一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置和方法及該裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置和方法及該裝置的制造方法，包括外殼以及同軸安裝在外殼內(nèi)的電處理裝置；外殼上連接分別位于電處理裝置兩端的進(jìn)水管和出水管；電處理裝置包括層疊纏繞的柔性材料，柔性材料包括交錯(cuò)疊放的兩層導(dǎo)電吸附層和兩層絕緣層，其中，每層導(dǎo)電吸附層均連接平行于電處理裝置軸線的若干根電極棒，且在柔性材料處于層疊纏繞完成的狀態(tài)時(shí)，同一導(dǎo)電吸附層上的電極棒連接同一根引線，引線均穿出外殼。使用時(shí)，將引線分別與外接電源相連并通電，將含有有機(jī)物的硫酸銨溶液通入外殼并經(jīng)過電處理裝置處理，本發(fā)明中通過設(shè)置導(dǎo)電吸附層，能夠?qū)τ袡C(jī)物進(jìn)行吸附，并結(jié)合電極棒對(duì)所吸附的有機(jī)物進(jìn)行催化降解。
【專利說明】
一種去除硫酸按溶液中有機(jī)物的裝置和方法及該裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體涉及一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置和方法及該裝置的制造方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]某公司在生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物為較高濃度的硫銨溶液，該溶液可以濃縮結(jié)晶處硫酸銨產(chǎn)品，但由于主生產(chǎn)工藝的原因，使硫銨溶液中含有較大量的有機(jī)物，主要為分散油和溶解油。由于沒有有效的辦法將這些雜質(zhì)去除，導(dǎo)致最終的結(jié)晶硫酸銨產(chǎn)品中有機(jī)物含量過高，嚴(yán)重影響了硫酸銨產(chǎn)品的質(zhì)量。并且由于在前級(jí)工藝中其加入了表面活性劑，使得油類非常好地分散在硫酸銨溶液中，形成了透明均一的溶液。
[0003]水中有油類物質(zhì)的分離主要有重力分離法、離心分離法、氣浮分離法、吸附分離法、氣浮分離法、膜分離法和電分離法等，這些方法對(duì)本專利中涉及到的高濃度硫銨溶液的處理效果非常有限，要么是無法達(dá)到處理要求，要么是操作過程復(fù)雜，成本過高。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服以上技術(shù)的不足，提供一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置和方法及該裝置的制造方法，該裝置制作簡(jiǎn)單，且用在水處理中，能夠有效去除硫酸銨溶液中的有機(jī)物。
[0005 ]本發(fā)明裝置通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]包括豎直的外殼以及同軸安裝在外殼內(nèi)的電處理裝置;外殼上連接進(jìn)水管和出水管，且進(jìn)水管和出水管分別位于電處理裝置的兩端；
[0007]電處理裝置包括層疊纏繞的柔性材料，柔性材料包括交錯(cuò)疊放的兩層導(dǎo)電吸附層和兩層絕緣層，其中，每層導(dǎo)電吸附層上均連接平行于電處理裝置軸線的若干根電極棒，且在柔性材料處于層疊纏繞完成的狀態(tài)時(shí)，同一導(dǎo)電吸附層上的電極棒連接同一根引線，弓丨線均穿出外殼。
[0008]進(jìn)一步地，外殼為兩端開口的筒形，且兩端均連接用于封端的套管，其中進(jìn)水管連接在一端套管上，引線穿出另一端套管；出水管連接在外殼側(cè)壁上。
[0009]進(jìn)一步地，引線和出水管均位于外殼的上端，且引線和電極棒的接觸點(diǎn)高于出水管。
[0010]進(jìn)一步地，導(dǎo)電吸附層均采用活性碳布、活性碳?xì)只蚧钚蕴祭w維；電極棒的材料為鈦、二氧化錫、鉑、釕銥或石墨；絕緣層的材料為無紡布；外殼的材料為聚四氟乙烯、PVC、PPR、鑄鐵、不銹鋼、玻璃或有機(jī)玻璃。
[0011 ] 進(jìn)一步地，電處理裝置的直徑為5?10cm，長(zhǎng)度為30?300cm。
[0012]本發(fā)明裝置的制造方法采用如下技術(shù)方案:包括以下步驟:
