申请日2007.07.26
公开(公告)日2008.01.16
IPC分类号C02F1/469
摘要
本发明提供一种电催化分离膜水处理装置，包括壳体和将壳体内空间分割为两个部分的分离膜，其中一部分空间为浓液空间，另一部分空间为透过液空间，浓液空间包括设置于壳体上的原水进水口和浓液出口，透过液空间包括设置于壳体上的透过液出口，其特征在于：所述浓液空间内与所述分离膜相对的位置设置有网状导电体，所述分离膜和所述网状导电体分别连接恒流电源，形成电子发射区和电子接收区，在恒流电源的电场作用下电子群从电子发射区向电子接收区跳跃转移，在转移的过程中产生·OH、·O、H2O2形成强氧化源来分解水体中的有机物浓度。采用该装置能够对有机废水、微污染水饮用水、中水回用、矿井水、采油废水、游泳池循环水、水产养殖循环水等提供低成本的运行处理。为环境保护事业起到积极的作用。
权利要求书
1.一种电催化分离膜水处理装置，包括壳体和将壳体内空间分割为两个部分的分离膜， 其中一部分空间为浓液空间，另一部分空间为透过液空间，浓液空间包括设置于壳体上的 原水进水口和浓液出口，透过液空间包括设置于壳体上的透过液出口，其特征在于：所述 浓液空间内与所述分离膜相对的位置设置有网状导电体，所述分离膜和所述网状导电体分 别连接恒流电源，形成电子发射区和电子接收区，在恒流电源的电场作用下电子群从电子 发射区向电子接收区跳跃转移，在转移的过程中产生·OH、·O、H2O2形成强氧化源来分解 水体中的有机物浓度。
2.根据权利要求1所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述分离膜具 备由超细金属粉末经成孔剂控制制备的多通道不对称介空结构，在该多通道不对称介空结 构的表面复合有纳米材料和催化材料。
3.根据权利要求2所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述超细金属 粉末采用不锈钢、铜、钛或是其他的合金材料，所述纳米材料采用二氧化钛，所述催化材 料贵金属或稀土金属材料，所述贵金属采用铱、铂、和/或铑。
4.根据权利要求1所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述网状导电 体为金属网。
5.根据权利要求4所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述金属网为 铜网、不锈钢网、或钛网。
6.根据权利要求1所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述网状导电 体的表面涂覆烧结具有导电性的高分子材料。
7.根据权利要求6所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述高分子材 料的涂覆厚度小于2mm。
8.根据权利要求1所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述恒流电源 的电流调节范围在0-50A之间，输入电压为220V，输出电压为24V或12V。
9.根据权利要求1所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述分离膜和 所述网状导电体均为管筒形。
10.根据权利要求9所述的一种电催化分离膜水处理装置，其特征在于：所述管筒形分 离膜具备由超细金属粉末经成孔剂控制制备的多通道不对称介空结构所形成的多孔金属基 管，利用纳米尺度的二氧化钛通过溶胶、凝胶，在恒温烧结下被涂覆在多孔金属基管表面， 使管表面的比表面面积在二次烧结催化材料时电流密度能控制在5-50mv/cm2。
说明书
一种电催化分离膜水处理装置
技术领域
本发明涉及在外加电场下电子激发水介质中粒子效应产生羟基自由基，从而对水体中 的有害有机物降解及其过滤净化、消毒杀菌于一体的高效的水处理技术，特别是一种电催 化分离膜水处理装置，采用该装置能够对有机废水、微污染水饮用水、中水回用、矿井水、 采油废水、游泳池池循环水、水产养殖循环水等提供低成本的运行处理。为环境保护事业 起到积极的作用。
背景技术
