[实用新型]一种活性碳纤维填料

说明书

技术领域

本实用新型涉及水处理及填料领域，具体地，涉及一种新型活性碳纤维填料装置。

背景技术

目前生物填料被广泛应用于水处理领域中，是许多水处理技术的核心。生物填料可直接放置于受污染水体区域直接进行原位处理，以其为载体，促进水中微生物、浮游动物、水生植物等生长繁殖，成本低、无二次污染、维护简单，实现水体净化的同时也促进了生物多样性。生物填料种类繁多，材质、性能、结构等会直接影响水处理效果，目前常用的生物填料可分为软性纤维填料、半软性填料、陶瓷填料、软性塑料填料、硬塑料填料、碳纤维填料等，其中塑料填料挂膜量少；软性纤维填料易结团；陶瓷填料易堵塞；碳纤维填料生物膜易脱落；多数填料存在比表面积不高的缺点。

活性碳纤维（ACF）是一种新型高效吸附材料，比表面积大，吸附容量高，已被广泛应用于环境保护领域，近年来已有将活性碳纤维作为生物填料应用于水质净化的报道。王翔等将多束碳纤维间隔0.3~1m固定在一根绳子上，然后将绳子固定在PVC管支架上，作为水处理装置放置水中（申请号201220665948.5），但所使用的碳纤维并未进行表面改性处理，挂膜率会相对较低。王丽妹等使用碳纤维发明一种复合生态膜填料组件（申请号201510033175），该发明中对碳纤维进行了表面处理，但在表面脱浆过程中使用了丙酮，丙酮是一种有毒致癌的有机试剂，处理不当易对环境产生影响，对人体健康产生危害。张毅等人公开了一种活性碳纤维丝的改性方法，并用改性碳纤维制作了水处理填料装置（申请号201410707241.X），此发明在碳纤维表面改性过程中并未使用有机试剂，使用了磷酸二氢铵和硝酸，增大碳纤维的比表面积和表面含氧基团，但在该填料装置中，碳纤维丝有一端会自由飘散在水中，当附着的生物膜到一定量时会整体脱落，影响填料的水处理效率。

实用新型内容

针对现有填料的不足，申请人提出一种新型活性碳纤维填料，能够使得填料在适用过程中延缓生物膜未衰老便脱落的情况。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种活性碳纤维填料，包括两个重合的圆形夹片和改性碳纤维束；所述圆形夹片中心设置有中心孔；

所述改性碳纤维束两端相接形成改性碳纤维束环；

所述两个圆形夹片相卡接；

所述改性碳纤维束环铺展固定于所述两个圆形夹片之间。

进一步的，所述两个圆形夹片为镂空圆形夹片，所述镂空圆形夹片由三个环形架和放射状枝条构成；所述三个环形架同心，由外向内依次为最外环形架、中间环形架和最内环形架；所述最内环形架形成所述中心孔；所述三个环形架的圆心位于所述放射状枝条的中心，且由放射状枝条连接固定于同一平面；

所述改性碳纤维束环固定于所述两个镂空圆形夹片相对应的放射状枝条之间。

进一步的，所述的镂空圆形夹片至少包括一对卡接点，所述的一对卡接点分别位于同一放射状枝条与最外环形架和中间环形架的交点。

进一步的，所述的镂空圆形夹片包括沿圆周均匀设置的三对卡接点。

进一步的，所述圆形夹片为塑料材质。

进一步的，所述圆形夹片直径为8~15cm。

进一步的，所述改性碳纤维束包括经过高温处理和过氧化氢处理的碳纤维。

进一步的，所述改性碳纤维束长度为30~60cm。

一种活性碳纤维填料装置，包括至少两个所述活性碳纤维填料和中心绳，所述中心绳穿过所述活性碳纤维填料的中心孔将各活性碳纤维填料串联。

进一步的，相邻所述活性碳纤维填料之间间隔10~50cm。

碳纤维表面改性步骤具体为：

（1）取适量碳纤维丝在蒸馏水中煮沸3小时，期间每1个小时更换一次蒸馏水，3小时后将碳纤维在100℃条件下烘干。

（2）将烘干后的碳纤维放置于400℃的马弗炉中高温处理4小时，之后取出冷却至室温。

（3）将高温处理后的碳纤维置于30%的过氧化氢中，在室温下浸渍0.5小时，取出后用大量去离子水冲洗，然后烘干。

高温处理和过氧化氢浸渍碳纤维表面会形成更加丰富的微观缝隙，增大比表面积，过氧化氢的氧化性也能使碳纤维表面增加含氧官能团，增大其生物亲和性，有利于微生物附着。

本实用新型的有益效果在于：

（1）碳纤维表面改性过程中未使用有机试剂，操作简单、环保。

（2）碳纤维丝缠绕固定于塑料夹片中间，有利于微生物长时间附着，能够避免出现生物膜未衰老便大量脱落的情况。

附图说明