[發明專利]一種以包覆型壓電材料CPM為主要填料的除氨裝置及方法

在審

• 申請號: 201810009336.2
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108002512A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 劉翔;宋啟楠;李淼
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/28;C02F101/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種以包覆型壓電材料CPM為主要填料的除氨裝置及方法，該裝置內部填充CPM球狀填料的圓柱形殼體，螺紋連接在圓柱形殼體兩端的蓋體，上端的蓋體上設置有進口，進口固定有進水管或進氣管，下端的蓋體上設置有出口，進水口連接計量泵，處理后的水或自出口流出；該裝置與大氣壓連通時對氨的去除率達32％，通過計量泵加壓后可達49％。該裝置將除氨過程控制在單一的反應裝置中完成，易于控制，裝置整體結構簡單、裝卸簡易且制作成本低。

技術領域

本發明屬于水中氨處理技術領域，具體地是涉及一種以包覆型壓電材料(CPM，Coated Piezoelectric Material)為主要填料的除氨裝置、除氨方法及材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著人類生活的豐富與社會的發展，環境污染問題日漸凸顯。氨作為最常見的非點源污染物之一和自然界氮循環的核心，對環境的危害更具廣泛性和持久性。根據我國《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)，飲用水中氨氮濃度的限值為0.5mg/L。我國東北地區深層地下水氨氮超標嚴重，南方地區的淺層地下水氨氮超標嚴重，北京、內蒙古自治區、遼寧省、寧夏回族自治區、湖南省、廣東省、廣西壯族自治區、云南省、重慶市和西藏自治區均有氨氮超標。氨氮是引起水體富營養化和環境破壞的重要污染物之一，氨氮導致的水體富營養化對水生生物有害，且對供水消毒造成了阻礙，并且氨氮轉化過程中會產生的具有“三致”作用的亞硝胺，誘發各種腫瘤疾病，對人體健康及生態環境都有較大危害。

對于氨的去除，目前可用的方法主要有物理法、化學法和生物法，其中物理法只能濃縮污染物或將其轉移到其它介質，生物法處理周期長、不穩定。化學法則普遍成本高，且易造成二次污染。包覆型壓電材料與被污染介質接觸即可直接生效，除氨過程無需能量消耗，且在大氣壓下就對氨有較好的去除效果；此外，CPM具有制作簡易、成本低，且不產生二次污染等優點。

發明內容

為實現零能耗氧化環境介質中的氨污染的目的，本發明的目的在于提供一種以包覆型壓電材料CPM為主要填料的除氨裝置及方法，該裝置與大氣壓連通時對氨的去除率達32％，通過計量泵加壓后可達49％；該裝置將除氨過程控制在在單一的反應裝置中完成，易于控制，裝置整體結構簡單、裝卸簡易且制作成本低。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種以包覆型壓電材料CPM為主要填料的除氨裝置，包括內部填充CPM球狀填料4的圓柱形殼體3，螺紋連接在圓柱形殼體3兩端的蓋體2，上端的蓋體2上設置有進口1，進口1固定有進水管或進氣管，下端的蓋體2上設置有出口5。

所述的進水管與計量泵連接，計量泵流量3L/h，量程7Bar，額定功率30W。

所述圓柱形殼體3為直徑為4cm，高度為22cm的有機玻璃柱體；所述蓋體2為塑料螺旋蓋。

所述CPM球狀填料4的制作方法如下：

步驟1：外覆壓電性殼層材料的制備步驟如下：

步驟1.1：取電氣石粉和粘土原材料，提純并去除大塊雜質；

步驟1.2：以質量比(3-5):1量取提純并去除大塊雜質后的電氣石粉和粘土原材料；

步驟1.3：將原材料加入燒杯，加去離子水，攪拌混勻，備用。

步驟2：除氨CPM的制作具體包括如下步驟：

步驟2.1：向粘土中緩慢加入去離子水，塑成直徑為2-3mm的球型粘土內芯；

步驟2.2：迅速將外覆壓電性殼層材料包覆在粘土內芯表面，包覆厚度為1-2mm，形成球體；

步驟2.3：立即使用直徑0.5mm的針將球體自中心貫穿；

步驟2.4：將制好的球體自然風干1-2h，脫水成型；