申请日2001.04.16
公开(公告)日2002.11.27
IPC分类号C02F1/46; C02F1/28
摘要
一种深度处理有机废水的方法,是通过一座装有含通式为Mx/n[(AlO2)×(SiO2)y]铝硅酸盐的活性炭填料,并加有直流电场的吸附柱,进行吸附净化处理。该填料柱电阻值比通常柱子低50-75%,其电流为0.1-1A,电压为1-30V。CODcr的去除率达50%以上,比通常活性炭柱提高了10多个百分点,使用寿命延长一倍以上。本发明设备简单,净化处理效率高,净化能力强,操作简便,投资省,运行周期长,运行费用低,可以在水处理工程中广泛应用。
权利要求书
1、一种深度处理有机废水的方法，其特征在于废水是通过一种加有直流电场和装 有含铝硅酸盐的活性炭填料的吸附柱进行电化学吸附净化处理。
2、依照权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于加在吸附柱中的直流电场的电 流值为0.1-1A，直流电压值为1-30V。
3、依照权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于废水在吸附柱内的停留时间为 15-45分钟。
4、依照权利要求1所述用于深度处理有机废水的装置，其特征在于吸附柱中装有含 通式为Mx/n[(ALO2)x(SiO2)y]铝硅酸盐R活性炭填料，并在吸附柱中加有直流电场。
5、依照权利要求4所述的深度处理有机废水的装置其特征在于所说的填料是在颗 粒活性炭孔隙表面涂有一层通式为Mx/n[(ALO2)x(SiO2)y]铝硅酸盐的纳米或亚纳米涂层 的颗粒吸附剂。
6、依照权利要求5所述的深度处理有机废水的装置，其特征在于吸附柱中所用颗粒 吸附剂的铝硅酸盐的含量(重量%)为0.3-6.0。
7、依照权利要求6所述的深度处理有机废水的装置，其特征在于吸附柱中所用颗粒 吸附剂的铝硅酸盐的含量(重量%)为0.5-3.0。
说明书
一种深度处理有机废水的方法及其装置
本发明涉及废水处理技术领域，更具体地说是关于一种以电化学活性炭吸附深度 净化有机废水的处理技术。
目前，废水深度处理领域常用活性炭作为吸附剂，用来去除水中的污染物，达到净 化水质的目的。该方法存在的缺陷是：运行一段时间，活性炭吸附容量很快达到耗竭点 (穿透点)，活性炭需要更换或再生，其费用很高而且繁琐，这是制约吸附净化处理技 术推广和发展的主要因素。在印染废水等领域，有采用电化学活性炭吸附研究的报导， 活性炭吸附有机污染物的同时，在直流电场的作用下，部分氧化分解吸附在活性炭表面 或内部的有机污染物，提高了活性炭的吸附容量。但介质(活性炭和废水)的电导率较 低，现有技术中常采用投加稀电解质溶液、缩短两极间的距离或在活性炭中混入可提高 电导率的颗粒状或片状填料，来提高介质的电导率。以上方法在实验室是可行的，工程 应用中存在很多问题，如投加稀电解质溶液，易造成二次污染;缩短阴极、阳极间的距 离，会大大降低废水处理的效率;混入可提高电导率的颗粒状或片状填料，则由于填料 比重很难与活性炭相近，反冲洗时容易分层，造成混合不均，起不到提高电导率的效果。
本发明的目的在于提供一种净化能力强，使用寿命长，易于在工业上推广应用的电 化学吸附技术。