[0013]首先將兩層絕緣層和兩層導(dǎo)電吸附層交錯(cuò)疊放在一起;將電極棒分別置于導(dǎo)電吸附層上，以其中一端為起點(diǎn)，將導(dǎo)電吸附層、絕緣層和導(dǎo)電吸附層上的電極棒向另一端層疊纏繞;將層疊纏繞后的電極棒鎖緊，并將同一導(dǎo)電吸附層上的電極棒連接同一根引線，形成電處理裝置；
[0014]然后將電處理裝置同軸安裝在外殼內(nèi)，并將引線引出外殼外，完成去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置的制作。
[0015]本發(fā)明去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的方法的技術(shù)方案是:包括以下步驟:
[0016]首先將引線分別與外接電源的正負(fù)極相連并通電，然后將含有有機(jī)物的硫酸銨溶液通過進(jìn)水管進(jìn)入外殼，并經(jīng)過電處理裝置到達(dá)出水管進(jìn)行排水，完成硫酸銨溶液中有機(jī)物的去除。
[0017]進(jìn)一步地，硫酸銨溶液中有機(jī)物的濃度為350?400mg/L。
[0018]進(jìn)一步地，硫酸銨溶液的流速為I?50L/min。
[0019]進(jìn)一步地，外接電源的電壓為I?18V。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0021]本發(fā)明裝置中通過設(shè)置兩層導(dǎo)電吸附層，能夠在導(dǎo)電情況下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸附，并結(jié)合電極棒對(duì)所吸附的有機(jī)物進(jìn)行催化降解;通過絕緣層將兩層導(dǎo)電吸附層隔開，防止兩導(dǎo)電吸附層之間短路;本發(fā)明中電處理裝置豎直放置，保證溶液與柔性材料的充分接觸；溶液經(jīng)過電處理裝置，有機(jī)物首先吸附于導(dǎo)電吸附材料表面，然后通過電催化降解最終生成二氧化碳和水，從溶液中除去。本發(fā)明通過在每層導(dǎo)電吸附層上分別設(shè)置若干根電極棒，保證吸附效果均勻。本發(fā)明將吸附和電催化降解有機(jī)結(jié)合去除硫銨溶液中的有機(jī)物(主要是分散油和溶解油)，去除效率高。
[0022]進(jìn)一步地，本發(fā)明電極棒和出水管均安裝在裝置上側(cè)，使待處理的溶液下進(jìn)上出，利于提高處理效率，且引線和電極棒的接觸點(diǎn)高于出水管，有效防止溶液對(duì)電極棒與引線接觸點(diǎn)的腐蝕。
[0023]進(jìn)一步地，本發(fā)明所選用的導(dǎo)電吸附層的材料具有耐油、耐酸堿等特點(diǎn)，與有機(jī)物具有良好的親和性，比表面積大，吸附容量大，導(dǎo)電性能好，并且可以多次反復(fù)使用，無需清洗、操作簡(jiǎn)單，成本低。
[0024]本發(fā)明裝置的制造方法簡(jiǎn)單。
[0025]本發(fā)明去除有機(jī)物的方法中只需將電極正負(fù)極施加適當(dāng)電壓，使含有有機(jī)物的銨鹽溶液通過該電處理裝置過濾，溶液中的有機(jī)成分吸附在導(dǎo)電吸附層上并被電解掉，流出液體為較純凈的硫酸銨溶液，可以作后續(xù)的濃縮結(jié)晶，且提高結(jié)晶硫銨產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明將導(dǎo)電吸附層的吸附特性和電極電催化作用相結(jié)合，使得被處理水從芯棒與殼體之間通過時(shí)有機(jī)物被去除，經(jīng)過本發(fā)明方法可以將硫銨溶液中的TOC從350?400mg/L降到2?5mg/L，有機(jī)物去除率達(dá)到98%以上，處理方便、步驟簡(jiǎn)單且高效，處理過程中簡(jiǎn)單，成本低。
【【附圖說明】】
[0026]圖1為本發(fā)明中導(dǎo)電吸附層和電極棒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明中絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明導(dǎo)電吸附層、電極棒和絕緣層疊放的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明電處理裝置制作示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明電處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖6是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]其中:H-第一導(dǎo)電吸附層;21-第一電極棒;22-第二電極棒;23-第三電極棒;24-第四電極棒;31 -第一絕緣層;4-電處理裝置;5-引線;6-套管;7-出水管;8-進(jìn)水管;9-外殼。
