本發(fā)明涉及一種光介質(zhì)的制備、活化及污水處理方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種量子碳素光介質(zhì)的制備、活化及污水處理方法。

背景技術(shù)：

廢水中所含的重金屬對(duì)環(huán)境和人體健康危害大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。大量未經(jīng)處理的廢棄物向土壤系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，并在自然因素的作用下匯集、殘留于土壤環(huán)境中。土壤污染主要以重金屬污染為主，其中鎘、汞、鉛、砷污染最為突出，廢水中含有的鉻(Cr)、砷(As)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)等重金屬離子具有難降解、不可逆、毒性大和易被生物富集等特點(diǎn)，微量即可產(chǎn)生毒性效應(yīng)，危害極大。

污染水的傳統(tǒng)處理方法有：化學(xué)沉淀、離子交換、吸附、膜分離、氧化還原、電解及萃取等，但這些方法往往受水溫、pH值、水質(zhì)等因素的影響較大，對(duì)某些可溶物質(zhì)去除率低，而且存在二次污染。對(duì)于土壤有機(jī)物和重金屬治理修復(fù)已有較多的技術(shù)，包括常用的有物理化學(xué)方法、植物修復(fù)法、微生物修復(fù)法、土壤洗淋回填法等的技術(shù)。目前，土壤的修復(fù)工程中，比較普及應(yīng)用的方法是將土壤中的污染物通過(guò)洗淋回收到洗淋水中，處理后的土壤回填，洗淋后的污染水再進(jìn)行水處理。

將磁分離技術(shù)應(yīng)用在廢水處理，尤其是超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)處理重金屬?gòu)U水有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于廢水中弱磁性及無(wú)磁性污染物，可以通過(guò)各種特性的磁性介質(zhì)的吸著方法，快速地磁分離處理。由于磁分離處理系統(tǒng)低成本、小空間、高效率和高速處理等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)新興的科研方向。實(shí)現(xiàn)重金屬污水磁分離包含兩方面工作，一是超導(dǎo)磁體，二是磁種。超導(dǎo)磁體裝備已是非常成熟的技術(shù)，可以方便地從商業(yè)產(chǎn)品中得到。磁分離關(guān)鍵問(wèn)題是如何制備高品質(zhì)的磁種以及磁分離的具體工藝。

光催化氧化法是目前研究較多的一項(xiàng)高級(jí)氧化技術(shù)，是一種環(huán)境友好型綠色水處理技術(shù),它能夠徹底氧化降解污水中的有機(jī)污染物。結(jié)合一定量的光輻射，光敏介質(zhì)材料在光的照射下表面受激勵(lì)而產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+)。這些電子和空穴具有很強(qiáng)的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧根自由基(·OH)和超級(jí)陰氧離子(·O)。這些氧化性極強(qiáng)的自由基，幾乎能將所有構(gòu)成有機(jī)物分子的化學(xué)鍵切斷分解，達(dá)到無(wú)害化處理。但目前光催化氧化方法的催化劑利用率和回收率低,有待通過(guò)提高催化劑效率，采用光生電子和空穴復(fù)合,以及其他處理技術(shù)來(lái)共同提高反應(yīng)效率等方面問(wèn)題。

超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)以獨(dú)特分離原理和諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為最有發(fā)展前途的新型污水處理技術(shù)之一。隨著技術(shù)理論和設(shè)備不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域日益增加，在工業(yè)廢水、生活污水、污染河水及湖水以及在處理污泥和廢水中的弱磁及無(wú)磁性污染物方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，利用磁性功能的吸附材料，已經(jīng)得到眾多的研究和小規(guī)模應(yīng)用。同樣光催化氧化方法也具有極為優(yōu)秀的特點(diǎn)。但這兩項(xiàng)技術(shù)仍沒(méi)有得到應(yīng)有的普及和大規(guī)?；こ虘?yīng)用的案例，其原因在于缺乏高效、經(jīng)濟(jì)、合理的技術(shù)配備等問(wèn)題，尤其是設(shè)備磁分離方法和功能性的磁性吸附材料是否能夠很好地匹配，關(guān)系到磁分離技術(shù)的特征能否充分地發(fā)揮出來(lái)。光催化氧化是光反應(yīng)介質(zhì)在特定波長(zhǎng)光源的照射下才能產(chǎn)生催化作用，能否開(kāi)發(fā)出光反應(yīng)介質(zhì)在更寬域的光譜作用下發(fā)生催化反應(yīng)，也是當(dāng)今該領(lǐng)域重要的課題之一。

針對(duì)這些問(wèn)題，本發(fā)明人在長(zhǎng)期系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和基礎(chǔ)材料研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新的量子碳素磁光介質(zhì)作為光反應(yīng)材料，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)污水處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高了污水中有機(jī)物的分解效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的污水金屬污染處理效能低下的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種量子碳素光介質(zhì)的制備、活化及污水處理方法。該方法提供的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)有多種光反應(yīng)物質(zhì)，光反應(yīng)物質(zhì)產(chǎn)生大量的強(qiáng)活性氧化物質(zhì)，如OH-、O2、H等強(qiáng)氧化劑，幾乎對(duì)所有的有機(jī)物或有些無(wú)機(jī)物進(jìn)行比較徹底地氧化分解，產(chǎn)生出無(wú)危害的物質(zhì)H2O、CO2等，能夠顯著提高有機(jī)物的分解效率。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：

一種量子碳素光介質(zhì)的制備方法，包括：

(1)將量子碳素液、TiO₂、高純水以及適量N(CH₃)₄OH·5H₂O攪拌混合并加熱制備為漿液，其中，量子碳素液和TiO₂的比值為:100ml：200g；將漿液放入烘箱中干燥固化得到Rh-C/TiO₂產(chǎn)物；

(2)將Rh-C/TiO₂產(chǎn)物、干燥沸石粉以及含有Pt金屬重量1％的H₃PtC₁₆·5.3H₂O混合制備出漿液；

(3)將步驟(2)中的漿液干燥固化煅燒得到Rh-Pt-C-M/TiO₂復(fù)合型光催化氧化體，冷卻后研磨至200目到300目之間的產(chǎn)物即為光反應(yīng)介質(zhì)。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的制備方法，所述TiO₂為氣相法納米二氧化鈦TiO₂P25，平均粒徑的為25nm的銳鈦礦和晶紅石混合相的二氧化鈦。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的制備方法，所述步驟(1)攪拌過(guò)程中每次緩慢加入適量Rh(NO₃)₃，保持60℃，攪拌1小時(shí)。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的制備方法，所述步驟(2)攪拌過(guò)程中每次向燒瓶中緩慢加入適量H₃PtC₁₆·5.3H₂O，攪拌1小時(shí),靜置6小時(shí)。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的制備方法，所述步驟(1)中將漿液放入80～120℃烘箱中干燥固化8～16小時(shí)，得到Rh-C/TiO₂產(chǎn)物。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的制備方法，所述量子碳素液的ORP為280mv-500mv、電導(dǎo)率σ為1-10ms/cm、電動(dòng)勢(shì)為280mv-380mv、pH值為1.2-3.2、濃度為0.1％-0.45％，溶質(zhì)是粒徑為0.6nm-10nm的氧化石墨烯片，石墨烯粒子表層的氧含量為35％-54％。

