去除海水中多环芳烃的脱盐系统的制作方法

本实用新型涉及环境地球化学领域，尤其涉及一种去除海水中多环芳烃的脱盐系统。

背景技术：

随着工业化进程的不断加深，社会对水资源、能源资源的需求日益增大。多环芳烃(pahs)是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，其具有促使生物体致癌、致畸、致突变等危害，会通过食物链进行传递和迁移，严重威胁到生态环境健康安全。此外，多环芳烃经径流等多种方式排流入海，极易造成严重的海洋污染，为海水利用造成难度。

目前国内外对海水中多环芳烃的去除方法主要包括物理法、化学法以及生物法。物理法通过吸附、水解、缩聚等反应使产生的高分子聚合物凝絮沉淀，达到海水中多环芳烃的有效去除，但存在不彻底性，残留聚合物以及未处理完的多环芳烃极易产生二次污染；化学法采用催化、氧化等手段去除海水中的多环芳烃，具有一定效果，但化学法会产生二次污染物，有一定的毒害作用，限制了其规模化应用；生物法包括微生物降解法、植物降解法等，采用不同的菌群对海水中的多环芳烃进行降解，可持续性高，但效率低。

现存方法存在处理效率低、不能彻底去除污染物和对大体积水体难以实施、易受温度等条件的影响等缺点，并且如今市场上并没有专门针对多环芳烃降解装置的研究，现存方法难以适应规模化降解的需求。同时，淡水危机导致淡水资源开发变得更加困难，随着水污染的加重更促进了多环芳烃污染物去除与海水淡化工程的开展。因此急需一种去除海水中多环芳烃的脱盐系统及方法，在实现海水中多环芳烃的去除、海水的淡化以及海水资源的再生利用，也对提升水域生态环境的安全、提高海水的利用效果与价值具有重要意义。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种去除海水中多环芳烃的脱盐系统，可实现海水中多环芳烃的去除、海水的淡化以及海水资源的再生利用。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种去除海水中多环芳烃的脱盐系统，包括一阳极室、一阳极、两阴离子交换树脂、两脱盐室、两阳离子交换树脂、两阴极、两导线和至少一连接管；所述脱盐室设置于所述阳极室的两侧，所述阴离子交换树脂隔设于所述阳极室与所述脱盐室之间；所述阳极设置于所述阳极室内，两所述阴极分别设置于两所述脱盐室远离所述阳极室的外侧，所述阳离子交换树脂隔设于所述脱盐室与所述阴极之间；所述阳极室的顶部设置有一进水口，两所述脱盐室的顶部分别设置有一出水口，所述阳极室的底部与两所述脱盐室的底部通过所述连接管连通；所述阳极和两所述阴极之间通过所述导线连接。

优选地，所述阳极室内设置有填料，所述填料的粒径为1mm～5mm。

优选地，所述填料采用粉煤灰合成沸石，所述粉煤灰合成沸石负载tio2光催化剂。

优选地，所述阳极与所述阴极的表面积比为14:1。

优选地，所述阳离子交换树脂和所述阴离子交换树脂的厚度为0.2mm～0.5mm。

优选地，所述阳极上附着有产电沸石，所述产电沸石负载tio2。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

采用双脱盐室、单室阳极室，取消阴极室的结构，在减小占地面积的同时，又极大地提高了系统的运行效率。在脱盐室两侧设置阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，通过树脂对阴阳离子的吸附实现脱盐，不仅可以实现海水脱盐，而且还可以防止氧气通过阴极渗透至阳极影响阳极的反映效率。阳极与阴极通过导线相连通形成外电路。同时，系统内部存在的电场能够实现树脂的脱附再生与阴阳离子的移除，最终从效果上降低系统的内阻，提高其污水净化、产电及脱盐过程的效率。填料采用粉煤灰合成沸石，所述粉煤灰合成沸石负载tio2光催化剂，能够在ph远离3.0，紫外光的激发照射高于其禁带宽度(3.2ev)光辐射的条件下，短时内对海水中有机污染物进行高效降解、对有毒污染物进行长效去除，去除率高达80％-95％，并具有脱盐功能，脱盐率达到90％-99％；并避免了其强氧化性和还原性的过释，活性高、热稳定性好、运行效能较佳，且处理含有多环芳烃的海水时适用性强、多环芳烃去除效果好、脱盐率高。粉煤灰作为主要的固体废弃物，将其合成使用，显示了“以废治废”的作用过程，减少了因粉煤灰处理不当而产生的大气污染、水体污染；提高了粉煤灰的附加值及利用率，并将粉煤灰合成沸石负载tio2用于海水污染治理与淡化领域，增强了海水的可用性，安全有效地实现海水多环芳烃的去除与海水淡化的双重效果。tio2作为一种清洁、低成本的催化物质，无毒、稳定性好且成本低，加入ce3+后，扩展了tio2光催化剂的光谱响应范围，提高了可见光的利用率，极大地提升了tio2脱盐系统的运行效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的去除海水中多环芳烃的脱盐系统的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图1，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。

