申请日2013.05.31
公开(公告)日2013.08.14
IPC分类号C02F1/461; C02F1/28
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺及其装置;该工艺包括以下步骤：a.设置含填料及石墨烯材料的过滤吸附混合物层;b.输入污水，污水经过过滤吸附混合物层;c.过滤吸附混合物层的石墨烯材料过滤、吸附污水中的污染物，石墨烯材料结合金属填料和/或金属氧化物填料进行微电解反应;d.出水。本发明采用石墨烯材料结合金属填料和/或金属氧化物填料进行微电解，实现非常高的净化效率;且具有结构简单、运行稳定、操作维护简便的特点，能适用于各种污水、饮用水和应急水处理场合。
权利要求书
1.一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
a.设置含填料及石墨烯材料的过滤吸附混合物层;
b.输入污水，污水经过过滤吸附混合物层;
c.过滤吸附混合物层的石墨烯材料过滤、吸附污水中的污染物，石墨烯材料结合金属填料和/或金属氧化物填料进行微电解反应;
d.出水。
2.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺，其特征在于：所述步骤b具体为：以切线方向输入污水，污水经过过滤吸附混合物层。
3.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺，其特征在于：所述步骤b具体为：输入污水和双氧水，污水和双氧水同时经过过滤吸附混合物层。
4.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺，其特征在于：所述填料为金属填料和/或金属氧化物填料，所述污水的pH值为4~6。
5.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺，其特征在于：所述步骤b具体为：输入污水，污水经过过滤吸附混合物层时，同时向过滤吸附混合物层输入空气进行鼓风曝气。
6.一种应用于权利要求1~5任意一项所述的利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的装置，其特征在于：它包括装置本体，所述装置本体由上而下设置有进水装置、过滤吸附装置、支承装置、出水装置，所述进水装置设有供污水输入的进水口，所述过滤吸附装置设有含填料及石墨烯材料的过滤吸附混合物层，所述出水装置设有供处理后的水排出的出水口。
7.根据权利要求6所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水 的装置，其特征在于：所述进水口以切线方向设置于进水装置。
8.根据权利要求6所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的装置，其特征在于：所述石墨烯材料为多层石墨烯、石墨烯改性材料中的一种或者两种的混合物;所述填料为金属填料和/或金属氧化物填料;所述金属填料为铝填料、铜填料、铁填料、锰填料中的一种或者两种以上的混合物;所述金属氧化物填料为氧化锰填料、氧化铁填料中的一种或者两种的混合物。
9.根据权利要求6所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的装置，其特征在于：它还包括曝气装置，所述曝气装置包括压缩空气管和曝气盘，所述曝气盘设置于所述支承装置的下方，所述压缩空气管连接一空气泵。
10.根据权利要求6所述的一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的装置，其特征在于：它还包括双氧水输送管，所述双氧水输送管与所述进水装置连通;所述支承装置包括具有通孔的支承架和/或筛网，所述过滤吸附装置设有视窗和/或入料孔。
说明书
一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺及其装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺及其装置。
背景技术
随着社会的发展，工业污水、生活污水处理已成为一项非常严峻的社会任务。为了节约水资源，保护自然环境，我国对工业污水的排放有严格要求，对各种污水的循环利用亦是非常重视。
现有技术中经常使用过滤、吸附的方法处理污水，从使用材料上来看，经常使用石英砂等材料拦截细微颗粒物达到过滤的作用，使用活性炭对水中各种污染物进行吸附，以降低水中污染物的浓度，也有仅用活性炭来对污水同时起过滤、吸附作用的，但是活性炭的吸附能力一般，再生困难。
