[發明專利]一種塔式吸附反應器及其去除水中重金屬離子的系統和方法

有效

• 申請號: 201310031731.8
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103058315A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王津南;楊欣;程澄;王釔
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F9/10;C02F1/44;C02F101/20
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及一種快速去除水源水中重金屬離子的系統及方法，更具體的說是一種塔式吸附反應器及其去除水中重金屬離子的系統和方法。

背景技術

我國每年發生的水污染突發事件高達60余起，其中重金屬污染就占一半以上。由于重金屬對人體健康有極大的威脅。目前文獻報道的水中重金屬離子去除方法主要有活性炭吸附法、膜法、化學沉淀法和樹脂吸附法，這些方法在應用過程中存在以下問題：1）活性炭作為一種傳統的飲用水深度處理技術在國內水廠得到較多的應用，然而活性炭對重金屬離子的吸附容量較低，其吸附容量僅為40-50毫克/克，且活性炭對重金屬離子的吸附速率也較低，無法滿足快速處置的要求，另外活性炭吸附飽和后不易再生，無法重復使用；2）膜濾法可以有效去除水中各類污染物質，是水處理領域常用技術之一，但膜濾裝置投資、運行費用較高，不適宜大水量處理與應用，且膜污染的問題沒有得到根本解決；3）化學沉淀法可以快速去除水中重金屬離子，已經在水污染應急處置中得到應用，但是化學沉淀法對于低濃度重金屬離子去除效果不佳，且在處置過程中需要添加藥劑，會改變水質，在處置后會產生大量含重金屬的污泥不易處理；4）樹脂吸附技術作為國外飲用水深度處理的主流技術目前正在國內進行積極的推廣，然而無論是固定床吸附工藝還是混合式反應器，都存在著設備繁冗、操作流程復雜的不足。

????現有公開專利中的應急處理重金屬污染的方法主要為磁性樹脂吸附法和混凝/化學沉淀法，上述方法雖然有自身的優勢并已經應用在去除水中重金屬離子，但是在實際應用過程中依然存在一些不足，需要改進和提高。比如基于磁性樹脂吸附為核心的技術，中國專利申請，名稱：一種鐵、錳超標水源水的應急預處理系統及其處理方法，公開號：CN102107965A；中國專利申請，名稱：一種基于分體式水力循環反應器的水中重金屬離子快速去除系統與方法，公開號：CN102603100，都采用磁性樹脂吸附去除水中重金屬離子，但是仍然存在不足之處：吸附后的磁性樹脂需要進行固液分離，因此系統中必須設有足夠大的樹脂沉降分離區，不僅增加了設備投資，且樹脂沉降時間延長了處理周期；磁性樹脂粒徑較小，雖然包含有磁性氧化鐵顆粒易于沉降，但是隨著處理周期的增加，不可避免的存在著磁性樹脂破碎、磁性減弱的現象，因此隨著使用周期的增加，樹脂流失現象會逐漸加重；磁性樹脂吸附后的再生通常需要通過轉移到再生罐中脫附、再生，在樹脂轉運過程中需要蠕動泵輸送，這在一定程度上加快了磁性樹脂的破碎、磨損；基于混凝/化學沉淀為核心的技術，比如中國專利申請名稱：一種利用導流明渠應急處理鐵、錳超標水體的方法，公開號：CN101905920，利用導流明渠投加藥劑進行混凝/化學沉淀法進行重金屬污染治理，雖然實現污染的原位處置，但是存在以下的不足：不僅占地面積過大，且需要建截流壩、溢流壩、開挖導流明渠，工程量極大，不適宜水廠應用；混凝/化學沉淀產生的大量廢渣不易處理，容易導致后續環境問題，大量藥劑的投加會造成水質變化，如pH值增加、濁度增加。

????因此開發出占地面積小、處理效率高，且無二次污染的重金屬污染應急處理系統和方法具有重要的實際意義。

發明內容

發明要解決的技術問題

針對現有水中重金屬離子快速去除系統體積大，以及樹脂的破碎、磨損和后續環境問題等缺陷，本發明提供一種塔式吸附反應器及其去除水中重金屬離子的系統和方法，利用塔式吸附反應器和內部纖維吸附材料，快速吸附去除水源水中的重金屬離子，并通過原位脫附再生實現纖維吸附材料的重復使用。

技術方案

發明原理：本發明利用塔式吸附反應器占地面積小、結構簡單的特點，通過塔式吸附反應器中的螯合纖維快速吸附去除水中重金屬離子。

一種塔式吸附反應器，其包括塔身、布水器、螺旋式多孔褶板、纖維吸附材料和集水器，布水器位于塔內頂端，塔身內有螺旋式多孔褶板，螺旋式多孔褶板的凹槽內覆有纖維吸附材料，集水器在塔內底部。

一種去除水中重金屬離子的系統，包括單個或多個并聯的塔式吸附反應器、脫附劑配制槽、再生劑配制槽、管路、反滲透膜濾裝置和減壓蒸餾器，所述塔式吸附反應器脫附劑進口與脫附劑配制槽出口通過管路相連，塔式吸附反應器再生劑進口與再生劑配制槽相連，塔式吸附反應器脫附流出液出口與反滲透膜濾裝置進口相連，反滲透膜濾裝置的膜濾濃縮液出口和膜濾出水口分別與減壓蒸餾器和脫附劑配制槽相連。

所述的吸附材料為南京大學申請的中國專利，名稱：?一種胺修飾的纖維狀應急吸附材料及其制備方法，專利公開號：CN102489268A。