0018]优选的，所述活性炭纤维负载纳米零价铁复合材料的制作方法包括：
[0019]将活性炭纤维浸入铁盐醇水溶液中，在超声波作用下使用NaBH4醇水溶液将所述铁盐醇水溶液中的铁离子还原为铁单质负载到活性碳纤维表面，得到所述活性炭纤维负载纳米零价铁复合材料。
[0020]优选的，所述铁盐醇水溶液为FeCl3醇水溶液。
[0021]优选的，所述电吸附极板为可循环再生材料，其中所述循环再生的方法包括：
[0022]常规再生：使用超纯水对所述电吸附极板按照预定的水流速冲洗预定时间；
[0023]强化再生：将所述直流电源的电压提高至电催化电压值，同时使用超纯水对所述电吸附极板按照预定的水流速冲洗预定时间。
[0024]优选的，所述电催化电压值不低于3.5V。
[0025]本申请的有益效果为：
[0026]本申请公开了基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，将负载纳米零价铁的活性炭纤维作为阴极，普通活性炭纤维做为阳极，用电化学吸附法来处理氯酚类有机废水，充分利用了活性炭纤维表面积大、孔隙结构优良、电化学稳定性好的优点，同时利用了极化作用，使得氯酚类有机物分子具有偶极矩，促使其定向有序的吸附于负载纳米零价铁的活性炭纤维阴极电极表面，吸附材料负载均匀且不产生颗粒团聚，有效提高了氯酚类有机废水的电吸附效率；只需要通过简单的开路冲洗即能使负载纳米零价铁的活性炭纤维重生，或者通过强化电压电催化降解水去除难以洗脱的氯酚类有机物，使负载纳米零价铁的活性炭纤维延长寿命，可多次循环利用，且不消耗阴极电极所负载的纳米零价铁，保证电极的使用寿命和去除氯酚类有机污染物的效果。本申请操作简单，无二次污染，可在常温常压下进行，能量效率高，设备简单，占地面积小，造价成本低，管理方便，具有广阔的推广空间和使用价值。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请实施例基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统的组成结构示意图；
[0029]图2为本申请实施例中电吸附处理单元的结构示意图；
[0030]图3为本申请实施例中本专利技术的活性炭纤维和制得的纳米零价铁以及负载纳米零价铁的活性炭纤维的XRD表征图；
[0031]图4为本申请实施例中负载纳米零价铁的活性炭纤维作为阴极与活性炭纤维作为阴极时电吸附氯酚类有机物去除率的对比图；
[0032]图5为本申请实施例中不同初始浓度下电吸附氯酚类有机物去除率变化图；
[0033]图6为本申请实施例中不同极板电压下电吸附氯酚类有机物去除率变化图；
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，其特征在于，包括：原水箱、蠕动泵及管路、电吸附处理单元和直流电源；所述原水箱通过所述蠕动泵及管路连接所述电吸附处理单元；所述原水箱用于存放氯酚类有机废水；所述蠕动泵及管路用于将所述原水箱中的所述氯酚类有机废水输送至所述电吸附处理单元；所述电吸附处理单元为密闭容器，所述电吸附处理单元内放置有可循环再生的电吸附极板、隔板和密封胶垫，所述电吸附极板与所述直流电源连接，所述电吸附处理单元通过所述电吸附极板净化处理所述氯酚类有机废水。2.根据权利要求1所述的基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，其特征在于，所述电吸附极板采用多组串联方式。3.根据权利要求1所述的基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，其特征在于，所述电吸附极板包括电吸附阳极板和电吸附阴极板；所述电吸附阳极板与所述直流电源的正极连接，所述电吸附阴极板与所述直流电源的负极连接。4.根据权利要求3所述的基于可再生活性炭纤维的电吸附去除氯酚类有机物的系统，其特征在于，所述直流电源的工作电压为1.0V，所述电吸附阳极板和电吸附阴极板之间通过所述隔板调整间距，所述间距为2
‑
4mm。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：程方，王蓬菁，赵杰，刘学伟，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：