申请日2014.12.10
公开(公告)日2015.04.01
IPC分类号C02F1/28
摘要
本发明提供了一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置及其制备方法。所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其特征在于，包括保护网罩，保护网罩内设有超亲水纳米纤维泡沫，超亲水纳米纤维泡沫中分布有集水毛细管网，集水毛细管网连接主输水管，主输水管连接水泵，水泵连接储水罐。本发明的优点是制备工艺简单、生产成本低、操作方便、拓展性强、可对染料废水实现高效连续化的分离净化处理，且净化后得到的水洁净度较高，在纺织印染废水及染料加工废水处理等领域具有广阔的应用前景。
摘要附图
权利要求书
1.一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其特征在于，包括纳米 纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩 (1)、设于保护网罩(1)内的超亲水纳米纤维泡沫(4)、以及分布在超亲水纳 米纤维泡沫(4)中的集水毛细管网(2)，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水 毛细管网(2)连接主输水管(3)，主输水管(3)连接水泵(5)，水泵(5)连 接储水罐(6)。
2.如权利要求1所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其特征 在于，所述的主输水管(3)设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废 水处理模块连接。
3.权利要求1所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法， 其特征在于，具体步骤包括：
第一步：将集水毛细管网(2)植入纳米纤维泡沫中;
第二步：对内置有集水毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水功能化改性处 理，得到超亲水纳米纤维泡沫(4);
第三步：将超亲水纳米纤维泡沫(4)封装到保护网罩(1)中，得到纳米纤 维泡染料废水处理模块;
第四步：将集水毛细管网(2)连接主输水管(3)，主输水管(3)连接水泵 (5)，水泵(5)连接储水罐(6)，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装 置。
4.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方 法，其特征在于，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫 状材料。
5.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方 法，其特征在于，所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1～1000mg/cm3，平均孔径 为0.01～20μm，比表面积为10～2000m2/g。
6.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方 法，其特征在于，所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支 管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5～10mm，管壁孔径为0.1～5mm。
7.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方 法，其特征在于，所述的将集水毛细管网植入纳米纤维泡沫中是指：在纳米纤维 泡沫材料制作过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中或将集水毛细 管网置于纳米纤维泡沫夹层中间并进行粘合封装。
8.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方 法，其特征在于，所述的超亲水功能化改性处理方法为：高压静电喷涂法、热诱 导相变原位组装法、磁场诱导自组装法、蒸汽扩散法、微波原位聚合法和原位相 变组装法中的一种或多种的组合。
9.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方 法，其特征在于，所述的将超亲水纳米纤维泡沫(4)封装到保护网罩(1)时采 用非水溶性粘合剂进行粘合封装。
说明书
一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置及其制备方法
技术领域
本发明属于染料废水处理领域，尤其涉及一种可实现染料废水连续化处理的 纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置及其制备方法。
背景技术
我国是纺织工业大国，对于染料有着巨大的需求量，我国染料的生产能力 和用量均居世界前列。然而，有机染料合成、印染等工业废水中含有大量有毒物 质，进入水体后会对环境造成严重的危害，直接威胁人类健康。据报道，全世界 每年有6万吨染料以废弃物的形式直接排入环境水体，这些染料废水往往含有多 种有机染料及中间体，浓度高、覆盖范围大、色度深、毒性强、难以降解，长期 残留于环境水体中会对生态系统及周边环境带来极大的危害。而如何快速高效的 处理染料废水，降低废水中有机染料含量，成为当今国内外亟需解决的一项重要 环境问题。