一種量子碳素光介質(zhì)的活化方法，包括：

(1)將回收的光反應(yīng)介質(zhì)和去離子水按1:3的比例置于超聲波容器中進(jìn)行處理；

(2)濾出水再加新的同量的去離子水繼續(xù)攪拌超聲處理1小時(shí)；

(3)重復(fù)(1)和(2)的方法三次后濾干，100℃烘箱干燥；

(4)將干燥的介質(zhì)置于380℃無(wú)氧氣氛的馬弗爐中，煅燒4小時(shí)；

(5)冷卻后研磨篩分至200目到300目之間的產(chǎn)物。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的活化方法，所述步驟(1)在超聲波容器中邊攪拌邊用25KHz頻率的超聲波進(jìn)行處理1小時(shí)。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的活化方法，包括：向待處理污水中加入光反應(yīng)介質(zhì)并混合后進(jìn)行溶氧發(fā)生反應(yīng)，利用紫外光對(duì)溶氧發(fā)生反應(yīng)后的液體進(jìn)行照射處理后再將光反應(yīng)介質(zhì)從液體中沉淀回收。

優(yōu)化的，上述的一種量子碳素光介質(zhì)的活化方法，包括：利用權(quán)利要求7所述的方法對(duì)分離出的量子碳素光介質(zhì)進(jìn)行活化的步驟。

因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.本發(fā)明提供的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)有多種光反應(yīng)物質(zhì)，光反應(yīng)物質(zhì)產(chǎn)生大量的強(qiáng)活性氧化物質(zhì)，如OH-、O2、H等強(qiáng)氧化劑，幾乎對(duì)所有的有機(jī)物或有些無(wú)機(jī)物進(jìn)行比較徹底地氧化分解，產(chǎn)生出無(wú)危害的物質(zhì)H2O、CO2等。

2.本發(fā)明利用沉淀池回收量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)，并對(duì)回收的光反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行活化后再利用，降低了成本。

附圖說(shuō)明

圖1是污水處理流程示意圖；

圖2-1是污水處理裝置系統(tǒng)的重金屬處理部分示意圖；

圖2-2是污水處理裝置系統(tǒng)的有機(jī)物處理部分示意圖；

圖3是磁分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-1是超導(dǎo)磁體外形主視圖；

圖4-2是超導(dǎo)磁體外形俯視圖；

圖5是磁種回收再利用系統(tǒng)；

圖6-1是三維順磁金屬鏈網(wǎng)主視圖；

圖6-2是三維順磁金屬鏈網(wǎng)側(cè)視圖；

圖7是磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)的空吹喇叭口示意圖；

圖8-1是磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)空吹喇叭口詳細(xì)圖；

圖8-2是圖8-1的底部視圖；

圖8-3是圖8-1的左視圖；

圖9是溶氧微泡發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-1是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片A1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-2是圖10-1的側(cè)視示意圖；

圖10-3是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片B1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-4是圖10-3的側(cè)視示意圖；

圖10-5是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片A2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-6是圖10-5的側(cè)視示意圖；

圖10-7是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片B2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-8是圖10-7的側(cè)視示意圖；

圖10-9是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片C的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-10是圖10-9的側(cè)視示意圖；

圖10-11是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片D的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-12是圖10-11的側(cè)視示意圖；

圖10-13是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片A1和B1疊加的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-14是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片A2和B2疊加的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10-15是溶氧微泡發(fā)生器的金屬片A和B疊加的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是溶氧微泡發(fā)生器各金屬片組合后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是微泡尺寸與密度示意圖；

圖13是微泡離子形態(tài)；

圖14是光反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是金屬纖維燒結(jié)氈過(guò)濾器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是電鍍有機(jī)油墨廠廢水處理效果和介質(zhì)循環(huán)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；

圖17-1是某印刷電路板工廠廢水處理效果示意圖1。

圖17-2是某印刷電路板工廠廢水處理效果示意圖2。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

圖中，污水收集罐1、制冷機(jī)控制柜2、混合罐3、攪拌系統(tǒng)4、系統(tǒng)控制柜5、超導(dǎo)體6、冷凍機(jī)6-1、磁場(chǎng)區(qū)域6-2、磁場(chǎng)中心6-3、超導(dǎo)本體6-4、電流端子6-5、冷媒進(jìn)口6-6、冷媒出口6-7、真空排氣口6-8、溫度監(jiān)測(cè)6-9、磁分離罐體7、溢流口7-1、磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8、主動(dòng)輪8-1、從動(dòng)輪8-2、張緊輪8-3，吸氣口8-4、吹氣口8-5、三維順磁金屬鏈網(wǎng)8-6、氣道8-7、固定板8-8、喇叭口8-9、磁性介質(zhì)收集系統(tǒng)9、第一旋風(fēng)固氣分離器9-1、第二旋風(fēng)固氣分離器9-2、風(fēng)管9-3、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)投放口10-1、溶氧微泡發(fā)生器11、定位螺栓11-1、溶氧微泡發(fā)生器殼體11-2、光反應(yīng)器12、光源端蓋12-1、出口12-2、金屬外筒12-3、反光層12-4、光源12-5、入口12-6、一級(jí)沉淀池13、二級(jí)沉淀池14、凈水過(guò)濾器15、凈水出口15-1、凈水裝置殼體15-2、過(guò)濾體15-3、進(jìn)水泵P1、污水泵P2、空壓泵P3、光反應(yīng)壓力泵P4、回收泵P5、排水泵P6、一級(jí)返回閥F1、一級(jí)取樣閥F2、進(jìn)水閥F3、回收閥F4、光反應(yīng)進(jìn)口閥F5、光反應(yīng)出口閥F6、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)回收閥F7、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)二級(jí)回收閥F8、反沖清洗閥F9、反沖截止閥F10、二級(jí)返回閥F11、排放閥F12、二級(jí)取樣閥F13、壓力反沖表V1、負(fù)壓表V2、

一、污水處理工藝及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1是本實(shí)施例的污水處理工藝，該工藝所使用的污水凈化系統(tǒng)包括依次聯(lián)通的污水收集罐、混合罐、超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)、光催化反應(yīng)設(shè)備，其中還包括超導(dǎo)磁性介質(zhì)回收再利用的磁介質(zhì)循環(huán)裝置和量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)循環(huán)裝置。

