一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置及其制备方法。所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其特征在于，包括保护网罩，保护网罩内设有超亲水纳米纤维泡沫，超亲水纳米纤维泡沫中分布有集水毛细管网，集水毛细管网连接主输水管，主输水管连接水泵，水泵连接储水罐。本发明的优点是制备工艺简单、生产成本低、操作方便、拓展性强、可对染料废水实现高效连续化的分离净化处理，且净化后得到的水洁净度较高，在纺织印染废水及染料加工废水处理等领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种纳米纤维泡沬基染料废水连续化处理装置及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于染料废水处理领域，尤其涉及一种可实现染料废水连续化处理的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是纺织工业大国，对于染料有着巨大的需求量，我国染料的生产能力和用量均居世界前列。然而，有机染料合成、印染等工业废水中含有大量有毒物质，进入水体后会对环境造成严重的危害，直接威胁人类健康。据报道，全世界每年有6万吨染料以废弃物的形式直接排入环境水体，这些染料废水往往含有多种有机染料及中间体，浓度高、覆盖范围大、色度深、毒性强、难以降解，长期残留于环境水体中会对生态系统及周边环境带来极大的危害。而如何快速高效的处理染料废水，降低废水中有机染料含量，成为当今国内外亟需解决的一项重要环境问题。
[0003]工业上染料废水处理方法有混凝法、膜分离法、氧化法、电解法、生物降解法、超声波降解法及吸附法等。混凝法需要添加絮凝剂，处理过程复杂，成本较高且易造成二次污染；膜分离法是采用超滤膜或反渗透膜对染料分子进行过滤，存在膜分离法工作效率低、能耗大且极易被污染的不足，不适宜处理大规模染料废水；氧化法和电解法、生物降解法以及超声波降解法等方法降解处理周期长、能量消耗大且设备复杂占地面积大，投入成本过高。吸附法由于适用原料范围广、操作方便、污水处理速度快、对染料去除效率高、吸附物质可回收、使用成本低，被广泛应用于染料废水的处理领域。目前，吸附法中常用活性炭、活性粘土、天然树脂以及离子交换纤维等具有高比表面积的和功能性官能团的材料作为吸附剂对染料废水进行吸附处理。国内发明专利CN102527339B公开了一种有机多孔凝胶吸附剂及其制备方法，该专利是关于制备一种具有活性炭多孔结构的低分子量凝胶吸附剂，通过染料与吸附剂之间的π-3?键相互作用回收废水中的染料。国内发明专利CN103464106A公开了一种生物质刚果红染料吸附材料的制备方法，该专利通过将菱角叶改性，制得刚果红染料吸附材料。国内发明专利CN102580689A公开了一种阴离子染料吸附剂及其制备方法和应用，该染料吸附剂是将废报纸纤维经脱墨、碱洗、化学改性后得到的季铵盐纤维素，吸附染料后以共同沉淀的形式沉降分离。上述专利提供的染料废水处理方法都是将凝胶状、颗粒状或纤维状吸附剂直接添加到染料废水中进行吸附处理，但后续需要通过附加的手段将吸附剂从水中分离出来，不能实现连续化作业而且该过程极易由于吸附剂分离不完全而导致二次污染，染料污水处理过程复杂，从而导致工作效率较低，能耗较高，难以满足目前大规模染料废水处理的应用需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种工作效率高且能够连续化作业的染料废水连续化处理装置及其制备方法。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其特征在于，包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩、设于保护网罩内的超亲水纳米纤维泡沫、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫中的集水毛细管网，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网连接主输水管，主输水管连接水泵，水泵连接储水罐。
[0006]优选地，所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0007]本发明还提供了上述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，具体步骤包括:
[0008]第一步:将集水毛细管网植入纳米纤维泡沫中；
[0009]第二步:对内置有集水毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫；
[0010]第三步:将超亲水纳米纤维泡沫封装到保护网罩中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0011]第四步:将纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网连接主输水管，主输水管连接水泵，水泵连接储水罐，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0012]优选地，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料。
[0013]优选地，所述的纳米纤维泡沫的体积密度为I?1000mg/cm3，平均孔径为0.01?20 μ m，比表面积为10?2000m2/go
[0014]优选地，所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5?10mm，管壁孔径为0.1?5mm。
[0015]优选地，所述的将集水毛细管网植入纳米纤维泡沫中是指:在纳米纤维泡沫材料制作过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中或将集水毛细管网置于纳米纤维泡沫夹层中间并进行粘合封装。
[0016]优选地，所述的超亲水功能化改性处理方法为:高压静电喷涂法、热诱导相变原位组装法、磁场诱导自组装法、蒸汽扩散法、微波原位聚合法和原位相变组装法中的一种或多种的组合。
[0017]优选地，所述的将超亲水纳米纤维泡沫封装到保护网罩时采用非水溶性粘合剂进行粘合封装。
[0018]本发明所用纳米纤维泡沫具有高比表面积、高孔隙率和三维开孔结构。通过内置集水毛细管网，不仅提升了对染料废水的分离输送能力，同时提高了吸附材料结构的稳定性，结合附加的抽吸装置，可以实现快速高效的染料废水吸附分离，且分离出来的水纯度尚O
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0020](I)本发明提供的染料废水处理技术不同于传统处理技术，本发明采用的纳米纤维开孔泡沫不同于传统泡沫材料，其框架结构是由纳米纤维组成，具有高比表面积、高孔隙率、高孔隙连通性以及优异的力学性能。通过表面物理化学改性或材料本体性能设计可实现超亲水的效果，对于染料废水可实现快速高效吸附，无需二次分离等附加工序。
