申请日2012.08.27
公开(公告)日2014.03.12
IPC分类号C02F1/469
摘要
一种以活性炭纤维布为电极的电吸附水处理设备与工艺，其特征是这种以活性炭纤维布为电极的电吸附水处理设备由电吸附水处理总成，管道与阀门系統，水泵，基础支架，水质电导仪与机电控制总成，电源与开关构成;电吸附水处理总成自动轮流工作在输出淡水状态与活性炭纤维布电极再生，输出浓水状态。
权利要求书
1.一种以活性炭纤维布为电极的电吸附水处理设备，其特征是这种以活性炭纤维布为电极的电吸附水处理设备由电吸附水处理总成1，管道与阀门系統2，水泵3，基础支架4，水质电导仪与机电控制总成5，电源与开关6构成;
电吸附水处理总成1由截面波纹状电绝缘隔离网P11-1，活性炭纤维布F11-2，不被电溶解金属导电薄板D11-3，活性炭纤维布F21-4，截面波纹状电绝缘隔离网P21-5，活性炭纤维布F31-6，不被电溶解金属导电薄板D21-7，活性炭纤维布F41-8，卷绕支架1-20，圆筒状外壳1-21，原水流入接口管1-22，阀门H11-23，三通1-24，淡水流出接口管1-25，阀门H21-26，浓水流出接口管1-27，阀门H31-28构成;
截面波纹状电绝缘隔离网，不被电溶解金属导电薄板，与活性炭纤维布从上向下依序叠压，其次序是：截面波纹状电绝缘隔离网P11-1→活性炭纤维布F11-2→不被电溶解金属导电薄板D11-3→活性炭纤维布F21-4→截面波纹状电绝缘隔离网P21-5→活性炭纤维布F31-6→不被电溶解金属导电薄板D21-7→活性炭纤维布F41-8;
其中：活性炭纤维布F11-2→不被电溶解金属导电薄板D1-3→活性炭纤维布F21-4构成静电场的一个电极，E11-9是这电极引出线;活性炭纤维布F31-6→不被电溶解金属导电薄板D21-7→活性炭纤维布F41-8构成静电场的另一个电极，E21-10是这另一个电极引出线;截面波纹状电绝缘隔离网P11-1与截面波纹状电绝缘隔离网P21-5就构成静电场电绝缘与空间隔离;
活性炭纤维布又称活性炭纤维毡，纤维毡布状活性炭制品作为粉粒状活性炭制品升级产品，有更好结构稳定性，也更适合可卷绕电极制作，炭是电解不溶性材料，活性炭纤维布也有更良好离子吸附存储能力，粘基活性炭纤维布是已商品化材料，发明专利”一种可连续生产活性炭纤维毡布的设备与工 艺”(201210061689.X)提供了更廉价的竹基活性炭纤维毡布;
活性炭纤维布厚度1-3mm，活性炭纤维布孔隙率与吸咐值符合公知活性炭纤维布产品标准;
不被电溶解金属导电薄板的金属材料可以是不锈钢，通过物理气相沉积钛金属膜的不锈钢，通过物理气相沉积钛金属膜的铜中一种;不被电溶解金属导电薄板结构可以是致密的平面结构，也可以是网状结构;不被电溶解金属导电薄板一端压接有钛金属丝作电极引出线;
不被电溶解金属导电薄板厚度0.2-0.4mm;
这种不用热粘胶，直接由活性炭纤维布→不被电溶解金属导电薄板→活性炭纤维布叠加压制电极，将有更大比表面积，即有更好电吸附存储离子能力。
截面波纹状电绝缘隔离网材料可以是塑料，玻璃钢中一种，其截面为波纹状，为两个电极构成静电场空间，也是水流动通道;网孔是原水离子吸附向电极通道;
两个电极构成静电场空间距离为1-3mm，截面波纹状电绝缘隔离网的网孔10-20目;