本實(shí)施例的污水凈化系統(tǒng)是由重金屬處理和有機(jī)物處理兩個(gè)部分組成并用的系統(tǒng)，是將污水中的重金屬和有機(jī)污染物分別進(jìn)行處理的方法。尤其是兩種聯(lián)合處理的方法中，本發(fā)明提供的磁性吸附介質(zhì)和量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)配合污水凈化系統(tǒng)，特殊且有效地分離和分解水中的重金屬、有機(jī)污染物。

本發(fā)明所述的污水凈化系統(tǒng)，所用的超導(dǎo)磁分離機(jī)構(gòu)包括超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)磁體可以拆卸、更換為低溫超導(dǎo)磁體或高溫超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)磁體向超導(dǎo)分離裝置內(nèi)部提供預(yù)定高梯度磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中設(shè)置有金屬順磁鏈網(wǎng)提取機(jī)構(gòu)，順磁鏈網(wǎng)在高梯度磁場(chǎng)中被磁化，吸附水中的磁性物質(zhì)。被吸的磁性物質(zhì)，通過(guò)金屬順磁鏈網(wǎng)提升到空壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行分離，從而達(dá)到磁分離的效果。所述磁性物質(zhì)是由本發(fā)明提供的量子碳素磁性介質(zhì)。

本發(fā)明所述的污水凈化系統(tǒng)，所用的光反應(yīng)處理機(jī)構(gòu)包括1組或多組光反應(yīng)器，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)以特定的尺寸和比重參與光反應(yīng)器的反應(yīng)。通過(guò)自然沉淀方法進(jìn)行固液分離，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用。所述量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)由本發(fā)明的制備的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)。水經(jīng)磁分離和光反應(yīng)處理后，再通過(guò)高精度的金屬纖維燒結(jié)氈過(guò)濾體過(guò)濾而得到達(dá)標(biāo)清潔水。

圖2-1和圖2-2是本實(shí)施例污水處理系統(tǒng)的一個(gè)可選的具體實(shí)施系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖2-1中的A1口連接圖2-2中的A2口。

其中，重金屬處理部分如圖2-1所示，具體包括：污水收集罐1，污水收集罐1的底部通過(guò)污水泵P2與混合罐3相連；混合罐3設(shè)置有用于攪拌缺罐體內(nèi)部的攪拌裝置4，混合罐3的底部通過(guò)進(jìn)水泵P1與磁分離罐體7相連；磁分離罐體7上設(shè)置有磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8，該磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8與磁性介質(zhì)收集系統(tǒng)9相連；磁性介質(zhì)收集系統(tǒng)9的回收口與混合罐3相通；磁性介質(zhì)收集系統(tǒng)9包括兩個(gè)與空壓泵P3相連的兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的空吹喇叭口，兩個(gè)氣嘴相對(duì)設(shè)置于三維順磁金屬鏈網(wǎng)8-6的兩側(cè)，其中一個(gè)氣嘴用于產(chǎn)生正壓，另一個(gè)產(chǎn)生負(fù)壓；從而將磁性介質(zhì)從三維順磁金屬鏈網(wǎng)8-6上提走。磁分離罐體7位于超導(dǎo)體6的磁場(chǎng)范圍內(nèi)，該超導(dǎo)體6連接制冷機(jī)2和系統(tǒng)控制柜5相連。

圖2-2是有機(jī)物處理部分，具體包括：與磁分離罐體7上方溢流口相連的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10的底部通過(guò)光反應(yīng)壓力泵P4與溶氧微泡發(fā)生器11相連；溶氧微泡發(fā)生器11依次與光反應(yīng)器12、一級(jí)沉淀池13、二級(jí)沉淀池14、凈水過(guò)濾器15相連。

其中，一級(jí)沉淀池13、二級(jí)沉淀池14的底部通過(guò)回收泵P5和回收閥F4與量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10相連。

本實(shí)施例在與磁分離罐體7上方溢流口相連的管道上設(shè)置有取樣檢測(cè)口。該管道通過(guò)一級(jí)返回閥F1與污水收集罐1相連，通過(guò)一級(jí)取樣閥F2與取樣檢測(cè)口相連，通過(guò)進(jìn)水閥F3與量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10相連，

下面具體說(shuō)明本實(shí)施例的污水處理流程。本實(shí)施例中，針對(duì)重金屬處理和有機(jī)物處理分別采用了相對(duì)應(yīng)的離子處理步驟和有機(jī)物分解步驟，下面分別進(jìn)行介紹。

其中，離子處理步驟，具體包括以下子步驟：

步驟1、污水進(jìn)入污水收集罐1后，通過(guò)污水泵P2定量進(jìn)入混合罐3，混合罐3的上方設(shè)有磁性介質(zhì)投放口，由第一旋風(fēng)固氣分離器9-1下方投放口根據(jù)濃度要求定量的提供量子碳素磁性介質(zhì)，并在攪拌系統(tǒng)4的攪拌下進(jìn)行充分混合。

步驟2、由進(jìn)水泵P1將混合均勻的液體通過(guò)管道直接輸送到磁分離罐體7。

步驟3、磁分離罐體7連接超導(dǎo)磁體6，超導(dǎo)磁體6向磁分離罐體7內(nèi)部提供0.5T-5T強(qiáng)度的磁場(chǎng)。磁分離罐體7根據(jù)入口來(lái)的混合液的流體性質(zhì)和磁場(chǎng)性質(zhì)設(shè)計(jì)出的導(dǎo)流面板，該導(dǎo)流板可以是在混合液入口下方設(shè)置的45°平板，磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8中的金屬鏈網(wǎng)下半段置于磁分離罐體7內(nèi)液體中，混合液經(jīng)導(dǎo)流面板流向的走向首先經(jīng)過(guò)磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8中的金屬鏈網(wǎng)，混合液的磁性物質(zhì)在強(qiáng)磁場(chǎng)的吸附下全部吸到如圖6-1所示的三維順磁金屬鏈網(wǎng)上，并輸送到磁性介質(zhì)回收再利用系統(tǒng)循環(huán)再利用?；旌弦褐械姆谴判源箢w粒物質(zhì)沉淀到7磁分離罐體下部，并定期的排除沉淀物(排泥)，混合液磁分離后的清潔物體通過(guò)磁分離罐上方的溢流口連續(xù)溢流排出。超導(dǎo)體與制冷控制柜2相連接。保持強(qiáng)磁場(chǎng)的控制。系統(tǒng)控制柜5對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

本實(shí)施中，有機(jī)物分解步驟具體包括以下子步驟：

步驟1，磁分離后的水經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)磁分離罐體7的溢流口流出，經(jīng)閥F2在取樣檢測(cè)口1處取樣檢測(cè)重金屬各項(xiàng)指標(biāo)，未達(dá)標(biāo)水體將經(jīng)過(guò)閥F1重新返回污水收集罐1進(jìn)行再處理。取樣檢測(cè)達(dá)標(biāo)后閥F1、F2關(guān)閉，打開(kāi)F3進(jìn)入光反應(yīng)系統(tǒng)。

