【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种回收重金属镉的净水装置。
技术介绍
1、镉是常见的有毒重金属元素之一，具有生物毒性大、迁移能力强、半衰期长的特点。相较于颗粒物、有机物、氯消毒副产物、无机污染物等水中其他类型的污染物，重金属镉不但不能被破坏或者降解，还会通过食物链累积威胁人类健康。人体长期暴露在低浓度的重金属镉中可能致癌、致畸或致突变。镉已经被国际癌症研究组织(iarc)认定为第一类致癌物质，因此当下国内外的饮用水标准都对镉提出了严格的要求，不得超过0.005mg/l。镉污染主要发生在电镀、焙烧矿石、电池制造和核工业等行业，在这些工业生产过程中产生的含镉废水进入水体后会持续破坏生态环境，在食物链中累积，对人体造成严重危害。
2、近年来，针对镉污染问题，已经有了很多修复治理方法。目前对含镉废水的处理方法主要有沉淀法、吸附法、膜分离法和离子交换法等。这些去除技术主要分为两大类，一种是将镉从原水中转移到固体表面，另一种是将镉从原水中转移到高浓度液体中。将镉直接转移到固体表面的技术如化学沉淀法、絮凝/电絮凝法、吸附法等，应用较为广泛，但在净水后必然产生大量有毒固体废物造成二次污染；将镉转移到高浓度液体中的技术是将大体积低浓度原水浓缩为小体积高浓度废水，主流应用如膜技术(纳滤、超滤)、离子交换法、电渗析技术(ed)等，这些浓缩技术共同表现为去除率高，但能耗也高，在推广过程中容易受到成本制约。电容去离子技术(capacitive deionization)简称为cdi，能够从水溶液中去除和回收离子物质，所以常用于重金属水污染控制领域，并且具有环
3、生物炭是去除水体重金属的良好吸附材料，这源于生物炭发达的孔隙结构、巨大的比表面积和丰富的表面官能团等因素，有希望直接作为电极应用于cdi技术中。我国的玉米产量大，每年有大量的玉米芯、玉米秸秆被废弃或作为燃料烧掉，不仅利用率低，且引起了存储和碳排放的问题。污泥作为生物炭的原料之一，是城市污水中产生的主要废物且其产量每年都在显著增加。所以可以将玉米芯、玉米秸秆、污泥转化为具有良好重金属去除性能的生物炭，提高其经济价值，并实现废弃生物质的回收利用。
技术实现思路
1、本专利技术是要解决目前废水中镉污染的处理方法会产生大量有毒固体废物造成二次污染以及能耗高的技术问题，而提供一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器。
2、本专利技术的基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器是由第一支撑板1、阴极、导水网4、硅胶垫5、阴离子交换膜6、阳极、第二支撑板8和螺栓组成；
3、所述的第一支撑板1的表面靠近外沿处均匀设置多个第一螺栓孔1-3，第一支撑板1的表面还设置有第一进水孔1-2和第一出水孔1-1，进水孔1-2和出水孔1-1对称布置且设置在第一螺栓孔1-3的内圈中；
4、所述的阴极是由第一钛片3、第一石墨基片2和第一生物炭2-1组成，所述的第一生物炭2-1固定在第一石墨基片2的一个表面中心处，在第一石墨基片2的表面还设置有第二进水孔2-3和第二出水孔2-2，第二进水孔2-3和第二出水孔2-2对称布置；所述的第一石墨基片2的一个侧边上还设置有第一钛片3；所述的第一石墨基片2的尺寸小于第一支撑板1；
5、所述的硅胶垫5的中心为矩形通孔5-2，硅胶垫5的表面靠近外沿处均匀设置多个第二螺栓孔5-1；
6、所述的阴离子交换膜6的表面靠近外沿处均匀设置多个第三螺栓孔6-1；
7、所述的阳极是由第二钛片9、第二石墨基片7和第二生物炭组成，所述的第二生物炭固定在第二石墨基片7的一个表面中心处；所述的第二石墨基片7的一个侧边上还设置有第二钛片9；所述的第二石墨基片7的尺寸与第一石墨基片2相同；
8、所述的第二支撑板8的表面靠近外沿处均匀设置多个第四螺栓孔8-1，第二支撑板8的尺寸与第一支撑板1相同；
9、所述的基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器依次按照第一支撑板1、阴极、导水网4、硅胶垫5、阴离子交换膜6、阳极和第二支撑板8的顺序通过螺栓装配在一起，且第一支撑板1、阴极、导水网4、硅胶垫5、阴离子交换膜6、阳极和第二支撑板8的几何中心在同一条直线上；阴极和阳极中的生物炭相对布置；所述的第一螺栓孔1-3、第二螺栓孔5-1、第三螺栓孔6-1和第四螺栓孔8-1的位置完全对应，螺栓穿过第一螺栓孔1-3、第二螺栓孔5-1、第三螺栓孔6-1和第四螺栓孔8-1；所述的第二进水孔2-3与第一进水孔1-2的位置对应，第二出水孔2-2与第一出水孔1-1的位置对应；所述的导水网4的尺寸与第一石墨基片2相同且大于矩形通孔5-2；所述的第二进水孔2-3和第二出水孔2-2的水平位置均在矩形通孔5-2内；
10、所述的阴极的制备方法为：
