[发明专利]一种电化学热破络分离系统及方法

说明书

本发明公开了一种电化学热破络分离系统与方法。本发明的电化学热破络分离系统，其包括微球加热装置、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；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。本发明基于电能‑热能以及介孔材质的吸附联用，极大提高了阳离子‑有机络合物的破络与分离效率，可实现有机物的富集、分离和回收，同时可纯化阳离子溶液。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种电化学热破络分离系统与方法。

背景技术

高价金属阳离子，如Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺等，包括众多重金属离子，容易与水体中的一些高负电有机质(如腐殖质、草酸、EDTA等)产生络合(或螯合)反应，从而能形成牢固稳定的阳离子-有机物络合体。该络合体的存在，使得上述金属阳离子的正电荷难以显现，整体表现为电荷近中性，很难通过简单的中和沉淀法或电化学除离子等方法去除。因此对上述络合体，需采用强有力的破络技术，驱使金属阳离子从有机物的络合键中“挣脱”，并且得到快速的分离，以防再次被有机物捕获而重新络合。

而现有破络技术，往往采用单一物理场(如电场等)，整理破络效率偏低，破络后容易产生再络合现象。

因此，需寻找一种基于多物理场耦合的、兼具离子-有机质高效解络与分离功能的系统及方法，以突破上述瓶颈问题。

发明内容

为解决传统单一物理场作用的金属阳离子-有机物破络技术，存在的整体破络效率偏低，破络后容易产生再络合等问题，同时为解决水体中(天然水体或者废水、循环水等)高价金属阳离子的分离去除难题，本发明提供一种基于电化学场与热场的多物理场相耦合的阳离子-有机物破络分离系统及方法，其可通过物理场叠加实现破络-分离的协同增效，无需添加任何药剂与膜分离等辅助工艺。

为此，本发明采用的一种技术方案为：一种电化学热破络分离系统，其包括微球加热装置、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，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。

所述的介孔储热微球，在上述三装置间循环流转。为提高系统运行效率，可设置多组微球在系统内流转。本发明基于电能-热能以及介孔材质的吸附联用，极大提高了阳离子(主要为高价金属离子)-有机络合物的破络与分离效率，可实现有机物的富集、分离和回收，同时可纯化阳离子溶液，利于后续离子的脱除(如除垢技术)与回收，容易形成装备化推广。

本发明电化学热破络分离装置的原理如下：