本发明专利技术涉及过滤的技术领域，具体涉及一种碳纤维过滤器、其再生方法及碳纤维过滤装置，碳纤维过滤器包括中心滤体和缠绕于所述中心滤体的碳纤维丝，所述中心滤体为中空状并设置有出水口，所述中心滤体的表面设置有至少一个凹槽，所述凹槽区域内设置有多个通孔，所述通孔和出水口均与所述中心滤体的中空状的内腔连通，所述碳纤维丝经恒力缠绕在所述凹槽内形成过滤层。本发明专利技术的纤维过滤器将高强度的碳纤维丝用恒力缠绕在凹槽中，使凹槽中纤维定向集聚紧密、并形成过滤孔，且随着缠绕层的加厚形成的过滤层的孔径沿水流方向逐渐变小，达到深层过滤的效果；通过改变恒力的大小实现过滤层孔径的可调控性。孔径的可调控性。孔径的可调控性。
【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维过滤器、其再生方法及碳纤维过滤装置
[0001]本专利技术涉及过滤的
，具体涉及一种碳纤维过滤器、其再生方法及碳纤维过滤装置。
技术介绍
[0002]微滤技术属于低压驱动的膜技术，运行压力通常在0.35MPa，初始通量为10
‑4～10
‑2m/s，可以截留粒径范围在0.1～1μm的悬浮胶体和颗粒物。由于微滤膜的孔隙率和较大的内表面积，微滤技术广泛应用于细菌、酵母和哺乳动物细胞的分离；气体、含病毒溶液的净化与灭菌；食品加工中的净化；油水分离；水与废水处理等领域。在水与废水处理中，微滤技术通常与混凝、吸附等前处理技术联用，达到去除颗粒状COD和悬浮颗粒的目的。
[0003]过滤技术广泛应用于水处理领域，膜分离技术主要机理为尺寸排斥(如微滤)，污染物在膜孔和膜表面截留，最终导致膜污染，引起膜通量降低，从而引发高能耗、更长的停机时间和膜面积的减少等不良后果。因此需要相关的技术来解决该问题，如北京金泽环境能源技术研究有限公司申请的专利号为201510778873.X中公布一种在线的分单元进行超滤/微滤膜化学清洗系统，但该专利所使用的化学清洗试剂仅限于食品级才能保证不产生有害的清洗污水；湖州科滤膜技术有限公司申请的专利号为201810255408.1中公布通过气泡发生器和尖刺装置，利用气泡爆炸效应实现对微孔滤膜管壁的污染清洗，但该清洗装置结构复杂，且通气管容易发生堵塞等情况，不能完全解决膜的深层污染；济南大学申请的专利号202110171638.1中公布了纳米气泡技术与化学清洗联用的的膜清洗技术，清洗过程较为繁琐，纳米气泡的产生同样依靠于气泡发生器，更容易发生堵塞。
[0004]综上所述，常规的原位物理清洗结构较复杂，且化学清洗对膜结构有不可逆影响，降低膜的使用寿命，从而提高膜分离技术的使用成本。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种碳纤维过滤器，过滤孔径可控，抗污染性能强且能进行原位电清洗。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种碳纤维过滤器的再生方法，方法简单，可实现原位再生。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种碳纤维过滤装置。
[0008]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种碳纤维过滤器，包括中心滤体和缠绕于所述中心滤体的碳纤维丝，所述中心滤体为中空状并设置有出水口，所述中心滤体的表面设置有至少一个凹槽，所述凹槽区域内设置有多个通孔，所述通孔和出水口均与所述中心滤体的中空状的内腔连通，所述碳纤维丝经恒力缠绕在所述凹槽内形成过滤层。
[0009]优选地，所述凹槽为倒三角形凹槽，其夹角角度为10～160。
[0010]优选地，所述过滤层的孔隙自倒三角形凹槽的底部向外延伸的方向逐渐增大。
[0011]优选地，所述碳纤维丝经10～200N的恒力缠绕在所述凹槽内。
[0012]优选地，所述碳纤维丝为经酸浸改性后的改性碳纤维丝。
[0013]酸改性方法为：将清洁后的碳纤维，浸泡在45wt.％的HNO3溶液中，在60℃条件下加热2h，然后用超纯水冲洗至pH不发生变化。
[0014]经过浸渍酸改性后，提高了碳纤维丝的亲水性和疏油性，能有效实现油水分离。
[0015]优选地，所述碳纤维丝为高温烧蚀改性后的改性碳纤维丝。
[0016]高温烧蚀改性的方法为：将碳纤维丝清洗、干燥后，在400～600℃进行高温处理，之后降温取出清洗烘干，得到改性碳纤维丝。
[0017]另外，碳纤维丝可以通过不同的改性方式，对其亲疏水性、亲疏油性、表面电性等性质进行调节，以适用于不同性质污水的分离。
