專利名稱：一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置的制作方法
專利說明 技術(shù)領(lǐng)域 本實(shí)用新型涉及一種處理工業(yè)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(yīng)裝置。
背景技術(shù) 目前在染料、印染、化工、重金屬、制藥、油分等領(lǐng)域中所排放的均為高濃度、高鹽有機(jī)廢水，多含有氯、苯類有機(jī)污染物，對微生物毒害性較大，為降解廢水中CODcr，在實(shí)踐中發(fā)明了鐵炭微電解法，研制出多種鐵炭微電解反應(yīng)設(shè)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，基于電化學(xué)中的電池反應(yīng)，金屬陽極直接和陰極材料接觸在一起，浸沒在電解質(zhì)溶液中，發(fā)生電池反應(yīng)，其電極反應(yīng)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(yōu)點(diǎn)在于其間所生成的羥自由基·OH氧化性極強(qiáng)，可以使有機(jī)物氧化，同時(shí)由于電池的電極周圍存在電場效應(yīng)，使溶液中帶電粒子在電場作用下定向移動(dòng)，進(jìn)行附集并沉積在電極上而被除去；缺點(diǎn)在于電極反應(yīng)生成的新生態(tài)Fe2+及它們的水合物具有較強(qiáng)的絮凝特性，特別是在加堿調(diào)pH后生成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(shí)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(yīng)速率，且鐵屑容易結(jié)塊，易形成局部短流，出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)鐵屑與炭混合物產(chǎn)渣量大，增加了后續(xù)處理成本，雖然可以用酸再生，反沖洗之類，但效果不明顯。
后經(jīng)一些改進(jìn)，以國家知識產(chǎn)權(quán)局已公開的專利號01142858.9“活性污泥微電解法處理工業(yè)廢水”專利為例，該專利采用在廢水中布置碳鋼，利用鐵被電極反應(yīng)產(chǎn)物Fe2+產(chǎn)生凝聚力較強(qiáng)的Fe(OH)3膠體絮凝劑，PH值調(diào)節(jié)為4.5-6.5加速鐵的腐蝕，從而加速活性污泥系統(tǒng)對CODcr的去除能力，本專利雖以碳鋼作為材料，產(chǎn)渣量大幅度降低，但仍靠在酸性條件下產(chǎn)生凝聚力較強(qiáng)的Fe(OH)3膠體絮凝污水中有機(jī)物，同樣會產(chǎn)生鐵屑結(jié)塊、降低氧化速率問題。
為解決以上問題，發(fā)明了例如專利號02252471.1“鐵炭微電解流化床設(shè)備”、專利號03206783.6“連續(xù)流強(qiáng)化微電解廢水處理裝置”、專利號200710141570.2“連續(xù)鐵炭微電解硫化床設(shè)備”等類似專利，采用攪拌、旋轉(zhuǎn)、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，并未從根本上解決電解反應(yīng)中鐵屑結(jié)塊、吸附絮凝技術(shù)難題。
實(shí)用新型內(nèi)容 本專利針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種不需要在廢水中加入酸堿來調(diào)節(jié)PH值，利用廢水中含有鹽(Nacl、Cacl2)等物質(zhì)與鐵屑、碳纖維微電解反應(yīng)，解決普通鐵炭微電解中產(chǎn)生鐵屑結(jié)塊、產(chǎn)渣量大、吸附絮凝較強(qiáng)等問題的鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型專利采用的技術(shù)方案是 一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置由機(jī)架、反應(yīng)器殼體、反應(yīng)單元、高壓氣缸、U形風(fēng)管、羅茨風(fēng)機(jī)、分布管、氣動(dòng)密封閥及殘液排放口組成，其中反應(yīng)器殼體安裝在機(jī)架上部，反應(yīng)單元以筒狀固定于反應(yīng)器殼體內(nèi)，U形風(fēng)管安裝于機(jī)架正面并與機(jī)架兩側(cè)高壓氣缸連接，羅茨風(fēng)機(jī)與高壓氣缸相通，分布管與高壓氣缸相通并置于反應(yīng)單元底部，氣動(dòng)密封閥安裝在U形風(fēng)管上，殘液排放口置于反應(yīng)器殼體底部。
所述的反應(yīng)單元成筒狀內(nèi)層為中空管，外層為不銹鋼篩網(wǎng)，內(nèi)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(shí)用新型專利利用鐵炭纖維作為反應(yīng)單元，保留原鐵炭微電解反應(yīng)，其中活性炭纖維(ACF)具有吸附、導(dǎo)電和催化氧化性能與微米級的純鐵粉按一定比例復(fù)合作為一種新型水處理填料做成濾芯裝入反應(yīng)單元圓筒內(nèi)，在反應(yīng)器內(nèi)通過溶解氧分子在活性炭纖維的表面發(fā)生兩電子還原反應(yīng)生成H2O2，在有鹽離子的條件下生成強(qiáng)氧化性的羥自由基·OH，無選擇地迅速與有機(jī)化合物發(fā)生三種形式的反應(yīng)脫氫反應(yīng)、破壞C＝C不飽和鍵的加成反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使其發(fā)生化學(xué)降解，在反應(yīng)中Fe3+會在炭纖維表面還原成Fe2+，繼續(xù)與H2O2發(fā)生反應(yīng)，因此在反應(yīng)中Fe2+起到催化劑的作用。