[0021](2)本发明利用纳米纤维开孔泡沫体型结构以及内部连通的孔道，通过内置集水毛细管道极大的增加了水的集聚速率，可实现连续化高效染料吸附分离，在吸附材料内部分布的毛细管网还可以起到支撑作用，保障材料结构的稳定性，确保装置的高效率稳定运行。
[0022](3)本发明提供的一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其结构简单，针对不同染料废水性质可灵活设计，吸附材料可选用原料范围广，可采用的功能化改性方法多，材料性能调控范围大，在印染污水处理领域具有极大的应用前景及商业价值。
[0023](4)本发明制备工艺简单、生产成本低、操作方便、拓展性强、可对染料废水实现高效连续化的分离净化处理，且净化后得到的水洁净度较高，在纺织印染废水及染料加工废水处理等领域具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。以下实施例中的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料，可以在上海东翔纳米科技有限公司购买到，其制备方法为首先将纳米纤维均匀分散在对其不具有溶解性的溶剂中，随后采用冷冻法将分散液凝固成型，进一步采用冷冻干燥法去除凝固的溶剂，最后将干燥后的纳米纤维泡沫前驱体进行热交联处理，最终获得纳米纤维泡沫。本发明所述的在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中是指在将纳米纤维均匀分散在对其不具有溶解性的溶剂中后，将集水毛细管网置于所形成的分散液中，随后采用冷冻法将分散液凝固成型，并进行后续步骤。
[0026]本发明提供的一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置及其制备方法，该装置所使用的纳米纤维开孔泡沫具有高比表面积、高孔隙率、连通的孔结构。通过内置的集水毛细管网，结合附加的抽吸装置，可以实现快速高效的印染废水处理、染料加工废水吸附分离，且分离出来的水纯度高。
[0027]实施例1
[0028]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0029]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0030]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5mm，管壁孔径为0.1mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为10mg/cm3，平均孔径为0.0l μ m,比表面积为10m2/g。
[0031]第二步:采用高压静电喷涂法对内置有集水毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述高压静电喷涂法为:采用德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统在纳米纤维泡沫表面连续喷涂亲水整理剂20min，电压为20kV，Im2纳米纤维泡沫表面喷涂IL浓度为5%的亲水整理剂，亲水整理剂为金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B ；
[0032]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，形成得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0033]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0034]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为7000L。
[0035]实施例2
[0036]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0037]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0038]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10_，管壁孔径为5_。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1000mg/cm3，平均孔径为20 μ m,比表面积为2000m2/g。
[0039]第二步:采用高压静电喷涂法对内置有集水毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述高压静电喷涂法为:采用德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统在纳米纤维泡沫表面连续喷涂亲水整理剂20min，电压为20kV，Im2的纳米纤维泡沫表面喷涂浓度为6%的亲水整理剂，亲水整理剂为金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B ；
[0040]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，形成得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0041]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0042]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为6500L。
[0043]实施例3
[0044]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0045]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0046]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为2mm，管壁孔径为1mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为200mg/cm3，平均孔径为5 μπι，比表面积为500m2/g。
[0047]第二步:采用原位相变组装法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述的原位相变组装法是指:采用正硅酸乙酯作为改性剂，将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为10%正硅酸乙酯溶液中lOmin，取出后在鼓风干燥机中以100°C温度烘24h，正硅酸乙酯原位水解为超亲水S12颗粒；
[0048]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，形成得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0049]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0050]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为7100L。
