專利名稱：一種處理含重金屬廢水的折板式陰極強(qiáng)化電化學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及廢水處理設(shè)備領(lǐng)域，特指一種應(yīng)用 電化學(xué)技術(shù)處理含重金屬廢水的新型三維折板式陰極強(qiáng)化電化學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
重金屬廢水是指礦冶、機(jī)械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的含重 金屬的廢水。重金屬(如含鎘、鎳、汞、鋅等)廢水是對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重和對(duì)人類危害最大的 工業(yè)廢水之一。廢水中的重金屬一般不能分解破壞，只能轉(zhuǎn)移其存在位置和轉(zhuǎn)變其物化形 態(tài)。目前在實(shí)際應(yīng)用中，主要采用的是中和沉淀法和硫化法等方法，但是前者會(huì)產(chǎn)生二次污 染，后者的處理成本高。電化學(xué)處理技術(shù)因具有高環(huán)境相容性、高能源利用率、可控性、多功能性及經(jīng)濟(jì)性 等優(yōu)越性，能較好實(shí)現(xiàn)廢水了的凈化以及重金屬的回收，降低了廢水處理所需的成本，在重 金屬廢水處理中有著較好的應(yīng)用前景，并且隨著科技發(fā)展，電極材料的開發(fā)、反應(yīng)器的研 制、傳統(tǒng)電化學(xué)處理工藝的改進(jìn)以及新型電化學(xué)反應(yīng)器的研制，使電化學(xué)法在重金屬廢水 治理領(lǐng)域的應(yīng)用更為有效，更加廣泛成為近年發(fā)展起來的頗具競爭力的重金屬廢水處理方 法。在處理含重金屬廢水中主要涉及的電化學(xué)法有電解法和微電解法。電解法主要是利用 陰陽兩電極板的還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，使得廢水中的重金屬離子在陰極板被還原成金屬單 質(zhì)而析出，以達(dá)到從廢水中去除重金屬離子的目的。微電解法原理非常簡單，就是利用顆 粒之間存在著電位差而形成了無數(shù)個(gè)細(xì)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陰 極，電位高的碳做陽極，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的。但目前電化學(xué)法處理重金屬廢水仍處在發(fā)展階段。在電化學(xué)處理裝置方面還需進(jìn) 一步研究電化學(xué)機(jī)理，提高處理效率，降低能耗，從而開發(fā)新型多維反應(yīng)器。應(yīng)堅(jiān)持廢水的 處理和重金屬的回收利用相結(jié)合的原則，使電化學(xué)處理重金屬廢水向更廉價(jià)、高效、易操作 的方向發(fā)展。從20世紀(jì)60年代末期開始，有關(guān)學(xué)者研發(fā)了三維電極電化學(xué)反應(yīng)器，從根本 上克服了二維電極電流效率低，處理水量小等不足。其反應(yīng)機(jī)理是在傳統(tǒng)二維電解槽的兩 電極之間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料并使其表面帶電，從而成為新的一極(即第 三極)，在電解時(shí)工作電極材料表面就能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。三維電極的面體比增加且粒子間 距小，傳質(zhì)效果得到極大改善，因而具有較高的電流效率和時(shí)空產(chǎn)率。三維電極電解槽還存 在很多技術(shù)難點(diǎn)，因此應(yīng)用不是很廣泛，同時(shí)現(xiàn)有的第三極材料都是采用單一的具有導(dǎo)電 性的電極材料，如活性炭。而近些年來鐵炭內(nèi)電解處理廢水工藝不斷的改進(jìn)，使其成為工藝 簡單，處理效果較好，應(yīng)用廣泛的處理方法。所以有必要考慮一種裝置將微電解法和電解法 兩者相結(jié)合，以微電解填充物來取代一般的填充物，從而達(dá)到更高效率處理廢水的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于處理含重金屬廢水的折板式陰 極強(qiáng)化電化學(xué)處理裝置，它對(duì)重金屬離子的還原效率高，與污水反應(yīng)時(shí)間長，成本低，體積小，操作簡單，能耗低，維修方便，填充物更替方便。解決本實(shí)用新型的技術(shù)問題解決所采取的方案技術(shù)是在一容器的殼體中設(shè)置平 行的電極板組，電極板間在殼體中形成交錯(cuò)排列的折流通道，電極板間填充入微電解顆粒 混合物，微電解顆?；旌衔锱c陽極間直接用惰性隔膜隔離。在本實(shí)用新型所述的容器殼體的底部設(shè)置有收集斗和相應(yīng)的排雜口，電極板的排 列結(jié)構(gòu)采用垂直或水平折流式交錯(cuò)排。所述的殼體底部的收集斗為上大下小的喇叭形，殼體形狀可為正方體、長方體或 圓柱體。本實(shí)用新型所述的微電解顆?；旌衔锸怯商剂?