步驟2，將水體經(jīng)過(guò)閥F3進(jìn)入量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10上方有量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)投放口，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)投放口根據(jù)濃度要求定量的投放量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)，在混合罐中充分混合后，混合液經(jīng)泵P4給予一定的動(dòng)力壓強(qiáng)，通過(guò)溶氧微泡發(fā)生器11，進(jìn)行充分的溶氧發(fā)生反應(yīng)之后，經(jīng)過(guò)閥F5進(jìn)入光反應(yīng)器12，光反應(yīng)器12是由至少一組或多組組成，光反應(yīng)器反應(yīng)后的混合液經(jīng)閥F6進(jìn)入一級(jí)沉淀池13。

步驟3，一級(jí)沉淀池13進(jìn)行沉淀式固液分離，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)沉淀到一級(jí)沉淀池13的底部，分離的水溢流到二級(jí)沉淀池14，沉淀的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)在底部成為液漿狀態(tài)，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)漿料經(jīng)閥F7和泵P5以及閥F4重新返回到量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10進(jìn)行混合的循環(huán)再利用。

步驟4，二級(jí)混合罐將水中的殘留量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)繼續(xù)沉淀分離，底部的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)漿料經(jīng)閥F8和泵P5以及閥F4重新返回到量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10進(jìn)行混合的循環(huán)再利用。二級(jí)混合罐上清液經(jīng)由凈水過(guò)濾器15、閥F10、壓力表V1以及泵P6得到清潔的水，水經(jīng)過(guò)閥F13在取樣檢測(cè)口2取樣檢測(cè)，達(dá)標(biāo)的水經(jīng)過(guò)閥F13直排，未達(dá)標(biāo)的水經(jīng)過(guò)閥F11及泵P5、閥F4重新返回量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10重新處理。

二、磁分離及磁介質(zhì)回收

如圖3所示，磁分離系統(tǒng)是由超導(dǎo)磁體6、磁分離罐體7、磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8、吸附機(jī)構(gòu)組成，超導(dǎo)磁體6可以是高溫超導(dǎo)磁體，也可以是低溫超導(dǎo)磁體。

磁分離罐體7包括磁分離罐體，磁分離罐體上設(shè)置有進(jìn)液口、溢流口、排泥口，其中，溢流口優(yōu)選設(shè)置于磁分離罐體頂部位置。

進(jìn)液口和溢流口7-1分別位于所述金屬鏈網(wǎng)的兩側(cè)，并且，所述磁分離罐體7上設(shè)置進(jìn)液口的一側(cè)設(shè)置有分級(jí)向內(nèi)縮進(jìn)的結(jié)構(gòu)，每級(jí)的外壁相互平行，每級(jí)之間設(shè)置有傾斜45度的的變徑段。

待處理液體從進(jìn)液口進(jìn)入到磁分離罐體內(nèi)部后進(jìn)行處理，處理完的液底從溢流口排出，液體中的沉淀雜志從底部的排泥口排出。在磁分離罐體內(nèi)部設(shè)置有金屬鏈網(wǎng)，該金屬鏈網(wǎng)的一端與磁分離罐體內(nèi)部的從動(dòng)輪絞接，另一端延伸與磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)并與8內(nèi)部的滾筒絞接，磁分離罐體中部設(shè)置有若干個(gè)與金屬鏈網(wǎng)相接的緊張輪。

在磁分離罐體位于超導(dǎo)磁體6提供的磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，超導(dǎo)磁體外形如圖4-1、圖4-2所示。具體包括：超導(dǎo)本體，超導(dǎo)本體內(nèi)部設(shè)置有真空排氣口和電流端子，冷媒進(jìn)口，冷媒出口。超導(dǎo)磁體的外形尺寸是根據(jù)磁分離系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)，超導(dǎo)磁體可以是高溫超導(dǎo)磁體，也可以是低溫超導(dǎo)磁體。中心磁場(chǎng)強(qiáng)度為2T-5T，冷凍機(jī)冷媒為液氦或液氮。作為舉例，選用低溫超導(dǎo)磁體，冷媒為液氦，電流端子向超導(dǎo)本體內(nèi)輸送電流114A，溫度監(jiān)測(cè)控制是4K，真空排氣為10-6hPa，磁場(chǎng)中心為2T，為磁分離系統(tǒng)提供高梯度磁場(chǎng)。

磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8與磁介質(zhì)循環(huán)裝置如圖5所示。該磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8內(nèi)部設(shè)置有主動(dòng)輪，金屬鏈網(wǎng)的一端鉸接于該主動(dòng)輪上。磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)8上有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的空吹喇叭口，金屬鏈網(wǎng)位于兩個(gè)空吹喇叭口之間，其中一個(gè)空吹喇叭口與空氣泵P3的正壓端相連，另一端依次連接若干個(gè)固氣分離器并與空氣泵P3的負(fù)載壓相通。本實(shí)施例中，優(yōu)選連接兩個(gè)旋風(fēng)固氣分離器。

采用上述結(jié)構(gòu)后，空吹喇叭口與由空氣泵P3提供循環(huán)空壓動(dòng)力，正壓空氣通過(guò)風(fēng)管送到空吹喇叭口，對(duì)三維順磁金屬鏈網(wǎng)上吸附的磁性物質(zhì)進(jìn)行空吹脫離，同時(shí)空氣泵P3的另一端管道產(chǎn)生負(fù)壓，對(duì)三維順磁金屬鏈網(wǎng)上的磁性物質(zhì)進(jìn)行負(fù)壓吸收。

旋風(fēng)固氣分離器進(jìn)行兩次固氣分離來(lái)達(dá)到回收磁性物質(zhì)的目的。其中，旋風(fēng)固氣分離器收集到的量子碳素磁性介質(zhì)可以根據(jù)系統(tǒng)要求定量地向混合罐3提供磁性介質(zhì)。作為舉例，優(yōu)選空氣泵P選用風(fēng)量為8.0m³/min、靜壓為16KPa、功率為88KW的空氣泵，但不限于本例，作為風(fēng)管產(chǎn)生靜壓可以在10KPa-30KPa的范圍。