从上向下依序叠压好的截面波纹状电绝缘隔离网P11-1，活性炭纤维布F11-2，不被电溶解金属导电薄板D11-3，活性炭纤维布F21-4，截面波纹状电绝缘隔离P21-5，活性炭纤维布F31-6，不被电溶解金属导电薄板D21-7，活性炭纤维布F41-8，按公知的螺旋卷绕方法卷绕在公知结构的卷绕支架1-20上，连同卷绕支架1-20装入公知结构的圆筒状外壳1-21內腔，从圆筒状外壳左端盖引出E11-9与E21-10两电极引出线;
在圆筒状外壳1-21左端接有原水流入接口管1-22，原水流入接口管1-22內装有阀门H11-23，在圆筒状外壳1-21右端接有三通1-24的笫一通口，三通 1-24內装有公知结构水电导仪5探头，三通1-24的笫二通口接淡水流出接口管1-25，淡水流出接口管1-25內装有阀门H21-26，三通1-24的第三通口接浓水流出接口管1-27，浓水流出接口管2-27內装有阀门H31-28;
水质电导仪与机电控制总成5为已商品化公知产品，可以监控从电吸附水处理总成流出水的电导率，从而判断流出淡水质量，切换阀门H21-26与阀门H31-28;接通或切断开关K16-2与开关K26-3;
电吸附水处理总成1可以一个独立运行，更多时候是多个并联运行，用水工公知方法可以将电吸附水处理总成1平行水平安装在支架4上，各原水流入接口管并接在原水流入总管2-1，原水流入总管2-1一端不通口，原水流入总管2-1另一端接原水输入水泵3;各淡水流出接口管1-25并接在淡水流出总管2-3;各浓水流出接口管1-27并接在浓水流出总管2-4;
公知结构的直流电源6通过开关K16-2与电极引出线E11-9连接，通过开关K26-3与电极引出线E21-10连接;
直流电源6输出端电压2-6V。
2.根据权利1设备，进行水处理工艺依下述进行：
a).初始状态：水泵3起动，向电吸附水处理总成1提供经公知初步净化原水;阀门H11-23开，阀门H21-26开，阀门H31-28关;开关K16-2与开关K26-3接通电源6，原水在外加电场作用下，原水溶液和电极的交界面上形成一双电层，通过静电力作用将原水溶液中的离子储存在活性炭纤维布双电层中，从淡水流出接口管1-25输出淡水;
b)当水质电导仪5监控从电吸附水处理总成1流出水的电导率，从而判断流出淡水质量巳下降到设定值，即活性炭纤维布吸附已饱和，公知电控制系统切换阀门H21-26关与阀门H31-28开;并切断开关K16-2与开关K26-3;电场一旦撤 销，被吸附的离子又会返回到原水溶液中，使电极得到再生，浓水从浓水流出接口管1-27排出;
C).当水质电导仪5监控从电吸附水处理总成流出水的电导率，从而判断流出浓水质量巳上升到设定值，即活性炭纤维布已再生，公知电控制系统切换阀门H21-26开与阀门H31-28关;并接通开关K16-2与开关K26-3;程序恢复到a).初始状态;
电吸附水处理总成自动轮流工作在输出淡水状态与活性炭纤维布电极再生，输出浓水状态。
说明书
一种以活性炭纤维布为电极的电吸附水处理设备与工艺
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别涉及一种以活性炭纤维布为电极的电吸附 水处理设备与工艺。
背景技术
水处理是重要工业过程，包括海水淡化，自来水生产，污水净化，锅炉 用水除盐，电子医药行业用纯净水生产等;
例如利用海水淡化，是解决淡水资源紧缺的重要途径;