11、一、将废弃生物质经干磨机磨碎后过筛，然后放置于刚玉舟中，并置于管式炉中，在保护气氛和400℃～900℃的温度下热解2h～2.5h得到初始生物炭；将初始生物炭放置于h2so4溶液中搅拌洗涤至没有气泡为止，然后用去离子水冲洗至洗液的ph和去离子水相同为止，然后干燥；
12、二、①将步骤一干燥的产物研磨20min～25min，然后加入聚偏二氟乙烯和n-甲基-2-吡咯烷酮充分混合；
13、所述的步骤一干燥的产物与聚偏二氟乙烯的质量比为(9～10):1；
14、所述的步骤一干燥的产物的质量与n-甲基-2-吡咯烷酮的体积比为(0.3g～0.4g):1ml；
15、②、将混合溶液放在旋涡振荡器中涡旋15min～20min，然后再超声30min～35min；
16、③、再重复②的过程2次，然后再涡旋10min～12min后涂敷于石墨片的一个表面上，放入60℃～65℃烘箱中烘干，得到了阴极；
17、所述的阳极的制备方法与阴极相同。
18、本专利技术中阳极和阴极在结构上的区别是：阴极上设置有进水孔和出水孔，而阳极上则没有，除此之外两极完全相同。
19、本专利技术利用硅胶垫5保证反应器完全密闭不漏水；阴极作为工作电极和阳极作为对电极，靠近进出水口(第一进水孔1-2和第一出水孔1-1)的一端为阴极，另一端为阳极；利用导水网4提高废水吸附流动的通畅性；运用阴离子交换膜6(ii型，fujifilm)阻隔阴阳两极，以避免再生短路和cd2+的再吸附。
20、本专利技术以管式炉等简单设备，通过高温煅烧成功将废弃生物质转化为生物炭材料。经测试，本专利技术制备的生物炭电极具有优异的吸附回收性能，能够循环利用，且制备工艺简单，提供了一类性能卓越的电极材料，在处理实际含镉废水中有很大的应用前景。
21、本专利技术基于电容去离子技术，利用玉米芯、玉米秸秆和污泥三种生物质制备不同孔结构和导电性的生物炭作为cdi中的电极，实现废弃生物质资源的转化利用，在实际应用中实现高效、低能耗的重金属镉废水的净化，在降低重金属污染风险的同时实现镉金属的资源回收，对人本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器是由第一支撑板(1)、阴极、导水网(4)、硅胶垫(5)、阴离子交换膜(6)、阳极、第二支撑板(8)和螺栓组成；
2.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的硅胶垫(5)的厚度为1mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的第一支撑板(1)为亚克力板。
4.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的第二支撑板(8)为亚克力板。
5.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的导水网(4)为尼龙网。
6.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的废弃生物质为玉米芯、玉米秸秆或干燥的污泥；所述的污泥为污水处理厂浓缩池压缩后的泥饼。
7.根据权利要求1所述的
8.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于步骤一中所述的保护气氛为氮气。
9.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于步骤一中的升温速率为5℃/min。
10.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于步骤一中所述的H2SO4溶液的浓度为0.1mol/L。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器是由第一支撑板(1)、阴极、导水网(4)、硅胶垫(5)、阴离子交换膜(6)、阳极、第二支撑板(8)和螺栓组成；
2.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的硅胶垫(5)的厚度为1mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的第一支撑板(1)为亚克力板。
4.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的第二支撑板(8)为亚克力板。
5.根据权利要求1所述的一种基于电容去离子技术的回收重金属镉的低耗净水反应器，其特征在于所述的导水网(4)为尼...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈以頔，宋昭，唐诗懿，任南琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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