[發明專利]一種碳纖維太陽能水體凈化器及重金屬污水的處理方法

在審

• 申請號: 202110355448.5
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113060805A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 朱波;虞軍偉;尚明鵬;喬琨;袁曉敏
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F1/461;C02F101/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種碳纖維太陽能水體凈化器及重金屬污水的處理方法，包括電源和污水處理裝置，所述污水處理裝置為盒裝結構，所述盒裝結構的前側板和后側板均設有若干通孔，所述盒裝結構的左側壁設有陰極，陰極包括富氧活性炭纖維層，所述盒裝結構的右側壁設有陽極，陽極為石墨板，電源與陰極、陽極電連接，所述電源為太陽能電池板，富氧活性碳纖維的比表面積為500～4000m²/g、表面氧含量為3～30％。本發明不僅能用于高濃度重金屬污水的凈化，還能用于低濃度電鍍廢水、重金屬污染的河流湖泊等低濃度重金屬污水的凈化，通過電吸附一步法，實現重金屬離子的凈化處理，從而有效地提高水體質量。

技術領域

本發明涉及一種碳纖維太陽能水體凈化器及重金屬污水的處理方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

目前，重金屬污水對生態環境和人體健康構成很大的威脅，已成為全球性的環境問題，如何有效處理重金屬污水是當今環境保護工作面臨的突出問題。銅、鉻、鎳等都是常見的有害重金屬污染物，通常由電鍍、冶金、精煉、印刷和化肥等工業排放，攝入過量的重金屬離子可能導致肝臟損傷和人體急性中毒。

重金屬污水的處理方法可分為三類：物理法，包括吸附法、膜分離法、溶劑萃取法、離子交換法、蒸發濃縮法等；化學法，包括化學沉淀法、電化學法；生物法，包括生物修復法、生物絮凝法、生物吸附法。通過電化學操作、反滲透或化學處理等方法，可以很容易地處理濃度較高的重金屬污水。然而，發明人研究發現，在處理較低濃度的重金屬污水時，例如低濃度電鍍廢水、重金屬污染的河流湖泊，現有方法處理效果較差、應用成本較高，不適合工業化應用，因此新一代重金屬污水處理設備亟待發展。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種碳纖維太陽能水體凈化器及重金屬污水的處理方法，不僅能用于高濃度重金屬污水的凈化，還能用于低濃度電鍍廢水、重金屬污染的河流湖泊等低濃度重金屬污水的凈化，通過電吸附一步法，實現重金屬離子的凈化處理，從而有效地提高水體質量。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一方面，一種碳纖維太陽能水體凈化器，包括電源和污水處理裝置，所述污水處理裝置為盒裝結構，所述盒裝結構的前側板和后側板均設有若干通孔，所述盒裝結構的左側壁設有陰極，陰極包括富氧活性炭纖維層，所述盒裝結構的右側壁設有陽極，陽極為石墨板，電源與陰極、陽極電連接，所述電源為太陽能電池板，富氧活性碳纖維的比表面積為500～4000m²/g、表面氧含量為3～30％。

本發明在前后側板設置通孔既能夠穩定污水流入污水處理裝置內的流速，而且能夠防止較大的顆粒雜質進入，避免影響對污水內重金屬離子的處理。本發明以污水處理裝置內以陰極板含有富氧活性炭纖維層、陽極板為石墨板形成的電場，對重金屬離子進行處理效果好。

另一方面，一種上述碳纖維太陽能水體凈化器在處理重金屬污水中的應用。

第三方面，一種重金屬污水的處理方法，提供上述碳纖維太陽能水體凈化器，將污水處理裝置置于待處理重金屬污水中，采用太陽能供電進行電吸附處理。

本發明的有益效果為：

第一，節能環保。該富氧活性碳纖維太陽能水體凈化器采用太陽能供電的方式，不僅做到了綠色環保，而且幾乎每天可以進行太陽能儲電；所以蓄電池只需要儲存1-2天所需要的電量，就可以實現該水體凈化器的全天候工作，從而大大減小蓄電池的規格。

第二，快速高效。該富氧活性碳纖維太陽能水體凈化器采用電吸附一步法，可在200min內將高含銅重金屬污水處理至飲用標準(1mg/L)以下，最終實現了針對重金屬污水一步法大于99％的凈化率。