[发明专利]一种酱油废水脱色改性填料反应器

权利要求书

1.本发明特别涉及一种酱油废水脱色改性填料反应器，其特征在于：该反应器包括设备外壳1、进水口2、导流渠3、进水配水器4、改性填料5、改性填料支撑层6、出水渠7、出水口8、阳极9、阴极10、电线11、直流外电源12，所述的设备外壳1下端设置进水口2，所述进水口2与所述导流渠3相连，所述导流渠3与所述进水配水器4相连，所述进水配水器4、所述改性填料5、所述改性填料支撑层6、所述出水渠7均在所述设备外壳1内，其中，所述进水配水器在所述改性填料5上部，所述改性填料5在所述改性填料支撑层6上部，所述改性填料支撑层6在所述出水渠7上部，所述的出水渠7与所述的出水口8相连；所述的阳极9和阴极10均放置在所述的设备外壳1内；所述的阳极9为钛基镀铂阳极，所述的阳极9和阴极10之间填充改性填料5，所述的阳极9与所述的直流外电源12的正极通过所述电线11相连，所述的阴极10与所述的直流外电源12的负极通过所述电线11相连。

2.根据权利要求1所述一种酱油废水脱色改性填料反应器，其特征在于：所述设备外壳1为立方体，材料采用不锈钢、玻璃钢、碳钢防腐或钢衬塑料；所述进水口2设计流速为1.0—1.1m/s；所述导流渠3设计流速为0.3—0.5m/s；所述出水口8和所述进水口1的管中心在同一水平面上；所述进水配水器4开孔率为20—25％，孔径随着水流方向逐渐增大，过孔流速在0.8—1m/s范围内；所述改性填料5为电化学改性填料，设计水力停留时间为20—40min，设计比电容为300—400F/mm²；所述改性填料支撑层6为金属/塑料网格；所述出水渠7设计流速为0.6—0.8m/s；所述出水口8设计流速为0.8—1.0m/s；所述的阳极9为钛基镀铂阳极；所述的阴极10为钛板阴极；所述外接直流电源12电压为220V；所述电线11电流密度为3A/mm²。

3.根据权利要求1所述一种酱油废水脱色改性填料反应器，其特征在于：所述改性填料5由改性碳粉溶液、改性苯胺材料和改性碳纤维制备而成，具体制备方法如下：

(1)改性碳粉材料制备：选用含碳量在90％以上的无烟煤，将无烟煤进行破碎，得到粒度0.5mm的煤粒；将煤粒进行球磨0.5h，得到粒度40μm的煤粉；将煤粉放入容器中，按煤粉质量(g)与酸溶液体积比(L)为1:10添加酸溶液，酸溶液的体积(L)比组成为蒸馏水：盐酸：氢氟酸为5:3:2，不断搅拌，浸泡搅拌时间为0.5h，取出后采用蒸馏水洗涤；然后将煤粉在90℃的干燥箱中干燥12h；干燥后，按照煤粉质量(g)与硼酸体积(L)比1:1将两者混合，搅拌1h后放入石墨磁舟后放入电炉，以10℃/min的速率从100℃升至700℃，保持2h，然后以10℃/min的速率从700℃升至1500℃，保持3h，以氩气为保护气自然降温待用；

(2)改性碳粉溶液制备：将步骤1中制备的改性碳粉材料和硝酸钠按照1:1的质量(g)比混合，缓慢加入浓硫酸中，浓硫酸的体积(L)与改性碳粉材料质量(g)比为30:1，将承装混合物的容器置于冰水浴中，连续搅拌30min，然后加入高锰酸钾，高锰酸钾的质量(g)与改性碳粉材料质量(g)比为5:1，然后将承装混合物的容器置于恒温水浴中，恒温水浴水温为15—18℃，持续搅拌反应1h后，将恒温水浴温度调整为34—36℃，持续搅拌反应2h，然后将承装混合物的容器置于恒温水浴中，恒温水浴水温为98—100℃，加入去离子水，去离子水的体积比(L)与改性碳粉材料的体积(L)比为60:1，持续搅拌反应15min后，滴入双氧水，双氧水的体积浓度为30％，体积(L)比与改性碳粉材料的体积(L)比为4:1，持续搅拌反应15min，添加稀盐酸，直至溶液呈中性；将上述的混合也超声处理5—6h，得到改性碳粉溶液待用；

(3)改性苯胺材料制备：将苯胺蒸馏处理后，加入1mol/L的盐酸，配成浓度为0.05mol/L的苯胺溶液，超声20min后置于冰水浴中，持续搅拌30min，然后加入过硫酸铵溶液，加入的过硫酸铵与苯胺摩尔(mol)比为1:1，持续搅拌7h，将混合液过滤，取固体物，用无水乙醇和蒸馏水反复洗涤后，冷冻干燥待用；

(4)碳纤维材料制备：取碳纤维材料，破碎成粒度小于2mm的碳纤维颗粒，将碳纤维颗粒放入容器中，按碳纤维颗粒质量(g)与酸溶液体积(L)比为1:10添加酸溶液，酸溶液的体积(L)比组成为蒸馏水：盐酸：氢氟酸为5:3:2，不断搅拌，浸泡搅拌时间为0.5h，取出后采用蒸馏水洗涤；然后将碳纤维颗粒在90℃的干燥箱中干燥12h待用；

(5)改性填料制备：将步骤3制备的改性苯胺材料、步骤4制备的碳纤维材料和步骤2制备的改性碳粉溶液混合，三者的比例为质量(g):质量(g):体积(L)比＝(4-6):(1-2):1，持续搅拌15min；然后将混合液超声2h；然后将混合物置于聚四氟乙烯内衬高压水热釜中，调至180℃，反应5—6h后取出冷冻干燥待用；

(6)改性填料成型：以钛网为电极集流体，以不锈钢条为引线，将步骤5制备的改性填料压制成一定尺寸的成型填料。