[發明專利]一種電吸附去除水中鉛離子的方法

在審

• 申請號: 201611200099.5
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106587288A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 魏永;趙威;石舟翔;徐斕;江曉棟;姚維昊
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F101/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種水處理技術領域的方法，具體是利用酸化活性炭纖維作為電極材料電吸附去除水中Pb²⁺離子的方法，該方法去除速率快，不產生二次污染。

背景技術

鉛作為典型的重金屬污染物，不能通過降解方式消除，鉛自開采出來，將一直在環境中流通。據報道，僅有25％的鉛被重復回收利用，剩余部分則以各種形式污染生態環境。一旦鉛廢棄物未經徹底處理而直接排入水中，它將進入水體的生物體內并富集，然后通過食物鏈富集到人體內而造成鉛中毒。我國《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)中規定工業廢水中Pb的排放標準為<1mg/L。而據相關文獻報道，我國工業廢水中鉛的含量約為2.25～6.78mg/L，遠超過國家排放標準。

電容去離子(capacitive deionization，CDI)又稱電吸附(electrosorption)，是一種利用帶電的電極表面吸附水中離子和帶電粒子，凈化水體中離子及帶電粒子的新型水處理技術，其優點是：去除過程不涉及氧化還原反應，能耗低；吸附飽和后的電極可通過施加反向電壓或短路的方式得以再生，再生操作簡便；去除離子過程中無需添加其他輔助材料，不產生二次污染；整個去除和再生過程中沒有發生化學反應，電極使用壽命長。因此相比于傳統除鉛處理工藝，電容去離子技術在含鉛等重金屬廢水處理的應用領域極具應用前景。

活性炭纖維是一種強度大、密度小、耐腐蝕的新型非金屬材料。由于活性炭纖維具有比表面積大，微孔體積數大以及電阻率小等特點，作為電吸附電極材料得到一定應用?；钚蕴坷w維具有連續的塊狀結構，能直接用作電吸附電極，因此可以簡化制作工藝并降低使用成本。

發明內容

本發明設計一種電吸附去除水中鉛離子的方法，包括以下具體步驟：

(1)活性炭纖維酸化處理：用鹽酸浸泡，然后用大量的去離子水沖洗，直至pH值為中性，電導率值小于5μS·cm^-1。放置于烘箱中110℃烘干，置于干燥器中得到酸化活性炭纖維；

(2)制備活性炭纖維電極：將步驟(1)中的酸化活性炭纖維裁剪成塊狀大小得到活性炭纖維電極；

(3)將步驟(2)中得到的活性炭纖維電極組裝安裝在電吸附模塊中電吸附去除水中重金屬離子；

(4)電吸附法去除水中重金屬離子：配置重金屬離子溶液，量取重金屬離子溶液在燒杯中，將步驟(3)中組裝好的活性炭纖維電極電吸附模塊進行電吸附實驗。電吸附實驗利用蠕動泵抽取燒杯中的重金屬離子溶液進入到電吸附模塊，最終循環到燒杯中，同時使用電導率儀實時監測溶液中電導率的變化，當電導率保持不變時，即活性炭纖維電極達到吸附平衡。

(5)活性炭纖維電極的脫附再生：當活性炭纖維電極達到吸附飽和，將施加在電吸附模塊上的電壓短路或去除，溶液中的電導率將逐漸恢復到初始值，電極得到了脫附再生。

步驟(1)中所述的鹽酸的濃度為1mol·L^-1，浸泡時間為3h，pH值接近6.9。

步驟(2)中所述的活性炭纖維電極大小為5cm×5cm。

步驟(3)所述的活性炭纖維電極電吸附去除水中的重金屬離子為Pb²⁺。

步驟(4)所述的重金屬離子Pb²⁺的濃度為125mg/L，工作電壓為1.4V，進水流量為15ml/min。

本發明的優點在于：活性炭纖維的酸化改性的方法簡便易行，易制作且環保無二次污染，利用改性后的活性炭纖維電極作為電吸附模塊的電極具有效率高，操作簡單，材料易制得且材料的循環使用性能與不經過改性后的材料具有大幅度的提升。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1為實施例一中制備的活性炭纖維改性后的掃描電鏡圖(SEM圖)；

圖2為實施例二中溶液Pb²⁺初始濃度對Pb²⁺去除率的影響；

圖3為實施例三中工作電壓對Pb²⁺去除率的影響；

圖4為實施例四中進水流量對Pb²⁺電導率的影響；

圖5為實施例五中活性炭纖維電極的吸附脫附再生次數對吸附于脫附率的影響。

具體實施方式

以下對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例一