[0051]实施例4
[0052]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0053]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0054]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为5mm，管壁孔径为2mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为500mg/cm3，平均孔径为2 μπι，比表面积为1000m2/g。
[0055]第二步:采用磁场诱导自组装法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述磁场诱导自组装法为:在磁场中将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为0.lg/mL的Fe3O4纳米颗粒悬浮液中30min ;所述的磁场由四川省绵阳市力田磁电科技有限公司生产的PEM-80AC恒稳磁场发生器产生，磁场强度为1.5T，亲水改性剂为Fe3O4纳米颗粒，直径为20?200nm ；
[0056]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，形成得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0057]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0058]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为7200L。
[0059]实施例5
[0060]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0061]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0062]第一步:将集水毛细管网置于纳米纤维泡沫夹层中间并使用呋喃树脂粘合剂进行粘合封装；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10_，管壁孔径为2_。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1000mg/cm3，平均孔径为3 μπι，比表面积为1000m2/g。
[0063]第二步:采用磁场诱导自组装法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述磁场诱导自组装法为:在磁场中将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为0.5g/mL的Fe3O4纳米颗粒悬浮液中30min ;所述的磁场由四川省绵阳市力田磁电科技有限公司生产的PEM-80AC恒稳磁场发生器产生，磁场强度为1.5T，亲水改性剂为Fe3O4纳米颗粒，直径为20?200nm ；
[0064]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0065]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0066]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为6900L。
[0067]实施例6
[0068]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0069]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0070]第一步:将集水毛细管网置于纳米纤维泡沫夹层中间并使用呋喃树脂粘合剂进行粘合封装；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为5mm，管壁孔径为2mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1000mg/cm3，平均孔径为3 μπι，比表面积为1000m2/g。
[0071]第二步:采用蒸汽扩散法对内置有集水毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述的蒸汽扩散法所用蒸汽为丙烯酸蒸汽，将纳米纤维泡沫在温度为160°C，蒸汽压为500kPa的丙烯酸蒸汽中放置2h ;
[0072]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0073]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0074]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为6700L。
[0075]实施例7
[0076]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0077]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0078]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到材料中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1500mg/cm3，平均孔径为5 μπι，比表面积为2000m2/g。
[0079]第二步:采用微波原位聚合法的方法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述微波原位聚合法为采用丙烯酸酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维开孔泡沫表层，随后在微波发生器中以1000W功率处理1min ；
[0080]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0081]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0082]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为6800L。
[0083]实施例8
[0084]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0085]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0086]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到材料中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1500mg/cm3，平均孔径为5 μπι，比表面积为2000m2/g。