本實(shí)施例中的金屬鏈網(wǎng)如圖6-1、圖6-2所示。該金屬鏈網(wǎng)是由順磁金屬制備的具有三維空間的金屬網(wǎng)，即“三維順磁金屬鏈網(wǎng)”。其包括：多個(gè)橫軸，相鄰橫軸的端部通過(guò)鏈環(huán)連接，橫軸上設(shè)置有鏈網(wǎng)面，該鏈網(wǎng)面由鏈絲呈波浪形在三維空間中纏繞而成。使用時(shí)，該三維空間的金屬網(wǎng)在高梯度磁場(chǎng)中被磁化，將混合液中的磁性物質(zhì)吸附到金屬鏈網(wǎng)的三維空間中，鏈網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)攜帶磁性物質(zhì)一同運(yùn)輸?shù)酱沤橘|(zhì)提取機(jī)構(gòu)8。原則上，所有順磁金屬都可以利用，金屬鏈網(wǎng)的三維幾何空間也可以多種結(jié)構(gòu)形態(tài)。作為舉例，優(yōu)選順磁材料為SUS316，三維空間網(wǎng)為的SUS316鋼絲纏繞的螺旋管，螺管徑15mm，螺距為6mm，管與管之間由鋼絲銜接。

本實(shí)施例的空吹喇叭口如圖7所示。其由一對(duì)幾何尺寸相同并相對(duì)的喇叭吹氣口和吸氣口組成，吹氣口中間有相應(yīng)寬度的三維順磁金屬鏈網(wǎng)，吹氣口和吸氣口的靜壓相等，但吹氣口是正壓，吸氣口是負(fù)壓，形成對(duì)三維順磁金屬鏈網(wǎng)上磁性物質(zhì)的吸收和脫離功能。吹氣口、三維順磁金屬鏈網(wǎng)、吸氣口之間的幾何尺寸和方位可以適宜的任意調(diào)整。作為舉例，吹氣口和吸氣口之間的距離為30mm，三維順磁金屬鏈網(wǎng)置于正中間。

圖8-1至圖8-3是本實(shí)施例喇叭口詳細(xì)圖。主要包括：氣管、喇叭口、固定板。吹氣和吸氣的喇叭口的幾何尺寸相同且可以適宜的調(diào)整。作為舉例，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)最優(yōu)選擇是空氣靜壓在16KPa時(shí)，吹氣和吸氣的喇叭口的幾何尺寸最佳為7mm×600mm，材質(zhì)為SUS304。

三、有機(jī)物分解及量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)回收

有機(jī)物分解部分主要包括量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐、溶氧微泡發(fā)生器、光反應(yīng)器等部分。其中，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐主要用于污水和量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)的混合。下面對(duì)主要部件進(jìn)行介紹。

1、溶氧微泡發(fā)生器

經(jīng)過(guò)磁分離后的液體從磁分離罐體7的溢流口流出后進(jìn)入量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)混合罐10，然后經(jīng)光反應(yīng)壓力泵P4進(jìn)入溶氧微泡發(fā)生器11。

溶氧微泡發(fā)生器11如圖9所示，分為兩部分，分別是微泡腔和多徑腔。

其中，微泡腔內(nèi)設(shè)置有多個(gè)溶氧反應(yīng)單元，每個(gè)溶氧反應(yīng)單元包括多塊通孔金屬片。

金屬片的形狀如圖10-1至圖10-15所示。圖中，A1片和B1片是六邊形均勻排列的通孔金屬片，六邊形通孔尺寸相同，在A1片和B1片上的排列不同，當(dāng)A1片和B1片重合時(shí)，A1片上的每一個(gè)六邊形通孔的圓心是B1片上三個(gè)相鄰六邊形通孔的最近外相交點(diǎn)，圖中，A1-B1為重合后示意圖。

A2片和B2片是圓形均勻排列的通孔金屬片，圓形通孔尺寸相同，在A2片和B2片上的排列不同，當(dāng)A2片和B2片重合時(shí)，A2片上的每一個(gè)圓形通孔的圓心是B2片上的三個(gè)相鄰圓形通孔的最近外相交點(diǎn)，即A2上每一個(gè)圓形孔的圓心與B2片上三個(gè)相鄰圓形孔的圓心距離相同，A2-B2為重合后示意圖。

C片為外圓部分開(kāi)有多個(gè)弧形通孔的金屬板，其中間開(kāi)有五個(gè)限位螺栓孔。

D片為中間開(kāi)有通孔的金屬板。當(dāng)A1片和D片重合時(shí)，A1片上的六角形通孔就形成了一個(gè)微型反應(yīng)釜空間。同樣A2片、B1片、B2片都有相同的效果。圖11溶氧微泡發(fā)生器原理圖中是由A片、B片、C片、D片組合的結(jié)構(gòu)，組合后形成了一個(gè)微型反應(yīng)釜，每個(gè)微型反應(yīng)釜與相鄰的反應(yīng)釜相通，構(gòu)成了液體介質(zhì)在不同的空間、壓力、溫度、射流等狀態(tài)下連續(xù)流動(dòng)并參與反應(yīng)的多重微型反應(yīng)釜。

在圖9溶氧微泡發(fā)生器中，由一個(gè)單元或多個(gè)單元組成，液體介質(zhì)通過(guò)微泡腔后進(jìn)入多徑腔。多徑腔內(nèi)設(shè)置A腔、B腔、C腔、D腔、E腔。各腔體的直徑不同并發(fā)生突變，液體介質(zhì)在流速不同和正負(fù)壓不同的環(huán)境下參與反應(yīng)，液體介質(zhì)中的溶氧在激烈的拉伸和壓縮狀態(tài)下產(chǎn)生大量的離子化微粒。

例如，對(duì)于溶氧微泡發(fā)生器前端的單元反應(yīng)器件，優(yōu)選3-5組單元反應(yīng)器組成。后端A腔、B腔、C腔、D腔、E腔的管徑的比例尺寸適宜的任意選擇，其中D腔為錐形腔，錐度為1:1，管徑為出口徑，E腔為開(kāi)放式腔體，E腔的進(jìn)口徑等于D腔的出口徑，E腔的管徑≥D腔的管徑。各腔的管徑優(yōu)選比例為3:1.5:4:1:1。溶氧微泡發(fā)生器入口端由泵P4提供3-5kg/cm2。

采用上述結(jié)構(gòu)后，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)和處理水的液體經(jīng)過(guò)圖9溶氧微泡發(fā)生器時(shí)，發(fā)生器前端的多重微反應(yīng)釜產(chǎn)生大量的液體中的溶氧微泡，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)得到圖12微泡尺寸與密度的頻度圖，圖中縱軸的數(shù)量級(jí)是10⁶，顯示本例的結(jié)果是頻度最大數(shù)直徑為100nm，頻度峰直徑約為20nm(50％粒子數(shù))，約有12億個(gè)粒子數(shù)/cm3，頻度最小值直徑約25nm。大量的溶氧微泡經(jīng)過(guò)發(fā)生器后端的反應(yīng)后，液體的介質(zhì)表面和溶氧微泡表面產(chǎn)生了微泡離子的形態(tài)，圖13微泡離子形態(tài)用建立模型來(lái)顯示出離子電場(chǎng)狀態(tài)的示意圖。