目前海水淡化技术可归结于“热法”与“膜法”两种;基于盐分与水 分沸点不同，对海水加热蒸馏--冷凝的“热法”，必须付出“水气化热”的能耗， 这能耗是巨大的，而且加热后积垢处理十分麻烦;基于水分子与盐分子形态与 大小的区别，对海水过滤截留盐分的“膜法”，虽然不需要付出“水气化热”， 但由于截留阻力，需要高压力泵送，而且为了防止膜阻塞，都须要加入多级预 处理，加入防阻塞剂，至此淡化成本也不低了。
基于不同极性离子在电场中受力情況不同，注意到纯淡水与原水中离子的电 性质区别，就可以通过电吸附实现水净化去离子了，其工作原理是在外加电场 作用下，原水溶液和电极的交界面上形成一双电层，通过静电力作用将原水溶 液中的离子储存在双电层中，而电场一旦撤销，被吸附的离子又会返回到溶液 中，使电极得到再生;电吸附水处理方法与现行的水处理方法相比具有以下优 点：与电渗析和反渗透相比，电吸附不需要膜，更容易操作与离子交换相比， 电极不需要酸、碱再生，所以减少了二次污染;与蒸馏相比，电吸附所需要的 能耗更低，沒有积垢处理麻烦。
而且这种“静电吸附”耗电极省，两电极距离足以输水畅通，不需要高压力泵 送。
同理，在自来水生产，污水净化，锅炉用水除盐，电子医药用纯净水生产等行 业，都需要这种更低成本高品质的电吸附水处理设备与工艺。
采用电极电吸附法，必须解决电极在电解过程不被电溶解，而且电极要有良好 吸附存储盐离子能力。
发明专利“一种利用纳米碳管制造电极的电容式海水淡化处理方法” (02112126.5)就利用了这种电吸附技术;并提出采用：纳米碳管、碳纤维、 活性炭或炭黑与热固性胶粘剂混合热压制作电极方法。这在制作成本上，电极 性能上都不利于产业化推广。
发明内容
本发明目的在于提出一种更方便，成本更低，有更良好电吸附存储盐离 子能力的在电解过程不被电溶解的电极，进而构成一种以活性炭纤维布为电极 的电吸附水处理设备与工艺，其特征是这种以活性炭纤维布为电极的电吸附水 处理设备由电吸附水处理总成，管道与阀门系統，水泵，基础支架，水质电导 仪与机电控制总成，电源与开关构成;
电吸附水处理总成由截面波纹状电绝缘隔离网P1，活性炭纤维布F1，不被 电溶解金属导电薄板D1，活性炭纤维布F2，截面波纹状电绝缘隔离网P2，活性炭 纤维布F3，不被电溶解金属导电薄板D2，活性炭纤维布F4，卷绕支架，圆筒状外 壳，原水流入接口管，阀门H1，三通，淡水流出接口管，阀门H2，浓水流出接 口管，阀门H3构成;
截面波纹状电绝缘隔离网，不被电溶解金属导电薄板，与活性炭纤维布从 上向下依序叠压，其次序是：截面波纹状电绝缘隔离网P1→活性炭纤维布F1→不 被电溶解金属导电薄板D1→活性炭纤维布F2→截面波纹状电绝缘隔离网P2→活 性炭纤维布F3→不被电溶解金属导电薄板D2→活性炭纤维布F4;
其中：活性炭纤维布F1→不被电溶解金属导电薄板D1→活性炭纤维布F2构成静电场的一个电极，E1是这电极引出线;活性炭纤维布F3→不被电溶解金属 导电薄板D2→活性炭纤维布F4构成静电场的另一个电极，E2是这另一个电极引出 线;截面波纹状电绝缘隔离网P1与截面波纹状电绝缘隔离网P2就构成静电场电 绝缘与空间隔离;
