[发明专利]一种旋转式活性炭纤维应用于去除水中危害性重金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种旋转式活性炭纤维应用于去除水中危害性重金属离子的方法。

背景技术

金属矿冶炼、电解、电镀、油漆、染料等工业每年要排放大量含重金属离子的废水，由于重金属离子具有富集性，很难通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化使其毒性降低或解除，因此这些废水排入水体严重影响人类及其他生物的健康和生存。如Hg、Cu、Cr等重金属会在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，人类一旦食用了这些食物，重金属就会在人体内和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使蛋白质和酶失活，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，就会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等。2012年7月1日全面实行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中明确规定了如Pb(<0.01mg/L)、As(<0.01mg/L)、Hg(<0.001mg/L)、Cr(<0.05mg/L)、Cd(<0.005mg/L)、Se(<0.01mg/L)等重金属的饮用水标准。因此，对重金属污染的水净化处理已成为当今社会亟待解决的问题之一。

重金属污染的常规处理方法有化学沉淀法、膜分离法、离子交换树脂法和吸附法等，这些方法往往容易造成二次污染。

电化学还原法是近年发展起来的颇具竞争力的重金属水处理方法，其利用阴极的还原作用还原水中重金属离子使其沉淀于电极表面或反应槽底部，从而去除水中重金属离子，阴极还原的机理为阳极采用惰性电极，对废水进行电解，正电荷离子在静电引力的作用下向阴极迁移，从而在阴极表面得到电子被还原。电化学法的特点在于：(1)反应条件温和，电化学过程一般在常温常压下即可进行；(2)反应中无需添加任何化学药剂；(3)不会产生二次污染；(4)设备紧凑，工艺简单，操作灵活，成本较低。

活性炭纤维是一种常用的阴极材料，具有一定吸附重金属离子的能力。现有技术中，活性炭纤维电极作为阴极，多为固定电极，在进行电化学还原时，以阴极为中心，其四周溶液浓度差较大，传质作用差，导致污染物去除率低，效率低。

因此，亟需一种能够增加传质过程，降低溶液浓差极化，提高污染物去除率，提高去除效率的应用活性炭纤维电极去除水中污染物的方法，而目前关于这种方法还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种旋转式活性炭纤维应用于去除水中危害性重金属离子的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种旋转式活性炭纤维应用于去除水中危害性重金属离子的方法，所述待处理水体为地表水或地下水，所述方法包括以下操作：

将含有一定重金属离子浓度的待处理水体利用输液泵通入连续流动的电化学反应器中，所述电化学反应器以活性炭纤维电极为阴极，控制待处理水体以一定的流速流经活性炭纤维电极；

电极两端持续通电，使活性炭纤维电极电流密度稳定；

利用电机控制活性炭电极持续旋转；

控制一定的反应时间。

优选的，所述重金属离子浓度为0.005mg/L～0.05mg/L。

优选的，所述流速为100mL/min～2000mL/min。

优选的，所述活性炭纤维电极电流密度为12mA/cm²～48mA/cm²。

优选的，所述反应时间为10min～120min。

优选的，所述重金属离子为Cd²⁺、Fe³⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Sb³⁺、Al³⁺、Cr⁶⁺、Ag²⁺、Ba²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Tl³⁺。

优选的，所述重金属离子为Pb²⁺。

优选的，所述重金属离子浓度为0.005mg/L，所述流速为100mL/min，所述活性炭纤维电极电流密度为36mA/cm²，所述反应时间为120min。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：