2.光反應(yīng)器原理及結(jié)構(gòu)

圖14是本發(fā)明的光反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。由金屬外筒、反光層、燈管、光源端蓋、入口、出口組成。其中，燈管設(shè)置于金屬外筒內(nèi)部，燈管和外筒之間設(shè)置有反光層，金屬外筒下端設(shè)置液體進(jìn)口，上端設(shè)置出口。

經(jīng)過(guò)溶氧微泡發(fā)生器的液體，攜帶大量的溶氧離子并附著在量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)表層上經(jīng)光反應(yīng)器入口進(jìn)入光反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，這種現(xiàn)象形成了紫外光、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)、溶氧微泡和水的協(xié)同關(guān)系，十分有利于提高光催化反應(yīng)效率，對(duì)于量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)分解產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化劑的速率和促進(jìn)有機(jī)物的氧化去除率有大幅提高。量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)有多種光反應(yīng)物質(zhì)，主要有TiO2、ZnO、CdS、WO3、SnO2等。在200nm-400nm波長(zhǎng)的光源照射下，光反應(yīng)物質(zhì)產(chǎn)生大量的強(qiáng)活性氧化物質(zhì)，如OH-、O2、H等強(qiáng)氧化劑，幾乎對(duì)所有的有機(jī)物或有些無(wú)機(jī)物進(jìn)行比較徹底地氧化分解，產(chǎn)生出無(wú)危害的物質(zhì)H2O、CO2等。本發(fā)明舉例，光反應(yīng)器在本發(fā)明系統(tǒng)中，至少一組，優(yōu)選4組。介質(zhì)是本發(fā)明制備的粒狀量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)，粒徑為10um-100um，優(yōu)選30um-60um，處理水中投放量為0.1％-1.2％(質(zhì)量比)，優(yōu)選0.5％-1％(質(zhì)量比)。光源優(yōu)選6-8w的主波長(zhǎng)為315nm-400nm的紫外線(xiàn)燈，光的強(qiáng)度為1mW/cm2。罐體優(yōu)選SUS316，罐體內(nèi)側(cè)設(shè)有反光層，反光層可以選用具有反光功能的材料，優(yōu)選亞克力鍍汞工藝的反光產(chǎn)品，貼附在罐體內(nèi)側(cè)。混合液以30L/min的流量從出口輸出。

3.凈水過(guò)濾器原理及結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)光反應(yīng)后的液體進(jìn)入一級(jí)沉淀池13、二級(jí)沉淀池14。二級(jí)沉淀池14內(nèi)設(shè)置有凈水過(guò)濾器15。凈水過(guò)濾器15結(jié)構(gòu)如圖15所示。包括：殼體，殼體上開(kāi)有過(guò)濾孔，過(guò)濾孔上設(shè)置有過(guò)濾體，殼體內(nèi)部設(shè)置有凈水出口。經(jīng)過(guò)兩次沉淀的清水再經(jīng)過(guò)凈水過(guò)濾器凈化處理。本發(fā)明的案例優(yōu)選金屬殼體為SUS316，過(guò)濾網(wǎng)可以使用各種具體高精密的過(guò)濾網(wǎng)，優(yōu)選金屬纖維燒結(jié)氈過(guò)濾體，過(guò)濾精度為3-10um，經(jīng)過(guò)凈水過(guò)濾器的水質(zhì)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

四、磁性介質(zhì)制備及活化方法

在此對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行磁分離時(shí)所采用的量子碳素磁性介質(zhì)液溶液的制備方法和活化方法進(jìn)行介紹。

1、磁性介質(zhì)制制備方法

本實(shí)施例中，量子碳素磁介質(zhì)的制備方法如以下兩個(gè)實(shí)施例所示。

實(shí)施例1：

(1)將質(zhì)量比為(2.8-3.2):1的H₁₂Cl₃FeO₆和FeC₁₂·4H₂O溶于離子水中，其中，每100ml離子水加入的溶質(zhì)重量為：6.5-7.5g；

(2)然后將步驟(1)的溶液采用水浴加熱，并不斷攪拌進(jìn)行升溫，升溫過(guò)程中通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，升溫到40～60℃后滴加濃氨水至溶液pH為9左右，保持溫度穩(wěn)定，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)以上；

(3)反應(yīng)完后將燒瓶中液體轉(zhuǎn)入燒杯中，靜置沉淀；

(4)將靜置沉淀后混合物的上清液移出，加入去離子水洗滌三次至洗滌液pH為7左右，得到納米四氧化三鐵；

(5)用磁鐵在燒杯底部吸附，將水濾干后再加入去離子水與量子碳素液，其中，去離子水、納米四氧化三鐵、量子碳素液的比值為：100ml：(3-3.6mg)：(60-70ml)；

(6)將果殼活性炭加入步驟(5)混合物，同時(shí)攪拌，轉(zhuǎn)速400～600r/min，攪拌時(shí)間20～60分鐘；其中，每100ml混合物溶液加入1.9-2.1g果殼活性炭；

(7)用磁鐵在燒杯底部吸附，將水濾干后置于電熱烘箱中烘干；

(8)將烘干的介質(zhì)置于馬弗爐無(wú)氧氣氛中焙燒活化后冷卻；

(9)將冷卻后產(chǎn)物研磨粉碎至80um-120um之間的產(chǎn)物即得量子碳素磁性介質(zhì)。

其中，H₁₂Cl₃FeO₆為六水三氯化鐵。

實(shí)施例2：

(1)將25.3g的H₁₂Cl₃FeO₆和8.6g的FeC₁₂·4H₂O，溶于500ml去離子水燒杯中，完全溶解后轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中；