工业上染料废水处理方法有混凝法、膜分离法、氧化法、电解法、生物降解 法、超声波降解法及吸附法等。混凝法需要添加絮凝剂，处理过程复杂，成本较 高且易造成二次污染;膜分离法是采用超滤膜或反渗透膜对染料分子进行过滤， 存在膜分离法工作效率低、能耗大且极易被污染的不足，不适宜处理大规模染料 废水;氧化法和电解法、生物降解法以及超声波降解法等方法降解处理周期长、 能量消耗大且设备复杂占地面积大，投入成本过高。吸附法由于适用原料范围广、 操作方便、污水处理速度快、对染料去除效率高、吸附物质可回收、使用成本低， 被广泛应用于染料废水的处理领域。目前，吸附法中常用活性炭、活性粘土、天 然树脂以及离子交换纤维等具有高比表面积的和功能性官能团的材料作为吸附 剂对染料废水进行吸附处理。国内发明专利CN102527339B公开了一种有机多孔 凝胶吸附剂及其制备方法，该专利是关于制备一种具有活性炭多孔结构的低分子 量凝胶吸附剂，通过染料与吸附剂之间的π-π键相互作用回收废水中的染料。国 内发明专利CN103464106A公开了一种生物质刚果红染料吸附材料的制备方法， 该专利通过将菱角叶改性，制得刚果红染料吸附材料。国内发明专利 CN102580689A公开了一种阴离子染料吸附剂及其制备方法和应用，该染料吸附 剂是将废报纸纤维经脱墨、碱洗、化学改性后得到的季铵盐纤维素，吸附染料后 以共同沉淀的形式沉降分离。上述专利提供的染料废水处理方法都是将凝胶状、 颗粒状或纤维状吸附剂直接添加到染料废水中进行吸附处理，但后续需要通过附 加的手段将吸附剂从水中分离出来，不能实现连续化作业而且该过程极易由于吸 附剂分离不完全而导致二次污染，染料污水处理过程复杂，从而导致工作效率较 低，能耗较高，难以满足目前大规模染料废水处理的应用需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种工作效率高且能够连续化作业的染料废水连续化 处理装置及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理 装置，其特征在于，包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料 废水处理模块包括保护网罩、设于保护网罩内的超亲水纳米纤维泡沫、以及分布 在超亲水纳米纤维泡沫中的集水毛细管网，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水 毛细管网连接主输水管，主输水管连接水泵，水泵连接储水罐。
优选地，所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废 水处理模块连接。
本发明还提供了上述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方 法，其特征在于，具体步骤包括：
第一步：将集水毛细管网植入纳米纤维泡沫中;
第二步：对内置有集水毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水功能化改性处 理，得到超亲水纳米纤维泡沫;
第三步：将超亲水纳米纤维泡沫封装到保护网罩中，得到纳米纤维泡染料废 水处理模块;
第四步：将纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网连接主输水管，主 输水管连接水泵，水泵连接储水罐，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装 置。
优选地，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材 料。
优选地，所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1～1000mg/cm3，平均孔径为 0.01～20μm，比表面积为10～2000m2/g。
优选地，所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的 管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5～10mm，管壁孔径为0.1～5mm。
优选地，所述的将集水毛细管网植入纳米纤维泡沫中是指：在纳米纤维泡沫 材料制作过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中或将集水毛细管网 置于纳米纤维泡沫夹层中间并进行粘合封装。
优选地，所述的超亲水功能化改性处理方法为：高压静电喷涂法、热诱导相 变原位组装法、磁场诱导自组装法、蒸汽扩散法、微波原位聚合法和原位相变组 装法中的一种或多种的组合。
优选地，所述的将超亲水纳米纤维泡沫封装到保护网罩时采用非水溶性粘合 剂进行粘合封装。
本发明所用纳米纤维泡沫具有高比表面积、高孔隙率和三维开孔结构。通过 内置集水毛细管网，不仅提升了对染料废水的分离输送能力，同时提高了吸附材 料结构的稳定性，结合附加的抽吸装置，可以实现快速高效的染料废水吸附分离， 且分离出来的水纯度高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的染料废水处理技术不同于传统处理技术，本发明采用的 纳米纤维开孔泡沫不同于传统泡沫材料，其框架结构是由纳米纤维组成，具有高 比表面积、高孔隙率、高孔隙连通性以及优异的力学性能。通过表面物理化学改 性或材料本体性能设计可实现超亲水的效果，对于染料废水可实现快速高效吸 附，无需二次分离等附加工序。
(2)本发明利用纳米纤维开孔泡沫体型结构以及内部连通的孔道，通过内 置集水毛细管道极大的增加了水的集聚速率，可实现连续化高效染料吸附分离， 在吸附材料内部分布的毛细管网还可以起到支撑作用，保障材料结构的稳定性， 确保装置的高效率稳定运行。
(3)本发明提供的一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其结构 简单，针对不同染料废水性质可灵活设计，吸附材料可选用原料范围广，可采用 的功能化改性方法多，材料性能调控范围大，在印染污水处理领域具有极大的应 用前景及商业价值。
(4)本发明制备工艺简单、生产成本低、操作方便、拓展性强、可对染料 废水实现高效连续化的分离净化处理，且净化后得到的水洁净度较高，在纺织印 染废水及染料加工废水处理等领域具有广阔的应用前景。