、鐵粒、銅粒、鋁粒中的二種或二種 以上組成，或者是碳鐵結(jié)合在一起的含碳鐵粒；陰極采用鑄鐵金屬材料或復(fù)合電極材料，陽 極采用鐵、鋁金屬材料或碳素材料。本實(shí)用新型的有益效果是與現(xiàn)有的技術(shù)相比較，本裝置的優(yōu)點(diǎn)在于陰陽電極板 呈垂直或水平折流交替式排列成上下折流式，使得廢水在裝置中呈垂直或水平折板式的流 動(dòng)，這樣有效地增加了廢水在裝置中的停留時(shí)間以及與填充物和電極板有效接觸面積，從 而增強(qiáng)了對(duì)廢水的處理強(qiáng)度；電極結(jié)合了二維和三維的特點(diǎn)，填充的顆粒物作為第三極，極 大的增強(qiáng)傳質(zhì)效率和電流利用效率。以一定比例混合的鐵炭混合物直接填充在陰極兩側(cè)， 而與陽極之間直接由隔膜隔離開來，這樣鐵炭顆粒物中的鐵和炭之間因存在電位差而形成 無數(shù)細(xì)微的原電池，從而進(jìn)一步強(qiáng)化了陰極還原金屬離子的能力；填充顆粒物可由裝置底 部的收集斗排放收集用于金屬的回收提取，填充物可由上部進(jìn)行補(bǔ)充，利用重力作用從下 放排出，更替方便易行。采用高電壓、小電流間歇式的脈沖供電克服了電極工作效率低及易 于鈍化等缺點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為本實(shí)用新型垂直折板式結(jié)構(gòu)主視圖；圖3為本實(shí)用新型水平折板式結(jié)構(gòu)俯視圖。圖中固定板1、殼體2、電極板3、進(jìn)水管4、收集斗5、出水管6、微電解顆?；旌衔?7、惰性隔膜8、排雜管9。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1所示由多個(gè)平行電極板3垂直布置構(gòu)成極板電極組， 微電解顆?；旌衔?直接填充在陰極兩側(cè)，而與陽極之間由惰性隔膜8隔離開來，從而構(gòu)成 復(fù)合電極組；將此復(fù)合電極組裝于殼體2內(nèi)，從而構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)室；在容器殼體2上下端 分別設(shè)置進(jìn)水管4和出水管6 ；平行電極板3之間均采用正負(fù)交替的供電方式，根據(jù)所需電 壓、電流的大小分別接相應(yīng)電源的正負(fù)極。經(jīng)過預(yù)處理后的含重金屬的污水從位于本電化學(xué)處理系統(tǒng)的底部或上端的進(jìn)水 管4進(jìn)入，污水在電化學(xué)處理系統(tǒng)內(nèi)依次流經(jīng)交替排列的平行電極板3，其中污水是按垂直 折流或水平折流的方式在裝置內(nèi)部通過交替排列的陰陽電極板的，污水中的金屬離子通過 電解和微電解兩種方式被還原成金屬單質(zhì)并被阻留吸附在微電解顆?；旌衔?中；最后處理好的上清液從電化學(xué)處理系統(tǒng)的上端或下端的出水管6溢出，上清液可以用于工業(yè)水回 用或是直接排放(可能根據(jù)需要還要進(jìn)行后處理才能直接排放)；而裝置內(nèi)達(dá)到吸附飽和狀 態(tài)的微電解顆?；旌衔?通過收集斗5收集，可以進(jìn)行金屬的回收提取。
權(quán)利要求1.一種處理含重金屬廢水的折板式陰極強(qiáng)化電化學(xué)裝置，其特征是在一容器的殼體 中設(shè)置平行的電極板組，電極板間在殼體中形成交錯(cuò)排列的折流通道，電極板間填充入微 電解顆?；旌衔?，微電解顆?；旌衔锱c陽極間直接用惰性隔膜隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理含重金屬廢水的折板式陰極強(qiáng)化電化學(xué)裝置，其特征 是在容器殼體的底部設(shè)置有收集斗和相應(yīng)的排雜口，電極板的排列結(jié)構(gòu)采用垂直或水平 折流式交錯(cuò)排。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理含重金屬廢水的折板式陰極強(qiáng)化電化學(xué)裝置，其特征 是殼體底部的收集斗為上大下小的喇叭形，殼體形狀可為正方體、長方體或圓柱體。
專利摘要本實(shí)用新型屬于環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及廢水處理設(shè)備領(lǐng)域，特指一種應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)處理含重金屬廢水的新型三維折板式陰極強(qiáng)化電化學(xué)裝置。本廢水處理裝置是在一容器的殼體中設(shè)置平行的電極板組，電極板間在殼體中形成交錯(cuò)排列的折流通道，電極板間填充入微電解顆?；旌衔铮㈦娊忸w?；旌衔锱c陽極間直接用惰性隔膜隔離。本實(shí)用新型對(duì)重金屬離子的還原效率高，與污水反應(yīng)時(shí)間長，成本低，體積小，操作簡單，能耗低，維修方便，填充物更替方便。
文檔編號(hào)C02F1/461GK201864610SQ20102061254
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者徐曉軍, 楊津津, 王剛, 范領(lǐng)東, 韓振宇 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)