【【具體實(shí)施方式】】
[0033]參見圖1至圖6，本發(fā)明包括外殼9以及同軸安裝在外殼9內(nèi)的電處理裝置4。
[0034]電處理裝置4包括層疊纏繞的柔性材料，柔性材料包括從里向外依次疊放的第一導(dǎo)電吸附層11、第一絕緣層31、第二導(dǎo)電吸附層和第二絕緣層;本發(fā)明中每層導(dǎo)電吸附層上至少連接一根電極棒，為了提高吸附效率和均勻率，以下以每層導(dǎo)電吸附層連接兩根電極棒為例。
[0035]其中，第一導(dǎo)電吸附層11平行于電處理裝置4軸線的兩端分別連接第一電極棒21和第二電極棒22，第二導(dǎo)電吸附層平行于電處理裝置4軸線的兩端分別連接第三電極棒23和第四電極棒24;且在柔性材料處于層疊纏繞完成的狀態(tài)時(shí)，同一導(dǎo)電吸附層上的兩根電極棒連接同一根引線5，即第一電極棒21和第二電極棒22連接一根引線5，第三電極棒23和第四電極棒24連接另一根引線5，引線5均穿出外殼9，能夠與電源正負(fù)極分別相連。
[0036]外殼9為兩端開口的筒形，且兩端均連接用于封端的套管6，其中一端的套管6上連通進(jìn)水管8;引線5穿過另一端套管6;外殼9側(cè)壁上連接出水管7，且進(jìn)水管8和出水管7分別位于電處理裝置4的兩端。
[0037]第一導(dǎo)電吸附層11和第二導(dǎo)電吸附層均采用活性碳布、活性碳?xì)只蚧钚蕴祭w維等中的一種或幾種，其中每層導(dǎo)電吸附層可以是單一的材料，也可以是幾種材料拼接形成的，且第一導(dǎo)電吸附層11和第二導(dǎo)電吸附層可以完全相同，也可以不同，可以任意組合;第一電極棒21、第二電極棒22、第三電極棒23和第四電極棒24的材料均為鈦、二氧化錫、鉑、釕銥或石墨；第一絕緣層31和第二絕緣層的材料均為無紡布；外殼9的材料為聚四氟乙烯、PVC、PPR、鑄鐵、不銹鋼、玻璃或有機(jī)玻璃(PMMA)，形狀可以是圓柱狀、方柱狀等容易成型的形狀。
[0038]電處理裝置4的直徑為5?100cm，優(yōu)選5?1cm;長(zhǎng)度為30?300cm，優(yōu)選30?60cm。
[0039 ]本發(fā)明裝置的制造方法包括以下步驟:
[0040]首先按從上到下的順序依次將長(zhǎng)方形的第一導(dǎo)電吸附層11、第一絕緣層31、第二導(dǎo)電吸附層和第二絕緣層疊放在一起，使第一導(dǎo)電吸附層11和第二導(dǎo)電吸附層中間通過無紡布分開;將第一電極棒21和第二電極棒22分別置于第一導(dǎo)電吸附層11的兩端，將第三電極棒23和第四電極棒24分別置于第二導(dǎo)電吸附層的兩端，以其中一端為起點(diǎn)，將導(dǎo)電吸附層、絕緣層和該端的兩個(gè)電極棒一起向另一端層疊纏繞，保證一定的緊實(shí)度，并以扎帶扣緊，使導(dǎo)電吸附層與該層對(duì)應(yīng)的電極棒之間導(dǎo)通良好，以第一導(dǎo)電吸附層11為例，當(dāng)裝置通電時(shí)，第一導(dǎo)電吸附層11對(duì)應(yīng)的引線5-第一電極棒21和第二電極棒22-第一導(dǎo)電吸附層11導(dǎo)通，兩導(dǎo)電吸附層之間由于無紡布隔離而相互絕緣，防止短路;然后，將同一導(dǎo)電吸附層上的兩根電極棒連接同一根引線5，形成電處理裝置4。
[0041 ]然后將電處理裝置4同軸安裝在外殼9內(nèi)，并將引線5引出外殼9外，完成去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置的制作。
[0042]本發(fā)明去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的方法，包括以下步驟:
[0043]首先將本發(fā)明裝置豎直放置，使得進(jìn)水管8在下側(cè)，出水管7和引線5均在上側(cè)，保證溶液與柔性材料的充分接觸，且此時(shí)電極棒均位于電處理裝置4的上部，引線5和電極棒的接觸點(diǎn)高于出水管7的水平線，能夠有效防止溶液對(duì)電極棒與引線5接觸點(diǎn)的腐蝕;將引線5分別與外接電源的正負(fù)極相連并通電，調(diào)節(jié)電壓為I?18V之間，然后將含有有機(jī)物的硫酸銨溶液通過進(jìn)水管8栗入外殼9，使含有有機(jī)物的硫酸銨溶液經(jīng)過電處理裝置4，在導(dǎo)電吸附層的吸附和電催化共同作用下，使硫銨溶液中的有機(jī)物被吸附后降解去除，最終生成二氧化碳和水，并從下端的出水管7進(jìn)行排水，出水即為凈化后的硫酸銨溶液，完成硫酸銨溶液中有機(jī)物的去除。