(2)將三頸燒瓶在水浴槽中加熱，不斷攪拌，升溫過(guò)程中通入氮?dú)獗Ｗo(hù)；

(3)升溫到60℃滴加濃氨水，控制PH9左右；

(4)保持溫度穩(wěn)定，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；

(5)將瓶中液體轉(zhuǎn)入燒杯中，靜置沉淀；

(6)將上清水移出，加入去離子水洗滌三次，控制PH7左右，得到9.8克納米四氧化三鐵；

(7)用3000Gs永磁鐵在燒杯底部吸附，將水濾干后再加入300ml去離子水；

(8)將200ml量子碳素液加入反應(yīng)，同時(shí)攪拌，轉(zhuǎn)速500r/min，攪拌時(shí)間30分鐘；

(9)將9.8g果殼活性炭加入反應(yīng)，同時(shí)攪拌，轉(zhuǎn)速500r/min，攪拌時(shí)間30分鐘；

(10)用3000Gs永磁鐵在燒杯底部吸附，將水濾干后置于電熱烘箱中100℃烘干；

(11)將烘干的介質(zhì)置于馬弗爐無(wú)氧氣氛550℃中焙燒活化4小時(shí)，自然冷卻。

(12)將冷卻后產(chǎn)物研磨粉碎至80um-120um之間的產(chǎn)物就是本發(fā)明的量子碳素磁性介質(zhì)。

其中，果殼活性炭為粒徑50um-100um的核桃殼質(zhì)地的植物碳，碘值為≥1200mg/g；強(qiáng)度≥95％。

本實(shí)施例中，量子碳素液為含有量子碳素的水溶液，所述量子碳素液的ORP為280mv-380mv、電導(dǎo)率σ為1-5ms/cm、電動(dòng)勢(shì)為280mv～380mv、pH值為1.5-3.2、溶質(zhì)濃度為0.1％-0.45％。所述量子碳素液溶質(zhì)為被氧化的單層石墨烯和多層石墨烯(≤10層)的碳素粒子(簡(jiǎn)稱(chēng)：量子碳素粒子)組成，所述單層石墨烯和多層石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2-4:8-6。所述石墨烯是由sp2雜化的碳原子以六邊形排列形成的周期性蜂窩狀二維碳質(zhì)材料，單層石墨烯厚度為0.335nm。被氧化的量子碳素粒子表面具有多種含氧基團(tuán)，如羥基、羰基和羧基等活性基團(tuán)，量子碳素粒子整體上氧含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％-60％。

對(duì)于污水處理尤其是水中的金屬離子通常情況下，重金屬離子難以有效地通過(guò)生物法與化學(xué)法去除，因此，吸附法是當(dāng)前相對(duì)最有效的去除重金屬離子的方法之一，由于量子碳素粒子表面含有豐富的高活性含氧官能團(tuán)，使得量子碳素粒子具有良好水溶性和易變化的化學(xué)活性，可以和金屬離子發(fā)生作用。

量子碳素粒子表面分布有羧基和羰基和隨機(jī)分布的羥基和環(huán)氧基，表面大量的羥基和羧基增加了量子碳素表面的負(fù)電密度，加強(qiáng)了與金屬離子發(fā)生強(qiáng)絡(luò)合作用和靜電作用，促進(jìn)金屬離子的吸附。大量官能團(tuán)的存在為量子碳素粒子提供了豐富的吸附位點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)特性使得量子碳素液成為一種高性能吸附材料。

通過(guò)本實(shí)施例的量子碳素磁性介質(zhì)的制備，使量子碳素磁性介質(zhì)具有超順磁的特性，在污水中，量子碳素磁性介質(zhì)快速吸附液體中的各種金屬離子，并在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下被吸附到三維順磁金屬鏈網(wǎng)(圖6-1)中，通過(guò)金屬鏈網(wǎng)的機(jī)械傳動(dòng)，將量子碳素磁性介質(zhì)并攜帶著被吸附的包括金屬離子的污染物送至空吹、空吸喇叭口處。

2、磁性介質(zhì)活化方法

量子碳素磁性介質(zhì)在重復(fù)使用中，會(huì)因吸附趨向飽和而吸附能力下降。在本發(fā)明設(shè)備系統(tǒng)中的取樣檢測(cè)口1處的檢測(cè)，處理水的任一指標(biāo)在接近達(dá)標(biāo)線(xiàn)之前，量子碳素磁性介質(zhì)就要全部回收，更換新的介質(zhì)。回收的量子碳素磁性介質(zhì)進(jìn)行活性化處理。活化處理步驟如下：

(1)將回收的量子碳素磁性介質(zhì)和去離子水按1:3的比例置于超聲波容器中，邊攪拌邊用25KHz頻率的超聲波進(jìn)行處理1小時(shí)；

(2)濾出水再加新的同量的去離子水繼續(xù)攪拌超聲處理1小時(shí)；重復(fù)(1)和(2)的方法三次后濾干，100℃烘箱干燥；

(3)將干燥的介質(zhì)置于馬弗爐無(wú)氧氣氛550℃中焙燒活化4小時(shí)，自然冷卻。

(4)將冷卻后產(chǎn)物研磨篩分至80um-120um之間的產(chǎn)物。

采用上述方法進(jìn)行活化后的量子碳素磁性介質(zhì)仍可保持95％以上的吸附活性能力。

五、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)制備及活化方法

在此對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行有機(jī)物分解過(guò)程中所使用的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)的制備方法及活化方法介紹如下。

1、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)的制備方法

實(shí)施例1

本實(shí)施例的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)制備方法如下：

(1)將量子碳素液、TiO₂、高純水以及適量N(CH₃)₄OH·5H₂O攪拌混合并加熱制備為漿液，其中，量子碳素液和TiO₂的比值為:100ml：200g；將漿液放入烘箱中干燥固化得到Rh-C/TiO₂產(chǎn)物；

(2)將Rh-C/TiO₂產(chǎn)物、干燥沸石粉以及含有Pt金屬重量1％的H₃PtCl₆·5.3H₂O混合制備出漿液；

(3)將步驟(2)中的漿液干燥固化煅燒得到Rh-Pt-C-M/TiO₂復(fù)合型光催化氧化體，冷卻后研磨至200目到300目之間的產(chǎn)物即為光反應(yīng)介質(zhì)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)制備方法如下：

(1)將50gTiO₂和50g沸石(M)分別分散到裝有200ml高純水的燒杯中，在室溫下進(jìn)行攪拌(攪拌轉(zhuǎn)子用非金屬)數(shù)分鐘，將水除去。反復(fù)三次；

(2)在80℃真空干燥箱烘干備用。分別稱(chēng)取25ml的量子碳素液，50g的TiO₂干燥的粉末以及含有Rh金屬重量5％的Rh(NO₃)₃；

(3)將量子碳素液、TiO₂、350ml高純水以及N(CH₃)₄OH·5H₂O加入到三頸燒瓶中加熱混合，制備出溫度為60℃的漿液(攪拌過(guò)程中每次少量的向燒瓶中緩慢加入Rh(NO₃)₃，保持60℃，攪拌1小時(shí))；

(4)將漿液放入100℃烘箱中干燥固化12小時(shí)，得到Rh-C/TiO₂產(chǎn)物；

(5)分別將得到Rh-C/TiO₂產(chǎn)物、50g干燥沸石粉以及含有Pt金屬重量1％的H₃PtCl₆·5.3H₂O加入到三頸燒瓶中混合制備出漿液(攪拌過(guò)程中每次少量的向燒瓶中緩慢加入H₃PtCl₆·5.3H₂O，攪拌1小時(shí),靜置6小時(shí))；

(6)將漿液放入100℃烘箱中干燥固化12小時(shí)，然后放入380℃無(wú)氧氣氛的電烘箱中，煅燒6小時(shí)，得到Rh-Pt-C-M/TiO₂復(fù)合型光催化氧化體，冷卻后在瑪瑙錐體或玻璃錐體中研磨至200目到300目之間的產(chǎn)物就是本發(fā)明的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)。

