一種碳纖維太陽能水體凈化器及重金屬污水的處理方法技術

本發明專利技術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500～4000m

【技術實現步驟摘要】
一種碳纖維太陽能水體凈化器及重金屬污水的處理方法
本專利技術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。
技術介紹
公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，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，專利技術人研究發現，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。
技術實現思路
為了解決現有技術的不足，本專利技術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，本專利技術的技術方案為：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％。本專利技術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。本專利技術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。本專利技術的有益效果為：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。第三，靈活便捷。該富氧活性碳纖維太陽能水體凈化器具有體積小、靈活、便攜、可移動等特點，方便從一個區域移動到另一區域，可用于大范圍重金屬污水的各個區域的輪流凈化。附圖說明構成本專利技術的一部分的說明書附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。圖1為本專利技術實施例1的碳纖維太陽能水體凈化器的結構示意圖；圖2為圖1中A-A向視圖；其中，1、太陽能電池板，2、泡沫層，3、控制器，4、蓄電池，5、陽極，6、陰極，7、箱體。具體實施方式應該指出，以下詳細說明都是示例性的，旨在對本專利技術提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本專利技術所屬
的普通技術人員通常理解的相同含義。需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本專利技術的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。碳纖維是一種纖維狀的柔性碳材料，利用再活化技術也可以賦予高強度、高模量碳纖維以表面發達微孔結構，同時提高碳纖維表面的氧元素含量，這種納米或微米級別的微孔結構也賦予了碳纖維極強的吸附特性，稱之為富氧活性碳纖維。富氧活性碳纖維為聚丙烯腈纖維、黏膠纖維等經活化工藝制備。鑒于現有方法處理較低濃度(濃度低于100mg/L)的重金屬污水存在效果差、成本高等問題，本專利技術提出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。本專利技術的一種典型實施方式，提供了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，富氧活性炭纖維的比表面積為500～4000m2/g、表面氧含量為3～30％。本專利技術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。本專利技術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。比表面積為500～4000m2/g、表面氧含量為3～30％的富氧活性碳纖維的制備可見YuL,YuJ,ZhuB,etal.ApplicationofsonicationinimprovingtheCu(II)adsorptivityandrecyclingperformancofactivatedcarbonfibers[J].MaterialsResearchExpress,2020。當富氧活性炭纖維的比表面積為1000～2600m2/g、表面氧含量為10～30％時，處理污水的效果更好。該實施方式的一些實施例中，包括控制轉換器和蓄電池，太陽能電池板與控制轉換器電連接，控制器與蓄電池電連接，蓄電池與陰極板、陽極板電連接。由于水體凈化器的電流0.05-0.2A，電壓0-24V，并且根據所需要的恒流輸出功能，控制轉換器選擇JRF-P20A型號控制器，最終與蓄電池、污水凈化裝置連接在一起，實現對該水體凈化器的控制。本專利技術所述的蓄電池，可根據太陽能電池板的規格進行合理的搭配，使其與太陽能板的性能相匹配，在一種或多種實施例中，蓄電池規格選擇12V10Ah、12V14Ah或12V20Ah。本專利技術所述的太陽能電池板，采用的普通太陽能板20W、30W或40W，根據實際凈化處理的污水進行試驗，并對太陽能板的規格進行合理選擇。為避免水體凈化器運動而導致陰面、陽面問題，同時為保證水體凈化器整體穩定性，該本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種碳纖維太陽能水體凈化器，其特征是，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，富氧活性炭纖維的比表面積為500～4000m

【技術特征摘要】
1.一種碳纖維太陽能水體凈化器，其特征是，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，富氧活性炭纖維的比表面積為500～4000m2/g、表面氧含量為3～30％。


2.如權利要求1所述的碳纖維太陽能水體凈化器，其特征是，包括控制轉換器和蓄電池，太陽能電池板與控制轉換器電連接，控制器與蓄電池電連接，蓄電池與陰極板、陽極板電連接。


3.如權利要求1所述的碳纖維太陽能水體凈化器，其特征是，太陽能電池板水平鋪設在盒裝結構上面，并用密封膠進行密封。


4.如權利要求1所述的碳纖維太陽能水體凈化器，其特征是，太陽能電池板與盒裝結構之間安裝泡沫條；
或，太陽能電池板與盒裝結構之間設有腔室，控制轉換器和蓄電池安裝腔室內，腔室外壁安裝泡沫條。

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱波，虞軍偉，尚明鵬，喬琨，袁曉敏，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：山東;37