[發明專利]管式降膜反應器催化活化過硫酸鹽處理系統及運行工藝

有效

• 申請號: 202110017006.X
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112850873B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 劉云洲
• 申請（專利權）人: 上海碧州環保能源科技有限公司
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/32;C02F1/28;C02F103/28
• 代理公司: 上海怡恩專利代理事務所(普通合伙) 31336
• 代理人: 牟俊玲

1.管式降膜反應器催化活化過硫酸鹽處理系統，包括反應器、進水單元、出水單元和控制裝置，其特征在于：

所述反應器包括管式裝置（6）以及降膜反應區，管式裝置（6）緊貼內壁上填裝Co/Fe柔性多壁碳納米管復合膜（5），管式裝置（6）兩端和中間均設置螺旋靜態混合器（4）；所述反應器的降膜反應區外部由PVC框架（13）固定，正反兩面有填裝Co/Fe柔性多壁碳納米管復合膜（5）的玻璃板（11），內部裝有紫外燈管（10）；

所述進水單元與出水單元均與所述反應器相連通，所述進水單元包括進水管（2）、進水泵（1）以及布水管道（8），所述出水單元包括第二出水管（15）和第一出水管（12），所述進水單元與所述反應器的管式裝置（6）連接；

所述控制裝置包括第一COD在線檢測儀（18）、第二COD在線檢測儀（7）、第一控制閥門（17）、第二控制閥門（16）、第三控制閥門（14）、第一過硫酸鹽投加器（3）、第二過硫酸鹽投加器（9）

其中，所述Co/Fe柔性多壁碳納米管復合膜（5）的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：首先將蒸餾過的苯胺溶解在20~30ml 1.0M硫酸水溶液中，將溶液置于冰浴中，在20~30min內向苯胺溶液中逐滴加入20~30ml過硫酸銨溶液，過硫酸銨與苯胺摩爾比為1:1~2，所得混合液在室溫下攪拌20~24h，過濾后分別用乙醇和純水洗滌數次，干燥得到聚苯胺產物；

步驟2：然后將多壁碳納米管、聚苯胺、柔性塑料聚合物和發泡劑按質量比1~5:1~2:1~5:1~2超聲分散至N-甲基吡咯烷酮溶劑中2~10h；

步驟3：然后將混合溶液均勻涂至干凈玻璃板上在室溫下干燥，初步得到碳納米管復合膜；

步驟4：然后將碳納米管復合膜在150℃條件下加熱1~2h以除去發泡劑，從而得到柔性多壁碳納米管復合膜；

步驟5：利用金屬有機化學氣相沉積法，以乙酰丙酮鈷和乙酰丙酮鐵按摩爾比1:2，作為金屬有機前驅體，以高純氮氣作為載氣，載氣流速控制在1~20mL/min，在真空條件下，在120-300℃汽化溫度下保持6-12h，使金屬有機前驅體沉積在柔性多壁碳納米管復合膜上；

步驟6：然后將制備得到的負載有金屬有機前驅體的柔性多壁碳納米管復合膜放置于管式爐中，在氮氣氣氛下進行動態沉積，使金屬有機前驅體在管式爐中150-600℃熱分解溫度下進行熱分解，時間為2-8h，從而得到負載均勻的Co/Fe柔性多壁碳納米管復合膜（5）。

2.根據權利要求1所述管式降膜反應器催化活化過硫酸鹽處理系統，其特征在于：所述螺旋靜態混合器（4）的長度為30厘米。

3.根據權利要求1所述管式降膜反應器催化活化過硫酸鹽處理系統，其特征在于：所述反應器的管式裝置（6）直徑與長度比為1:20。

4.根據權利要求1所述管式降膜反應器催化活化過硫酸鹽處理系統，其特征在于：所述柔性塑料聚合物為聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇中任意一種。

5.根據權利要求1所述管式降膜反應器催化活化過硫酸鹽處理系統，其特征在于：所述發泡劑為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、二磺酰肼苯、苯磺酰肼中任意一種。

6.根據權利要求1-5所述任一一項管式降膜反應器催化活化過硫酸鹽處理系統，其運行工藝，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：進水COD濃度為2000mg/L，污水進水流入反應器的管式裝置（6），其中第一COD在線檢測儀（18）檢測進水COD濃度，若COD低于2000mg/L

則可調節反應器內部水流速度，使其流速增大；若COD高于2000mg/L則控制過硫酸鹽投加器（3）開關調大，裝置內的Co/Fe柔性多壁碳納米管復合膜（5）催化活化過硫酸鹽產生硫酸根自由基降解COD；

步驟2：管式裝置（6）中第二COD在線檢測儀（7）檢測管式裝置（6）出水COD濃度，若COD低于500mg/L則打開第二控制閥門（16）使污水直接從第一出水管（15）排出，若COD高于500mg/L則開啟第三控制閥門（14），使污水進入降膜反應區進行進一步氧化反應，然后從第二出水管（12）排出。