随着对石墨烯研究的深入，发现石墨烯有着巨大的比表面积，而且石墨烯对萘和萘酚等化学物质的吸附能力达到了每克2.4毫摩尔，每克石墨烯能吸附石油类物质达86克，是目前吸附能力最高的材料。石墨烯作为催化剂的载体，表现出极其出色的电子传输能力，能大大加快反应速度，利用石墨烯这种高效吸附性和电子传输特性，能高效分解水中的有机污染物。
铁炭微电解工艺及其改良工艺处理污水正成为国内外研究的热点。铁炭微电解工艺是利用金属腐蚀原理，形成原电池对污水进行处理，由于其适用范围广﹑使用寿命长﹑处理效果好﹑成本低﹑操作维护方便，近年来受到国内外学者的广泛重视。但传统的铁炭微电解工艺只适用于低pH环境，而且极易堵塞导致水流短路，影响处理效果。
目前，尚未有将石墨烯结合金属微电解工艺应用于污水处理的技术，因此，亟需针对现有技术的缺陷，提供一种高效、简便地利用石墨烯结合金属微电解工艺来进行污水处理的工艺或者装置。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种高效、稳定、操作维护简便的利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺。
本发明的另一目的在于针对现有技术的不足，而提供一种高效、稳定、操作维护简便的利用石墨烯连续过滤吸附处理污水装置。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺，它包括以下步骤：
a.设置含填料及石墨烯材料的过滤吸附混合物层;
b.输入污水，污水经过过滤吸附混合物层;
c.过滤吸附混合物层的石墨烯材料过滤、吸附污水中的污染物，石墨烯材料结合金属填料和/或金属氧化物填料进行微电解反应;
d.出水。
其中，所述步骤b具体为：以切线方向输入污水，污水经过过滤吸附混合物层。
进一步的，所述步骤b具体为：输入污水和双氧水，污水和双氧水同时经过过滤吸附混合物层。
更进一步的，所述步骤b具体为：输入污水，污水经过过滤吸附混合物层时，同时向过滤吸附混合物层输入空气进行鼓风曝气。
所述填料为金属填料和/或金属氧化物填料，所述污水的pH值为4~6;当所述污水的pH为4~6时，本发明的利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺的处理效果更好。
一种利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的装置，它包括装置本体，所述装置本体由上而下设置有进水装置、过滤吸附装置、支承装置、出水装置，所述进水装置设有供污水输入的进水口，所述过滤吸附装置设有含填料及石墨烯材料的过滤吸附混合物层，所述出水装置设有供处理后的水排出的出水口。
其中，所述进水口以切线方向设置于进水装置。
其中，所述石墨烯材料为多层石墨烯、石墨烯改性材料中的一种或者两种的混合物;所述填料为金属填料和/或金属氧化物填料;所述金属填料为铝填料、铜填料、铁填料、锰填料中的一种或者两种以上的混合物;所述金属氧化物填料为氧化锰填料、氧化铁填料中的一种或者两种的混合物。
进一步的，它还包括曝气装置，所述曝气装置包括压缩空气管和曝气盘，所述曝气盘设置于所述支承装置的下方，所述压缩空气管连接一空气泵。
进一步的，它还包括双氧水输送管，所述双氧水输送管与所述进水装置连通。
更进一步的，所述支承装置包括具有通孔的支承架和/或筛网，所述过滤吸附装置设有视窗和/或入料孔。
本发明的有益效果为：
本发明的利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的工艺具有以下优点：
1、本发明的工艺采用石墨烯材料过滤、吸附水中污染物，结合金属填料和/或金属氧化物填料进行微电解;由于石墨烯材料具有巨大的比表面积、吸附能力和优秀的电子传输能力，使得微电解效果远较其他碳材料好，其用量也比常规铁炭微电解中的炭用量少得多，低至1/10;结合金属填料和/或金属氧化物填料进行微电解，提高吸附、分解水中污染物的效果，反应速率高达现有技术的铁碳微电解技术的6.7倍以上，实现非常高的净化效率。
2、污水以切线方向进入过滤吸附混合物层，使水流呈螺旋状，大大强化搅拌，减少堵塞和短路，强化处理效果。
3、通过输入双氧水和/或空气鼓风曝气，进一步强化处理效果，鼓风曝气还可以减少堵塞和短路，强化处理效果。
4、本发明的工艺具有高效、稳定、操作维护简便的特点。
本发明的利用石墨烯连续过滤吸附处理污水的装置还具有以下优点：
1、本发明的装置无需设置复杂的反冲洗系统，可以简便地取出物料，补充金属填料和/或金属氧化物填料，或将吸附饱和的石墨烯材料进行微波再生，大大减低本发明初始投资和运行费用。
2、本发明的装置具有结构简单、运行稳定、操作维护简便的特点，能适用于各种污水、饮用水和应急水处理场合。