活性炭纤维布又称活性炭纤维毡，纤维毡布状活性炭制品作为粉粒状活 性炭制品升级产品，有更好结构稳定性，也更适合可卷绕电极制作，炭是电解不 溶性材料，活性炭纤维布也有更良好离子吸附存储能力，粘基活性炭纤维布是已 商品化材料，发明专利”一种可连续生产活性炭纤维毡布的设备与工 艺”(201210061689.X)提供了更廉价的竹基活性炭纤维毡布;
不被电溶解金属导电薄板的金属材料可以是不锈钢，通过物理气相沉积 钛金属膜的不锈钢，通过物理气相沉积钛金属膜的铜中的一种;不被电溶解金 属导电薄板结构可以是致密的平面结构，也可以是网状结构;不被电溶解金属 导电薄板一端压接有钛金属丝作电极引出线;
这种不用热粘胶，直接由活性炭纤维布→不被电溶解金属导电薄板→活 性炭纤维布叠加压制电极，将有更大比表面积，即有更好电吸附存储离子能力。
截面波纹状电绝缘隔离网材料可以是塑料，玻璃钢中一种，其截面为波 纹状，为两个电极构成静电场空间，也是水流动通道;网孔是原水中离子被吸附 吸向电极通道;
从上向下依序叠压好的截面波纹状电绝缘隔离网P1，活性炭纤维布F1，不 被电溶解金属导电薄板D1，活性炭纤维布F2，截面波纹状电绝缘隔离网P2，活性 炭纤维布F3，不被电溶解金属导电薄板D2，活性炭纤维布F4，按公知的螺旋卷绕 方法旋卷绕在公知结构的卷绕支架上，连同卷绕支架装入公知结构的圆筒状外 壳內腔，从圆筒状外壳左端盖引出E1与E2两电极引出线;
在圆筒状外壳左端接有原水流入接口管，原水流接口管內装有阀门H1， 在圆筒状外壳右端接有三通的笫一通口，三通內装有公知结构水电导仪探头， 三通的笫二通口接淡水流出接口管，淡水流出接口管內装有阀门H2，三通的笫 三通口接浓水流出接口管，浓水流出接口管內装有阀门H3;
水质电导仪与机电控制总成为已商品化公知产品，可以监控从电吸附水 处理总成流出水的电导率，从而判断流出淡水质量，切换阀门H2与阀门H3;接通 或切断开关K1与开关K2;
电吸附水处理总成可以一个独立运行，更多时候是多个并联运行，用水工 公知方法可以将电吸附水处理总成平行水平安装在支架上，各原水流入接口管 并接在原水流入总管，原水流入总管一端不通口，原水流入总管另一端接原水 输入水泵;各淡水流出接口管并接在淡水流出总管;各浓水流出接口管并接在 浓水流出总管;
公知结构的直流电源通过开关K1与电极引出线E1连接，通过开关K2与 电极引出线E2连接;
利用上述活性炭纤维布为电极的电吸附水处理设备，进行水处理工艺依 下述进行：
a).初始状态：水泵起动，向电吸附水处理总成提供经公知初步净化原水;阀门 H1开，阀门H2开，阀门H3关;开关K1与开关K2接通电源，原水在外加电场作用 下，原水溶液和电极的交界面上形成一双电层，通过静电力作用将原水溶液中 的离子储存在活性炭纤维布双电层中，从淡水流出接口管输出淡水;
b)当水质电导仪监控从电吸附水处理总成流出水的电导率，从而判断流 出淡水质量已下降到设定值，即活性炭纤维布吸附已饱和，公知电控制系统切换 阀门H2关与阀门H3开;并切断开关K1与开关K2;电场一旦撤销，被吸附的离 子又会返回到原水溶液中，使电极得到再生，浓水从浓水流出接口管排出;
C).当水质电导仪监控从电吸附水处理总成流出水的电导率，从而判断流 出浓水质量已上升到设定值，即活性炭纤维布已再生，公知电控制系统切换阀门 H2开与阀门H3关;并接通开关K1与开关K2;程序恢复到a).初始状态;
电吸附水处理总成自动轮流工作在输出淡水状态与活性炭纤维布电极再 生，输出浓水状态。