[0044]本發(fā)明中處理的硫酸銨溶液中硫酸銨的濃度可高達(dá)30g/L，一般0.2?30g/L的硫酸銨溶液，其中含有有機(jī)物的濃度為350?400mg/L時(shí)，流速為I?50L/min。
[0045]實(shí)施例1
[0046]以活性碳布為導(dǎo)電吸附材料，以無紡布為絕緣材料，以釕銥材料作電極棒，制備成直徑10cm，長(zhǎng)60cm的柱狀電處理裝置。外加電壓為2V，硫銨溶液中的TOC濃度為356mg/L，流經(jīng)電處理裝置的流速為2L/min，處理后硫銨的TOC濃度為4mg/L。
[0047]實(shí)施例2
[0048]以活性碳?xì)譃閷?dǎo)電吸附材料，以無紡布為絕緣材料，以鈦材料作電極棒，制備成直徑10cm，長(zhǎng)50cm的柱狀電處理裝置。外加電壓為2.5V，硫銨溶液中的TOC濃度為383mg/L，流經(jīng)電處理裝置的流速為1.5L/min，處理后硫銨的TOC濃度為3.6mg/L。
[0049]實(shí)施例3
[0050]以活性碳纖維為導(dǎo)電吸附材料，以無紡布為絕緣材料，以石墨棒作電極棒，制備成直徑5cm，長(zhǎng)40cm的柱狀電處理裝置。外加電壓為5V，硫銨溶液中的TOC濃度為397mg/L，流經(jīng)電處理裝置的流速為3L/min，處理后硫銨的TOC濃度為5mg/L。
[0051 ] 實(shí)施例4
[0052]以活性碳纖維為導(dǎo)電吸附材料，以無紡布為絕緣材料，以鉑絲作電極棒，制備成直徑5cm，長(zhǎng)30cm的柱狀電處理裝置。外加電壓為10V，硫銨溶液中的TOC濃度為361mg/L，流經(jīng)電處理裝置的流速為5L/min，處理后硫銨的TOC濃度為3mg/L。
[0053]實(shí)施例5
[0054]以活性碳布和活性碳?xì)址謩e作為兩層導(dǎo)電吸附層的材料，以無紡布為絕緣材料，以二氧化錫作電極棒，制備成直徑100cm，長(zhǎng)300cm的柱狀電處理裝置。外加電壓為18V，硫銨溶液中的TOC濃度為350mg/L，流經(jīng)電處理裝置的流速為50L/min，處理后硫銨的TOC濃度為2.6mg/L。
[0055]實(shí)施例6
[0056]以活性碳布、活性碳?xì)趾突钚蕴祭w維均勻拼接，然后作為兩層導(dǎo)電吸附層的材料，以無紡布為絕緣材料，以石墨作電極棒，制備成直徑50m，長(zhǎng)200cm的柱狀電處理裝置。外加電壓為16V，硫銨溶液中的TOC濃度為400mg/L，流經(jīng)電處理裝置的流速為40L/min，處理后硫銨的TOC濃度為2mg/L。
[0057]實(shí)施例7
[0058]以活性碳布作為第一導(dǎo)電吸附層的材料，以活性碳?xì)趾突钚蕴祭w維均勻拼接作為第二導(dǎo)電吸附層的材料，以無紡布為絕緣材料，以鉑作電極棒，制備成直徑80m，長(zhǎng)10cm的柱狀電處理裝置。外加電壓為12V，硫銨溶液中的TOC濃度為370mg/L，流經(jīng)電處理裝置的流速為30L/min，處理后硫銨的TOC濃度為3.lmg/L。
[0059]本發(fā)明提供了一種高濃度銨鹽溶液中有機(jī)物的處理方法，尤其是結(jié)晶硫酸銨溶液生產(chǎn)過程中有機(jī)物的凈化;首先設(shè)計(jì)構(gòu)架一套電處理裝置，電極主要以活性碳纖維氈為主體，無紡布為絕緣層，TiAr-RuO2電極為正負(fù)極引出線組合而成。本發(fā)明將吸附和電催化作用相結(jié)合，具有吸附和導(dǎo)電功能的碳材料、電極棒、無紡布和腔體外殼等組件，制備出具有吸附和電催化雙重作用的電處理裝置，然后外接電源并處理含有有機(jī)物的硫酸銨溶液，使硫酸銨溶液中的有機(jī)物降到非常低的水平;而且本發(fā)明通過吸附和電催化結(jié)合的方式去除硫錢溶液中的有機(jī)物，利于提尚結(jié)晶硫錢廣品質(zhì)量。