有机废水因其性质复杂，常规工艺很难以生物降解或化学降解废水中的有害有机物。 随着工业化的进程，越来越多的工业材料制造、材料中间体的制造过程中产生的废水的成 分越来越多，越来越复杂。根据资料显示我国的冶金行业、石化行业所产生的废水是现有 技术如生物接触氧化、化学降解、光催催化或其他的工艺是难以低成本来处理这些废水。 针对这一现状我们研究开发了依据物理为基础的纳米高分子催化材料在外加电场作用下， 运用电子跳跃过程中造成的空穴来诱导粒子做效应产生强氧化剂对废水中的有机物进行强 氧化而得到净化水质。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种电催化分离膜水处理装置，采用 该装置能够对有机废水、微污染水、饮用水水源、中水回用、矿井水、采油废水、游泳池 池循环水、水产养殖循环水等提供低成本的运行处理。为环境保护事业起到积极的作用。
本发明的技术方案如下：
一种电催化分离膜水处理装置，包括壳体和将壳体内空间分割为两个部分的分离膜， 其中一部分空间为浓液空间，另一部分空间为透过液空间，浓液空间包括设置于壳体上的 原水进水口和浓液出口，透过液空间包括设置于壳体上的透过液出口，其特征在于：所述 浓液空间内与所述分离膜相对的位置设置有网状导电体，所述分离膜和所述网状导电体分 别连接恒流电源，形成电子发射区和电子接收区，在恒流电源的电场作用下电子群从电子 发射区向电子接收区跳跃转移，在转移的过程中产生·OH、·O、H2O2形成强氧化源来分解 水体中的有机物浓度。
所述分离膜具备由超细金属粉末经成孔剂控制制备的多通道不对称介空结构，在该多 通道不对称介空结构的表面复合有纳米材料和催化材料。
所述超细金属粉末采用不锈钢、铜、钛或是其他的合金材料，所述纳米材料采用二氧 化钛，所述催化材料贵金属或稀土金属材料，所述贵金属采用铱、铂、和/或铑。
所述网状导电体为金属网。
所述金属网为铜网、不锈钢网、或钛网。
所述网状导电体的表面涂覆烧结具有导电性的高分子材料。
所述高分子材料的涂覆厚度小于2mm。
所述恒流电源的电流调节范围在0-50A之间，输入电压为220V，输出电压为24V或 12V。
所述分离膜和所述网状导电体均为管筒形。
所述管筒形分离膜具备由超细金属粉末经成孔剂控制制备的多通道不对称介空结构所 形成的多孔金属基管，利用纳米尺度的二氧化钛通过溶胶、凝胶，在恒温烧结下被涂覆在 多孔金属基管表面，使管表面的比表面面积在二次烧结催化材料时电流密度能控制在5- 50mv/cm2。
本发明的技术效果如下：
本创新发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种利用纳米尺度的分子自组装 技术将活跃的催化材料涂覆烧结在有超细金属粉末经成孔剂控制制备的多通道不对称介空 管表面，形成永久的电子发射区，在外加电场的作用下，催化材料发射高密度的电子诱导 水体中的粒子效应激发废水中的H、O、Cl生成·OH、·O、H2O2对水体中氨氮、化学耗氧量、 生化需氧量和其他的有机物进行强氧化反应，达到净化水质的目的。
本创新发明利用纳米尺度的二氧化钛通过溶胶、凝胶，在恒温烧结下被涂覆在多孔金 属基管表面，使管表面的比表面面积在二次烧结活跃的催化材料时电流密度能控制在5- 20mv/cm2，从而达到高密度的电流区。在外加电场(安全电压24V，)作用下发射高密度电 子群向电子接受区跳跃转移，在转移的过程中产生·OH、·O、H2O2形成强氧化源来分解水 体中的有机物浓度。在水流外加压力作用下水分子通过分离层进入多孔通道被汇集到出水 管路，达到洁净水的目的。被截留在分离层外的大分子物质在阳极电子迁移过程中被强氧 化剂氧化，分解成水分子被水流外加压力作用下透过分离层进入多孔水通道汇集到出水管 路。水体中的病毒及病菌在有机物降解过程中被彻底杀灭。
由于本创新发明的一种电催化分离膜水处理装置采用了纳米制备技术及物理的原理， 所产生的·OH、·O、H2O2浓度可根据处理水体中的有机物浓度来调节，调节手段可由电流 强弱来调节，对水体中的有机物降解的效果达到90%以上，藻类、病毒、病菌的杀灭率达到 98%以上，对浊度的降解率达到了99%以上。
本创新发明解决了有机物降解和净化、消毒于一体的难题，克服了芬顿法所不能解决 的困难。本创新发明的技术处理吨水的费用不到0.10元(折合电费)，核算处理吨水的费用 以耗电量来计算。
本创新发明的一种电催化分离膜的制备技术及其装置可广泛用于化工废水、石化废水、 煤田废水、油田废水、工业循环水、景观水、湖泊水、游泳池循环水、水产养殖废水、海 水淡化的预处理等水处理行业。
