[发明专利]一种电化学热破络分离系统及方法

权利要求书

1.一种电化学热破络分离系统，其特征在于，包括微球加热装置、电化学热破络分离装置和微球清洗装置；

所述微球加热装置，包括加热器与储热微球加热区，采用加热器对位于储热微球加热区内的储热微球进行加热；所述的储热微球为介孔储热微球；

所述电化学热破络分离装置，包括平行放置的大孔正极和微米孔负极以及位于两极之间的填充区域，该填充区域用于放置加热后的储热微球，储热微球与电极之间放置绝热隔网；对进入填充区域的废水中的阳离子-有机络合物进行破络分离反应，储热微球吸附废水中的有机络合物；

所述微球清洗装置，包括清洗槽与超声清洗器，所述的清洗槽用于放置吸附有机物后的储热微球，采用超声清洗器对其进行超声清洗。

2.根据权利要求1所述的一种电化学热破络分离系统，其特征在于，所述的储热微球为高比热介孔储热微球。

3.根据权利要求2所述的一种电化学热破络分离系统，其特征在于，所述的高比热介孔储热微球为基于聚碳酸酯材质的改性材料，比热容为1000-1200J/(Kg·K)，介孔尺寸为10-50nm，宏观尺寸ф在2-4mm。

4.根据权利要求3所述的一种电化学热破络分离系统，其特征在于，所述高比热介孔储热微球的制备过程如下：

第1步，选取宏观尺寸在ф2-4mm的聚碳酸酯微球，采用4-6％丙酮+94-96％乙醇的混合溶液快速浸泡清洗30-60s；清洗后的聚碳酸酯微球，放置于自然环境及室温下晾干，晾干时间至少10min；

第2步，将晾干后的聚碳酸酯微球浸没于含有0.5-1mol/L硝酸、0.15-0.45mol/L乙二醇、0.03-0.12mol/L氟化钾和0.1-0.5mol/L高氯酸的混合水溶液中，浸泡20-40min；

第3步，将上述浸泡有聚碳酸酯微球的混合水溶液加热至80-95℃，进一步浸泡10min，进行强化侵蚀反应；

第4步，在第3步的温度下，将一支针状电极置于上述混合水溶液中，通入高频直流静电场，频率1500-3000Hz，电压3000-10000V，通过高频负电子轰击，将氟离子“轰击”进入聚碳酸酯微球交联结构中，同时驱动高氯酸根深入聚碳酸酯微球内部，促使聚碳酸酯微球产生裂纹，反应时间40-60min，聚碳酸酯微球表面形成孔径为10-50nm的介孔，同时部分氟离子进入聚碳酸酯交联结构，形成氟化的介孔微球结构；

第5步，将上述反应结束后的微球，用洁净水浸泡清洗20-50min，在50-75℃空气氛围中烘干后，再次采用4-6％丙酮+94-96％乙醇的混合溶液快速浸泡清洗30-60s，之后放置于自然环境、室温下晾干，晾干时间至少10min，即得到所述的高比热介孔储热微球。

5.根据权利要求1所述的一种电化学热破络分离系统，其特征在于，所述的填充区域内放置温度传感器，用于实时检测填充区域内的温度。

6.根据权利要求1所述的一种电化学热破络分离系统，其特征在于，所述的大孔正极，材质为钛网，网孔尺寸为1-3mm；所述微米孔负极，材质为钛网，网孔尺寸为30-70μm；所述的大孔正极放置于填充区域的进水侧，微米孔负极放置于填充区域的出水侧，大孔正极与微米孔负极的间距为5-10cm；储热微球与大孔正极、微米孔负极接触面，放置厚度为1-2mm的绝热隔网，绝热隔网的材质为聚四氟乙烯，网孔尺寸为0.8-1.2mm。

7.一种电化学热破络分离方法，其利用权利要求1-6任一项所述电化学热破络分离系统，其特征在于，通过微球加热装置将储热微球加热至设定温度，加热后的储热微球填充至电化学热破络分离装置内，参与对废水中阳离子-有机络合物的破络分离反应；反应5-20min后，吸附有机物的储热微球转移至微球清洗装置的清洗槽内，通过超声清洗器进行超声清洗，之后静置完成储热微球清洗，清洗后储热微球补充到微球加热装置内进行水分蒸发和再加热，以此重复循环使用。