[0060]本發(fā)明通過將正負(fù)電極與兩片導(dǎo)電碳材料堆疊在一起，將電極棒分別置于長(zhǎng)方形導(dǎo)電碳材料兩端；中間用兩層無紡布分開，沿一邊向另一邊緊緊卷起;然后將包裹緊實(shí)的電極鎖緊，并將兩正極(兩負(fù)極)相連，合并為一根并引出。將電極放入腔體外殼內(nèi)，并可以適量加工美化裝置。本發(fā)明將吸附作用和電催化作用相結(jié)合，開發(fā)出一種硫銨溶液中有機(jī)物的高效去除方法。主要包括電處理裝置的制備和硫銨溶液中有機(jī)物的處理兩部分，其核心部分為電處理裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置，其特征在于:包括豎直的外殼(9)以及同軸安裝在外殼(9)內(nèi)的電處理裝置(4);外殼(9)上連接進(jìn)水管(8)和出水管(7)，且進(jìn)水管(8)和出水管(7)分別位于電處理裝置(4)的兩端； 電處理裝置(4)包括層疊纏繞的柔性材料，柔性材料包括交錯(cuò)疊放的兩層導(dǎo)電吸附層和兩層絕緣層，其中，每層導(dǎo)電吸附層上均連接平行于電處理裝置(4)軸線的若干根電極棒，且在柔性材料處于層疊纏繞完成的狀態(tài)時(shí)，同一導(dǎo)電吸附層上的電極棒連接同一根引線(5)，引線(5)均穿出外殼(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置，其特征在于:外殼(9)為兩端開口的筒形，且兩端均連接用于封端的套管(6)，其中進(jìn)水管(8)連接在一端套管(6)上，引線(5)穿出另一端套管(6);出水管(7)連接在外殼(9)側(cè)壁上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置，其特征在于:引線(5)和出水管(7)均位于外殼(9)的上端，且引線(5)和電極棒的接觸點(diǎn)高于出水管(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置，其特征在于:導(dǎo)電吸附層均采用活性碳布、活性碳?xì)只蚧钚蕴祭w維；電極棒的材料為鈦、二氧化錫、鉑、釕銥或石墨;絕緣層的材料為無紡布;外殼(9)的材料為聚四氟乙烯、PVC、PPR、鑄鐵、不銹鋼、玻璃或有機(jī)玻璃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置，其特征在于:電處理裝置(4)的直徑為5?100cm，長(zhǎng)度為30?300cmo6.—種基于權(quán)利要求1所述的去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置的制造方法，其特征在于:包括以下步驟: 首先將兩層絕緣層和兩層導(dǎo)電吸附層交錯(cuò)疊放在一起;將電極棒分別置于導(dǎo)電吸附層上，以其中一端為起點(diǎn)，將導(dǎo)電吸附層、絕緣層和導(dǎo)電吸附層上的電極棒向另一端層疊纏繞;將層疊纏繞后的電極棒鎖緊，并將同一導(dǎo)電吸附層上的電極棒連接同一根引線(5)，形成電處理裝置(4); 然后將電處理裝置(4)同軸安裝在外殼(9)內(nèi)，并將引線(5)引出外殼(9)外，完成去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的裝置的制作。7.—種利用權(quán)利要求1所述的裝置去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的方法，其特征在于:包括以下步驟: 首先將引線(5)分別與外接電源的正負(fù)極相連并通電，然后將含有有機(jī)物的硫酸銨溶液通過進(jìn)水管(8)進(jìn)入外殼(9)，并經(jīng)過電處理裝置(4)到達(dá)出水管(7)進(jìn)行排水，完成硫酸銨溶液中有機(jī)物的去除。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的方法，其特征在于:硫酸銨溶液中有機(jī)物的濃度為350?400mg/L。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的方法，其特征在于:硫酸銨溶液的流速為I?50L/min。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的去除硫酸銨溶液中有機(jī)物的方法，其特征在于:外接電源的電壓為I?18V。
【文檔編號(hào)】C02F101/30GK105948161SQ201610422050
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】延衛(wèi), 李曉良, 楊鴻輝, 馮江濤
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)