我们知道，吸附可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。以分子间的引力而产 生的吸附叫物理吸附。以吸附剂与吸附质之间产生了化学作用，生成化学键引起的吸附 称为化学吸附。吸附剂与吸附质之间伴随着等当量离子交换的吸附叫离子交换吸附。在 废水处理中，往往是物理吸附、化学吸附和离子交换吸附的综合结果。影响吸附效果的 因素很多，在内因素方面，有吸附剂的物理化学性质。如吸附剂的比表面积、孔隙构造、 表面带电情况、分子间的范德华力等，外因素有：废水性质，温度，接触时间等。
本发明的解决方案是在所说的深度处理有机废水的吸附柱中装入了一种含有通式为 Mx/n[(ALO2)x(SiO2)y]铝硅酸盐的活性炭填料，并在吸附柱中加有直流电场。所说铝 硅酸盐通式中M为碱金属或碱土金属阳离子，n代表金属阳离子的电荷，X/n表示金属阳 离子的个数。这里所说的铝硅酸盐可以选用天然材料，也可以人工合成。这种铝硅酸盐 可以单独分散于填料之中，也可以与颗粒活性炭结合成一体。本发明的优选方案是在颗 粒活性炭的孔隙表面涂复了通式为Mx/n[(ALO2)x(SiO2)y]铝硅酸盐的纳米或亚纳米涂 层的颗粒活性炭的吸附剂。这种铝硅酸盐在颗粒活性炭中的含量为(重量%)0.3-6.0。 而制成表面涂层的铝硅酸盐，在颗粒活性炭中的含量(重量%)为0.5-1.30。在吸附柱 中直流电场的电流值为0.1-1A，直流电压值为1-30V。
如此构成的吸附柱，其中铝硅酸盐是非导电材料，活性炭属导电材料，我们把这种 铝硅酸盐直接复合于活性炭上，利用这种纳米材料的导电特性和炭一氧化物的复合导电 机制，这种由铝硅酸盐—活性炭填料和废水构成的介质，其电阻值可降低50-75%。同时 活性炭的机械强度也有所提高。在外电场作用下，纳米或亚纳米涂层的铝硅酸盐与活性 炭表面存在电子转移和传递，产生二元界面效应，带电比表面增加，形成很多带电点， 有利于吸附带有电荷的污染物，对胶粒状污染物，能起到脱稳的作用，从而提高其吸附 能力。纳米或亚纳米铝硅酸盐具有较大的表面积，对有机物具有很强的吸附能力，也易和 活性炭表面形成新的界面，在电场的作用下，一定程度地激活活性炭化学吸附的活性点( 含氧官能团，如羟基-OH、羰基=CO等)，从而提高了活性炭吸附能力。再者在活性炭 吸附有机污染物同时，在直流电场的作用下，发生氧化还原反应，能部分氧化分解吸附 在活性炭表面或内部的有机污染物，提高活性炭的吸附容量，延长活性炭吸附的反冲洗 周期。
在本发明中，有机废水通过这样一种加有直流电场，并装有含铝硅酸盐的活性炭填 料的吸附柱中进行深度电化学吸附净化处理，废水在吸附柱内停留时间为15-45分钟， 其去除率可达50%以上。
为表明本发明的进步性，我们用一种的涤纶废水，以普通的颗粒状活性炭吸附柱与 本发明作了对照实验，生产涤纶的工业废水经过生化处理和过滤处理后CODcr为80 -300mg/L，进入吸附柱作吸附处理，在相同条件下比较两种方法对CODcr的去除率，结 果见表1。
表1 本发明与普通活性炭柱性能对比 序 号 使用时间 普通活性炭 本发明 本发明去除 率提高的百 分点 CODCr去除 率(%) 反冲洗周期 (天) CODCr去除 率(%) 反冲洗周期 (天) 1 1个月 55.2 5 68.3 6 13.1 2 3个月 50.1 3 65.5 5 15.4 3 6个月 31.3 1 50.6 4 19.3
由表1可以看出本发明CODcr的去除率比普通活性炭吸附提高了10个百分点以上，反 冲洗周期延长1-2天，普通活性炭在六个月之后对CODcr的去除率迅速下降，反冲洗周期 缩短为一天，活性炭的吸附容量已接近耗竭点，需要再生。本发明的去除率比对照柱高 19.3个百分点。