本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)孔結(jié)構(gòu)中纖維間的空隙有吸附擴(kuò)散作用，其微孔位于表面，孔徑小，可產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚作用，增加了吸附有機(jī)物效果，相同體積可以多處理廢水，增加了反應(yīng)的完全性，節(jié)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(yīng)速度；(3)因活性炭纖維(ACF)表面含有大量的含氧官能團(tuán)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(huán)類的水溶性有機(jī)物具有極強(qiáng)的氧化性；(4)因?yàn)橐陨戏磻?yīng)過程中需要鹽(Nacl、Cacl2)等物質(zhì)產(chǎn)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(shí)用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置主視圖； 圖2為本實(shí)用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置左視圖； 圖3為本實(shí)用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置俯視圖； 圖4為本實(shí)用新型專利一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置反應(yīng)單元結(jié)構(gòu)圖； 具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示，一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置由機(jī)架1、反應(yīng)器殼體2、反應(yīng)單元3、高壓氣缸4、U形風(fēng)管5、羅茨風(fēng)機(jī)6、分布管7、氣動(dòng)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(nèi)層中空管31，外側(cè)為不銹鋼篩網(wǎng)32，內(nèi)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(shí)施時(shí)，機(jī)架1上部分別安裝兩個(gè)獨(dú)立反應(yīng)器殼體2，高濃度有機(jī)廢水通過進(jìn)水口流入反應(yīng)器殼體2內(nèi)，此時(shí)反應(yīng)單元3中鐵屑與活性炭纖維做成的中空濾芯33與污水發(fā)生微電解反應(yīng)，活性炭纖維的表面發(fā)生兩電子還原反應(yīng)生成H2O2，在有鹽離子的條件下生成強(qiáng)氧化性的羥自由基·OH，無選擇地迅速與有機(jī)化合物發(fā)生三種形式的反應(yīng)脫氫反應(yīng)、破壞C＝C不飽和鍵的加成反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使其發(fā)生化學(xué)降解，因反應(yīng)過程中需充入氧氣來提高對微生物的分解，通過羅茨風(fēng)機(jī)6將外界空氣充入高壓氣缸4內(nèi)，利用U形風(fēng)管將機(jī)架1兩側(cè)高壓氣缸4連通，高壓氣缸4內(nèi)有氧氣體再通過分布管7充分與中空濾芯33進(jìn)行有氧反應(yīng)，使空氣中的氧溶解于水中加速電極反應(yīng)，氣動(dòng)密封閥7用來調(diào)節(jié)空氣流量大小，過濾后水經(jīng)出水口排出，殘液排放口9將過濾后雜質(zhì)排出反應(yīng)器殼體2。
實(shí)施例1 本公司試驗(yàn)1，將進(jìn)水CODcr含量為670mg/L，進(jìn)水PH值為12，過濾0.5小時(shí)后CODcr開始下降，PH值為9，過濾后可降至210mg/L，CODcr脫除率為68％。
實(shí)施案例2 本公司試驗(yàn)2，將進(jìn)水CODcr含量為350mg/L，進(jìn)水PH值為12.5，過濾0.5小時(shí)后CODcr開始下降，PH值為9，過濾后可降至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(jī)物，無需外調(diào)節(jié)酸堿PH值進(jìn)行分解，具有節(jié)約能源、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，在高鹽廢水及中水回用技術(shù)上可降解CODcr達(dá)80～90％以上。
權(quán)利要求1、一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置由機(jī)架、反應(yīng)器殼體、反應(yīng)單元、高壓氣缸、U形風(fēng)管、羅茨風(fēng)機(jī)、分布管、氣動(dòng)密封閥及殘液排放口組成，其特征在于所述的反應(yīng)單元以筒狀固定于反應(yīng)器殼體內(nèi)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置其特征在于所述的反應(yīng)單元成筒狀內(nèi)層為中空管，外層為不銹鋼篩網(wǎng)，內(nèi)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(shí)用新型公開了一種鐵炭纖維微電解反應(yīng)裝置由機(jī)架、反應(yīng)器殼體、反應(yīng)單元、高壓氣缸、U形風(fēng)管、羅茨風(fēng)機(jī)、分布管、氣動(dòng)密封閥及殘液排放口組成，其中反應(yīng)單元成筒狀內(nèi)層為中空管，外層為不銹鋼篩網(wǎng)，內(nèi)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于反應(yīng)器殼體內(nèi)，其中活性炭纖維(ACF)具有吸附、導(dǎo)電和催化氧化性能與微米級的純鐵粉按一定比例復(fù)合作為一種新型水處理填料做成濾芯裝入反應(yīng)單元圓筒內(nèi)，在微電解作用下可以對含氧類、含氯、含苯環(huán)類的水溶性有機(jī)物具有極強(qiáng)的氧化性，因廢水處理過程中需要鹽(Nacl、Cacl2)等物質(zhì)產(chǎn)生的離子，所以此設(shè)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(yōu)先權(quán)日2008年12月6日
發(fā)明者邵志軍 申請人:邵志軍