Устройство для проведения адсорбционно-десорбционных процессов Советский патент 1992 года по МПК C02F1/28 B01D15/00 

Изобретение относится к устройствам для адсорбционной очистки сточных вод от органических примесей и последующей регенерации адсорбента и может быть использовано для очистки отработанных щелочных растворов проявления и снятия защитного рельефа в производстве печатных плат.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения заданного потенциала по всему объему адсорбента.

На фиг. 1 изображено устройство, про- дольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит цилиндрический токопроводящий корпус 1, являющийся вспомогательным электродом, с кожухом 2, образующим рубашку 3, через которую можно пропускать теплоноситель (воду) для регулирования температуры процесса, и установленный в нем сменный рабочий электрод 4 из нетканого углеволокнистого материала, в центре которого проходит металлическая перфорированная труба 5, к которой приварена сетка 6 из того же материала, являющаяся токоподводом , Сэндвич из сетки и нетканого активированного углеволокнистого материала 7 навит рулоном на трубу 5. Внутри трубы 5 коаксиально установлен электрод сравнения 8. Устройство снабжено выходными патрубкамидляраствора9, распределительными устройствами 10-13 и патрубками ввода и вывода теплоносителя 14 и 15 соответственно.

Работу устройства можно разделить на 2 цикла.

1 цикл адсорбционной очистки отработанного щелочного раствора.

Очищаемый щелочной раствор через распределительное устройство 10 и трубу 5 поступает во внутреннюю часть устройства, проходит через адсорбент - активированную углеволокнистую ткань и выводится через патрубки 9 и распределительное устройство 12.

Корпус 1, служащий вспомогательным электродом, подключают к положительному полюсу внешнего источника тока, а трубу 5, к которой приварена сетка 6 - к другому полюсу.

Заданный потенциал на рабочем электроде (углеволокнистом материале) замеряется относительно хлорсерсебряного

СО

С

ч

4 ГО

ю

00

электрода 8, расположенного в геометрическом центре электрода, с помощью источника постоянного тока - потенциостата (на фиг. 1 он не показан), который позволяет проводить процессы адсорбции - десорб- ции в потенциостатическом режиме

Рабочий электрод 4 из активированного углеволокнистого материала, а также вспомогательный электрод - корпус устройства, питаются от потенциостата.

Далее проводят адсорбцию в условиях электрохимической поляризации активированного углеволокнистого материала в потенциостатическом режиме (в данном случае в области потенциалов +0,15 -

+0,25 В).

Использование электрохимической обработки адсорбента в анодной области потенциалов (+ 0,15 - + 0,25 В) изменяет междуфазное натяжение на границе разде- ла фаз, а также понижает электрический заряд поверхности углеволокнистого материала, что облегчает адсорбцию органических веществ из щелочных растворов. Это позволяет увеличить степень очистки с 20 до 95-99%.

Как для любого адсорбционного процесса, так и для адсорбции в условиях электрохимической поляризации, при пропускании через адсорбент - активиро- ванную углеволокнистую ткань - отработан- ных стоков, содержащих органические вещества, может произойти полное заполнение поверхности адсорбента молекулами органических веществ, то есть наступает на- сыщение поверхности адсорбента. При дальнейшем пропускании очищаемых стоков будет наблюдаться проскок органических веществ, что приведет к резком снижению степени адсорбционной очистки.

После насыщения адсорбента органическими веществами прекращают подачу щелочного раствора, а оставшийся внутри устройства раствор самотеком возвращается обратно в емкость. Затем распредели- тельные устройства 10 и 12 перекрывают.

U цикл регенерации адсорбента.

Через распределительное устройство 13 устройство заполняют раствором электролита (в данном случае 0,75-2,5 М раство- ром едкого натра) и производят смену полярности электродов, то есть корпус 1 подсоединяют к отрицательному полюсу внешнего источника тока, а рабочий электрод - положительному полюсу и проводят регенерацию активированного углеволокнистого материала в условиях электрохими- ческойполяризациив

потенциостатическом режиме (в данном случае в области потенциалов -0,04 - -0,08

В) Через рубашку пропускают воду с температурой 50°С. При этом достигается обратный эффект - адсорбция будет затруднена, и с адсорбента будут десорбироваться органические вещества. В процессе поляризации происходит перезарядка поверхности электрода за счет перераспределения скачка потенциала на границе электрод - раствор (зависимость заряда поверхности электрода от навязываемого потенциала описывается уравнением Липпмана), При этом в точке нулевого заряда (+0,15 - +0,25 В) достигается максимальная адсорбция органических веществ, а при сдвиге потенци- аЛа в катодную область (-0,04 -0,08 В) заряд поверхности электрода - адсорбента увеличивается, что приведет к изменению сил поверхностного натяжения и к десорбции органических веществ с поверхности адсорбента.

После окончания цикла регенерации открывают распределительное устройство 11, сливают электролит и закрывают распределительные устройства 11 и 13, а через рубашку пропускают воду с температурой 18-20°С.

И так циклы повторяются.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:

1.Повышается качество и скорость очистки растворов от органических загрязнений.

2.Увеличивается число циклов адсорбция-регенерация без смены адсорбента.

3.Уменьшается расход энергии на единицу концентрации удаляемых органических загрязнений в 1,3 раза,

Процессы адсорбции-десорбции по предлагаемому способу проходят при более низких значениях потенциала (адсорбция при потенциалах +0,15- +0,25 В; десорбция при потенциалах -0,04 - -0,08 В) по сравнению с известным способом, что приводит к меньшим затратам электроэнергии для проведения этих процессов.

Формула изобретения Устройство для проведения адсорбци- онно-десорбционных процессов, содержащее цилиндрический корпус с неподвижным слоем адсорбента, электрод и источник тока, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения заданного потенциала по всему объему адсорбента, электрод выполнен в виде рулона из активированного нетканого углеволокнистого материала, снабженного металлической сеткой, проложенной между слоями рулона и образующей внешнюю

оболочку электрода, и центральной металлической перфорированной трубой, к которой присоединена металлическая сетка, при этом труба снабжена коаксиально установленным электродом сравнения, а корпус - рубашкой с патрубками для подачи теплоносителя, при этом корпус подсоединен к источнику тока.

Сущность изобретения заключается в том, что рабочий электрод выполнен в виде рулона из активированного нетканого угле- волокнистого материала, снабженного металлической сеткой, проложенной между слоями рулона и образующей внешнюю оболочку электрода, а устройство имеет центральную металлическую перфорированную трубу, 2 ил. Mt

0Ы

Фиг. 2