本發(fā)明所述TiO₂為氣相法納米二氧化鈦TiO₂P25(市場(chǎng)商品)，平均粒徑的為25nm的銳鈦礦和晶紅石混合相的二氧化鈦。本發(fā)明所述沸石(M)為粉碎至300目的絲光沸石。

其中，N(CH₃)₄OH·5H₂O為四甲基氫氧化銨五水合物，H₃PtCl₆·5.3H₂O為氯鉑酸水合物。

2、量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)活化方法

本發(fā)明制備的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)在重復(fù)使用中，可以長(zhǎng)時(shí)間地保持催化氧化能力和活性度，其衰減緩慢。但在本發(fā)明設(shè)備系統(tǒng)中的取樣檢測(cè)口2處的檢測(cè)，處理水的任一指標(biāo)在接近達(dá)標(biāo)線(xiàn)之前，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)就要全部回收，更換新的介質(zhì)。回收的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行活性化處理?；罨幚聿襟E如下：

(1)將回收的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)和去離子水按1:3的比例置于超聲波容器中，邊攪拌邊用25KHz頻率的超聲波進(jìn)行處理1小時(shí)；

(2)濾出水再加新的同量的去離子水繼續(xù)攪拌超聲處理1小時(shí)；

(3)重復(fù)(1)和(2)的方法三次后濾干，100℃烘箱干燥；

(4)將干燥的介質(zhì)置于380℃無(wú)氧氣氛的馬弗爐中，煅燒4小時(shí)；

(5)冷卻后研磨篩分至200目到300目之間的產(chǎn)物

采用上述方法進(jìn)行活化后的量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)仍可保持95％以上的催化氧化活性能力。

六、實(shí)施效果

針對(duì)本發(fā)明的方案，在此以?xún)蓚€(gè)工程實(shí)例對(duì)上述實(shí)施效果進(jìn)行分析驗(yàn)證。具體介紹如下。

實(shí)施例1

某電鍍有機(jī)油墨廠，該廠生產(chǎn)廢水為300噸/天，生產(chǎn)線(xiàn)各個(gè)單元產(chǎn)生的廢水集中收集，統(tǒng)一處理。進(jìn)水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)和處理效果，如下表所示：

表1電鍍有機(jī)油墨廠廢水處理效果和介質(zhì)循環(huán)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

指標(biāo)對(duì)比如圖16所示，具體實(shí)施方案如下：

工廠的廢水進(jìn)入本發(fā)明的污染水凈化設(shè)備系統(tǒng)中，量子碳素磁性介質(zhì)投放量為污水的1.2％(重量比)，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)投放量為污水的1.5％(重量比)；超導(dǎo)磁體采用低溫超導(dǎo)磁體(如圖4-1，圖4-2超導(dǎo)磁體外形圖)，冷媒為液氦，電流端子向超導(dǎo)本體內(nèi)輸送電流114A，溫度監(jiān)測(cè)控制是4K，真空排氣為10-6hPa，磁場(chǎng)中心為2T，為磁分離系統(tǒng)提供高梯度磁場(chǎng)。設(shè)備系統(tǒng)其它各個(gè)部分均按照本發(fā)明的優(yōu)選參數(shù)進(jìn)行的處理。處理結(jié)果完全達(dá)標(biāo)，尤其是對(duì)于重金屬的處理去除率96％以上，有的接近100％。從處理效果和介質(zhì)循環(huán)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中顯示，量子碳素磁性介質(zhì)和量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)在經(jīng)過(guò)重復(fù)20次廢水處理后，化學(xué)需氧量CODcr的去除率仍保持在96％-97％之間；氨氮的去除率保持在97％-98％之間；總銅的去除率保持在98％-99％之間；總鉛的去除率保持在97％-99％之間；總磷的去除率保持在97％-99％之間；pH值穩(wěn)定在6-9之間，說(shuō)明量子碳素磁性介質(zhì)和量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)在協(xié)同使用中，經(jīng)過(guò)20次重復(fù)使用后仍然還保持著很高的協(xié)同活性能力。

實(shí)施例2

某印刷電路板工廠廢水的重復(fù)使用實(shí)驗(yàn)，該廠生產(chǎn)廢水為30噸/天，生產(chǎn)線(xiàn)各個(gè)單元產(chǎn)生的廢水集中收集，統(tǒng)一處理。進(jìn)水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)和處理效果，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表所示，某印刷電路板工廠廢水處理效果和介質(zhì)循環(huán)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表所示：

表2某印刷電路板工廠廢水處理效果和介質(zhì)循環(huán)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

其效果對(duì)比如圖17-1，圖17-2所示。具體實(shí)施方案如下：

工廠的廢水進(jìn)入本發(fā)明的污染水凈化設(shè)備系統(tǒng)中，量子碳素磁性介質(zhì)投放量為污水的1.0％(重量比)，量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)投放量為污水的1.2％(重量比)；設(shè)備系統(tǒng)其它各個(gè)部分均按照本發(fā)明的優(yōu)選參數(shù)進(jìn)行的處理。處理結(jié)果完全達(dá)標(biāo)，尤其是對(duì)于提高COD和氨氮等指標(biāo)有顯著效果。從處理效果和介質(zhì)循環(huán)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中顯示，量子碳素磁性介質(zhì)和量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)在經(jīng)過(guò)重復(fù)10次廢水處理后，化學(xué)需氧量CODcr的去除率保持在91％-93％之間；氨氮的去除率保持在94％-97％之間；濁度保持在3.2-4.4之間；pH值穩(wěn)定在6-9之間，說(shuō)明量子碳素磁性介質(zhì)和量子碳素光反應(yīng)介質(zhì)在協(xié)同使用中，經(jīng)過(guò)10次重復(fù)使用后，仍然還保持著很高的協(xié)同活性能力。

本發(fā)明所述的污水包括但不限于各種工廠排放污水，如電鍍廠、印刷廠、化學(xué)品廠、電子工業(yè)工廠、造紙廠、食品廠等排放污水。也包括城市污水以及日常生活排放污水。還包括河水、地表水、地下水等。所述廢水可以通過(guò)廢水處理廠進(jìn)行集中凈化處理。

本發(fā)明所述的污水中的污染物包括多種物質(zhì)，如鉻(Cr)、砷(As)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、汞(Hg)、鉛(Pb)等重金屬離子。還包括有機(jī)物質(zhì)、導(dǎo)致COD(化學(xué)需氧量)、BOD(生物需氧量)和TOC(總有機(jī)碳)指數(shù)升高的物質(zhì)。這些物質(zhì)僅作為舉例，但不僅限于此，還包括比如細(xì)菌、病毒等特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。