请参阅图1，本实用新型实施例的一种去除海水中多环芳烃的脱盐系统，包括一阳极室1、一阳极、两阴离子交换树脂2、两脱盐室3、两阳离子交换树脂4、两阴极5、两导线6和至少一连接管7；脱盐室3设置于阳极室1的两侧，阴离子交换树脂2隔设于阳极室1与脱盐室3之间；阳极设置于阳极室1内，两阴极5分别设置于两脱盐室3远离阳极室1的外侧，阳离子交换树脂4隔设于脱盐室3与阴极5之间；阳极室1的顶部设置有一进水口8，两脱盐室3的顶部分别设置有一出水口9，阳极室1的底部与两脱盐室3的底部通过连接管7连通；阳极和两阴极5之间通过导线6连接。

阳极室1内设置有填料10，填料10的粒径为1mm～5mm。

本实施例中，填料10采用粉煤灰合成沸石，粉煤灰合成沸石负载tio2光催化剂。

阳极与阴极5的表面积比为14:1。

阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2的厚度为0.2mm～0.5mm。

阳极上附着有产电沸石，所述产电沸石负载tio2。

阴极5的材质包括铂和活性炭纤维。

阳离子交换树脂4的材质包括：强酸性阳离子交换树脂、强碱性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂或弱碱性阳离子交换树脂；

阴离子交换树脂2的材质包括：强酸性阴离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱酸性阴离子交换树脂或弱碱性阴离子交换树脂。

强酸性阳离子交换树脂包括磺酸基交换树脂；强碱性阴离子交换树脂包括季胺基阴离子交换树脂；弱酸性阳离子交换树脂包括羧基交换树脂；弱碱性阴离子交换树脂包括伯胺基交换树脂。

例如：阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2采用磺酸基阴、阳离子交换树脂。阳极室1内的填料10还可为石墨颗粒或活性炭等。

使用本实用新型实施例的一种去除海水中多环芳烃的脱盐系统时，将含盐量为20g/l的含盐水连续流入脱盐室3，阴离子和阳离子分别吸附在阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2上，实现脱盐过程；阳极室1保持厌氧状态，可处理的含多环芳烃的海水进入阳极室1，在沸石上负载的tio2在光解作用下有机物得到去除，产生的电子经外电路传递到阴极5实现外电流，外电流方向为由阴极5指向阳极；此时内电流的方向为由阳极指向阴极5，在电场力的驱动下，阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2上的阴离子和阳离子脱附下来，完成阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2的再生，同时阴离子穿过阴离子交换树脂2进入阳极室1，阳离子穿过阳离子交换树脂4进入阴极1。

将待处理的含多环芳烃的海水进入阳极室1通入阳极室1，其中的多环芳烃被粉煤灰合成沸石上负载的tio2光降解而去除，同时产生电子和h+；光电解产生的电子传递到阳极，电子再经外电路传递到阴极5实现外电流，外电流方向为由阴极5指向阳极；h+到达阴极5，在铂的催化下与电子和受体(一般为氧气)发生反应生成h2o，内电流的方向为由阳极指向阴极5，在电场力的驱动下，阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2上的阴离子和阳离子脱附下来，完成阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2的再生。之后海水推流进入脱盐室3，阴、阳离子分别吸附在阳离子交换树脂4和阴离子交换树脂2上，从而实现含盐水脱盐；从而实现海水净化、产电及脱盐的过程。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。