[0018]本专利技术实现目的之二所采用的方案是：一种所述的碳纤维过滤器的再生方法，将所述碳纤维丝作为阴极置于电解液，与惰性阳极连通之后中进行水电解，阴极产生大量微气泡，利用微气泡对碳纤维丝表面进行冲刷实现原位再生。
[0019]优选地，卸掉所述碳纤维丝所受恒力后将碳纤维丝作为阴极置于电解液。
[0020]优选地，电解电压为1.2
‑
8V。
[0021]电解质并不做过多限定，在再生过程中，电解质只是起到离子迁移构成电流回路的作用，而其自身不发生变化(比如说生成沉淀或气体，如氯气)，一般采用的电解质为Na2SO4、K2SO4、Na2CO3、K2CO3中的至少一种，也可根据需要选择其他的电解质。
[0022]本专利技术实现目的之三所采用的方案是：一种碳纤维过滤装置，包括所述的碳纤维过滤器。
[0023]本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0024]本专利技术的纤维过滤器将高强度的碳纤维丝用恒力缠绕在凹槽中，使凹槽中纤维定向集聚紧密、并形成过滤孔，且随着缠绕层的加厚形成的过滤层的孔径沿水流方向逐渐变小，达到深层过滤的效果；通过改变恒力的大小实现过滤层孔径的可调控性。原水从纤维外部滤过，滤液从过滤柱内部流出，最小可截留0.1μm左右的污染物。
[0025]碳纤维丝表面抗污染能力强，反冲洗和化学再生有较好的再生效果；相比于普通滤料和微滤膜等成型滤料，本专利技术中施加在碳纤维丝上的恒力可自由松懈，卸掉碳纤维丝所受拉力后再进行反冲洗释放孔隙中污染物，有效防止滤料孔隙被永久堵塞。
[0026]碳纤维丝对部分大分子有机物如腐殖酸等有一定的吸附作用，可实现有选择性的去除污染物。
[0027]由于碳纤维丝具有十分优良的导电性，将其作为阴极，在加电的情况下电解水产生大量微气泡作用于碳纤维表面，从而实现碳纤维滤料的原位再生。
附图说明
[0028]图1为本专利技术纤维过滤器的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术纤维过滤器的过滤示意图；
[0030]图3为将本专利技术的纤维过滤器进行电反洗过程的示意图；
[0031]图4为采用本专利技术的纤维过滤装置在不同操作压力条件下，过滤不同污染物所引起的通量变化；
[0032]图5为将本专利技术的纤维过滤器经过不同加电反清洗条件下过滤混合溶液比通量的
变化；
[0033]图6为拉力对本专利技术的碳纤维过滤层平均孔径与纯水通量大小影响的关系图；
[0034]图7为不同拉力下本专利技术的纤维过滤器过滤前后高岭土悬浊液粒径分布图；
[0035]图8为实施例三中纤维过滤器的结构示意图。
[0036]图中：1、外池体；2、上盖板；3、橡胶垫；4、固定螺栓；5、进气口；6、进水口；7、池体出水口；8、支撑板；9、中心滤体；10、倒三角形凹槽；11、碳纤维丝；12、出水口；13、阳极；14、电解液。
[0037]表1为不同加电反清洗条件下过滤混合溶液的浊度去除率。
具体实施方式
[0038]为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0039]实施例一
[0040]如图1所示为碳纤维过滤器的结构，包括中心滤体9和缠绕于所述中心滤体9的碳纤维丝11，所述中心滤体9为中空状并设置有出水口本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维过滤器，其特征在于：包括中心滤体和缠绕于所述中心滤体的碳纤维丝，所述中心滤体为中空状并设置有出水口，所述中心滤体的表面设置有至少一个凹槽，所述凹槽区域内设置有多个通孔，所述通孔和出水口均与所述中心滤体的中空状的内腔连通，所述碳纤维丝经恒力缠绕在所述凹槽内形成过滤层。2.根据权利要求1所述的碳纤维过滤器，其特征在于：所述凹槽为倒三角形凹槽，其夹角角度为10～160。3.根据权利要求2所述的碳纤维过滤器，其特征在于：所述过滤层的孔隙自倒三角形凹槽的底部向外延伸的方向逐渐增大。4.根据权利要求1所述的碳纤维过滤器，其特征在于：所述碳纤维丝经10～200N的恒力缠绕在所述凹槽内。5.根据权利要求1所述的碳纤维过滤器，其特征在于：所述碳纤维丝为经酸浸改性后的改性碳纤维丝。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，王桧，许涛，谢一敏，毛旭辉，胡将军，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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