[0087]第二步:采用微波原位聚合法的方法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;所述微波原位聚合法为采用丙烯酸酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维开孔泡沫表层，随后在微波发生器中以1000W功率处理1min ；
[0088]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0089]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0090]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为7100L。
[0091]实施例9
[0092]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0093]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0094]第一步:将集水毛细管网置于纳米纤维泡沫夹层中间并使用(呋喃树脂粘合剂进行粘合封装；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为8mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1500mg/cm3，平均孔径为20 μ m,比表面积为2000m2/g。
[0095]第二步:采用高压静电喷涂与微波原位聚合复合的方法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;先采用高压静电喷涂法对纳米纤维泡沫进行超亲水处理，所述高压静电喷涂法为:采用德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统在纳米纤维泡沫表面连续喷涂亲水整理剂20min，电压为20kV，Im2的纳米纤维泡沫表面喷涂IL浓度为5 %的亲水整理剂，亲水整理剂为金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B ;然后采用微波原位聚合的方法对高压静电喷涂处理后的泡沫进行超亲水功能化改性处理；所述微波原位聚合法为采用丙烯酸酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维开孔泡沫表层，随后在微波发生器中以800W功率处理20min ；
[0096]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0097]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0098]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为7000L。
[0099]实施例10
[0100]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0101]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0102]第一步:将集水毛细管网置于纳米纤维泡沫夹层中间并使用呋喃树脂粘合剂进行粘合封装；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为9mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1500mg/cm3，平均孔径为10 μ m,比表面积为1500m2/g。
[0103]第二步:采用高压静电喷涂法与微波原位聚合法复合的方法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;先采用高压静电喷涂法对纳米纤维泡沫进行超清水处理，所述高压静电喷涂法:采用德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统在纳米纤维泡沫表面连续喷涂亲水整理剂20min，电压为20kV，Im2的纳米纤维泡沫表面喷涂0.5L浓度为10%的亲水整理剂，亲水整理剂为金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B ;然后采用微波原位聚合的方法对高压静电喷涂处理后的泡沫进行超亲水功能化改性处理；所述微波原位聚合法为采用丙烯酸酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维开孔泡沫表层，随后在微波发生器中以800W功率处理20min ；
[0104]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0105]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0106]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为6900L。
[0107]实施例11
[0108]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0109]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0110]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到材料中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1500mg/cm3，平均孔径为5 μπι，比表面积为2000m2/g。
[0111]第二步:采用热诱导相变原位组装法与磁场诱导自组装法复合的方法法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;先采用热诱导相变原位组装法对纳米纤维泡沫进行超亲水处理，所述的原位相变组装法是指采用正硅酸乙酯作为改性剂，将纳米纤维开孔泡沫浸渍于(浓度为0.2g/mL的正硅酸乙酯溶液中lOmin，取出后在鼓风干燥机中以100°C温度烘24h，正硅酸乙酯原位水解为超亲水S12颗粒，然后采用磁场诱导自组装法对上述纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理；所述磁场诱导自组装法为在磁场中将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为0.lg/mL的Fe3O4纳米颗粒悬浮液中20min ;所述的磁场由四川省绵阳市力田磁电科技有限公司生产的PEM-80AC恒稳磁场发生器产生，磁场强度为1.5T，亲水改性剂为Fe3O4纳米颗粒，直径为20 ?200nm ；
[0112]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0113]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0114]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为6900L。
[0115]实施例12
[0116]如图1所示，为纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置结构示意图，所述纳米纤维泡沫基连续化染料废水处理装置包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水纳米纤维泡沫4、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫4中的集水毛细管网2，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6。所述的主输水管设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
[0117]所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法为:
[0118]第一步:在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集水毛细管网嵌入到材料中；所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1500mg/cm3，平均孔径为5 μπι，比表面积为2000m2/g。
[0119]第二步:采用热诱导相变原位组装法、磁场诱导自组装法与高压静电喷涂法复合的方法对内置有集水毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫4 ;先采用热诱导相变原位组装法对纳米纤维泡沫进行超清水处理，所述的原位相变组装法是指采用正硅酸乙酯作为改性剂，将纳米纤维开孔泡沫浸渍于浓度为
0.lg/mL正硅酸乙酯溶液中lOmin，取出后在鼓风干燥机中以100°C温度烘24h，正硅酸乙酯原位水解为超亲水S12颗粒，然后采用磁场诱导自组装法对上述纳米纤维开孔泡沫进行超亲水功能化改性处理，所述磁场诱导自组装法为在磁场中将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为
0.15g/mL的Fe3O4纳米颗粒悬浮液中20min ;所述的磁场由四川省绵阳市力田磁电科技有限公司生产的PEM-80AC恒稳磁场发生器产生，磁场强度为1.5T，亲水改性剂为Fe3O4纳米颗粒，直径为20?200nm ;最后采用高压静电喷涂法对上述所得纳米纤维泡沫进行超亲水处理:采用德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统在纳米纤维泡沫表面连续喷涂亲水整理剂20min，电压为20kV，Im2纳米纤维泡沫表面喷涂IL浓度为5%的亲水整理剂，亲水整理剂为金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B ；
[0120]第三步:采用呋喃树脂粘合剂将超亲水纳米纤维泡沫4粘合封装到保护网罩I中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块；
[0121]第四步:将集水毛细管网2连接主输水管3，主输水管3连接水泵5，水泵5连接储水罐6，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
[0122]本发明所述纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置在使用过程中可以直接置于染料废液池中，染料废水处理模块直接漂浮在废水上面，通过水泵的抽取直接将染料废水中的染料去除，实现染料废水连续化处理。规格为Im3的染料废水处理模块初始平均每小时可处理的染料废水约为6800L。
【权利要求】
1.一种纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其特征在于，包括纳米纤维泡染料废水处理模块，所述的纳米纤维泡染料废水处理模块包括保护网罩(I)、设于保护网罩(I)内的超亲水纳米纤维泡沫(4)、以及分布在超亲水纳米纤维泡沫(4)中的集水毛细管网(2)，纳米纤维泡染料废水处理模块的集水毛细管网(2)连接主输水管(3)，主输水管(3)连接水泵(5)，水泵(5)连接储水罐(6)。
2.如权利要求1所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置，其特征在于，所述的主输水管(3)设有多个拓展接口，用于与多组纳米纤维泡染料废水处理模块连接。
3.权利要求1所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，具体步骤包括: 第一步:将集水毛细管网(2)植入纳米纤维泡沫中； 第二步:对内置有集水毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水功能化改性处理，得到超亲水纳米纤维泡沫(4); 第三步:将超亲水纳米纤维泡沫(4)封装到保护网罩(I)中，得到纳米纤维泡染料废水处理模块； 第四步:将集水毛细管网(2)连接主输水管(3)，主输水管(3)连接水泵(5)，水泵(5)连接储水罐￠)，得到纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置。
4.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料。
5.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，所述的纳米纤维泡沫的体积密度为I?1000mg/cm3，平均孔径为0.01?20 μπι，比表面积为10?2000m2/g。
6.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，所述的集水毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5?10mm，管壁孔径为0.1?5mm。
7.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，所述的将集水毛细管网植入纳米纤维泡沫中是指:在纳米纤维泡沫材料制作过程中直接将集水毛细管网嵌入到纳米纤维泡沫中或将集水毛细管网置于纳米纤维泡沫夹层中间并进行粘合封装。
8.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，所述的超亲水功能化改性处理方法为:高压静电喷涂法、热诱导相变原位组装法、磁场诱导自组装法、蒸汽扩散法、微波原位聚合法和原位相变组装法中的一种或多种的组合。
9.如权利要求3所述的纳米纤维泡沫基染料废水连续化处理装置的制备方法，其特征在于，所述的将超亲水纳米纤维泡沫(4)封装到保护网罩(I)时采用非水溶性粘合剂进行粘合封装。
【文档编号】C02F1/28GK104478032SQ201410756403
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】丁彬, 傅秋霞, 葛建龙, 斯阳, 俞建勇 申请人:东华大学