本發(fā)明涉及一種多級(jí)滲透電解機(jī)，屬于化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電鍍廢水是一種含有重金屬離子的危險(xiǎn)廢液，由于離子濃度極低，無論是使用樹脂吸附還是傳統(tǒng)電解工藝都無法有效處理，唯一的辦法是采用傳統(tǒng)工藝『化學(xué)沉淀法』，形成電鍍污泥后交給相關(guān)有資質(zhì)的公司處理，但沉淀法無法將廢水完全處理達(dá)標(biāo)，且存在沉淀劑消耗大、污泥造成二次污染、水體易受影響、占地面積大等問題。

傳統(tǒng)的電解技術(shù)是將陰陽極放置在緩慢流動(dòng)或停滯的槽體內(nèi)，在電場的作用下，陰離子向陽極定向移動(dòng)，陽離子向陰極定向移動(dòng)，通過控制一定的技術(shù)條件，欲獲得的金屬陽離子在陰極得到電子沉積析出，從而得到電解產(chǎn)品。傳統(tǒng)電解法使用的是平面板式電極，其化學(xué)方程式如下：

陰極反應(yīng)：金屬離子在陰極得到電子形成金屬

me+(aq)+e-→me(s)

陽極反應(yīng)：陰極得到的電子需要通過陽極失去電子來平衡。

陽極有幾個(gè)可能的反應(yīng)，最主要的反應(yīng)是溶液中的水氧化產(chǎn)生氧氣，反應(yīng)如下：

2h2o→o2(g)+4h++4e-

當(dāng)電解液中的金屬濃度降低時(shí)，很難保證金屬在陰極還原而不發(fā)生其它反應(yīng)。

在金屬濃度較低時(shí)最容易發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是氫氣的產(chǎn)生，如下：

2h+(aq)+2e-→h2(g)

多級(jí)滲透電解技術(shù)是一種主要針對(duì)低濃度重金屬(含貴金屬)廢水處理而研發(fā)的全新專利技術(shù)。

此技術(shù)綜合運(yùn)用了滲透電解、多級(jí)電解、充分液流電解、陰極雙面深層電解等電解原理，克服了對(duì)電解不利的重多因素，創(chuàng)造了特定的有利電解條件，使得液體中的重金屬離子極易在陰極上與電子結(jié)合而被還原。

由于電鍍廢水的金屬離子濃度過低，只有將陽極與陰極的距離控制在極小的范圍內(nèi)，陰極才可以有效沉積離子。從1.1章節(jié)的相關(guān)資料可以了解到，傳統(tǒng)電解法使用的是平面板式電極，當(dāng)陽極與陰極的距離過近時(shí)，將導(dǎo)致電解液的流動(dòng)不充分，在陰極容易形成金屬貧化區(qū)，這樣將無法提高電流密度，降低了電解效率，造成較嚴(yán)重的濃差極化，在耗能的同時(shí)又無法有效分離重金屬。

所以傳統(tǒng)電解技術(shù)的最關(guān)鍵問題是液體無法充分流動(dòng)，且電解效率過低。只要解決了這些技術(shù)難點(diǎn)，并進(jìn)行一些優(yōu)化與創(chuàng)新，將會(huì)是對(duì)環(huán)境保護(hù)的又一次里程碑式的進(jìn)步

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多級(jí)滲透電解機(jī)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：

一種多級(jí)滲透電解機(jī)，包括：第一上蓋(1)、第一上蓋密封圈(2)、第二上蓋(3)、第二上蓋密封圈(4)、壓力彈簧(5)、彈簧固定柱(6)、陽極導(dǎo)電柱孔(7)、陰極導(dǎo)電柱孔(8)、陽極導(dǎo)電連接線(9)、陰極導(dǎo)電連接線(10)、鎖蓋螺帽(11)、第一密封圈槽(12)、第二密封圈槽(13)、陽極導(dǎo)電連接線孔(14)、陰極導(dǎo)電連接線孔(15)、最外層槽體(16)、流量閥門(17)、流量計(jì)(18)、第二進(jìn)液口(19)、第一進(jìn)液口(20)、第三密封圈(21)、第一出液口(22)、底板(23)、第二出液口(24)、第一陰極(25)、第一陰極導(dǎo)電連接片(26)、第一陰極固定管(27)、底封(28)、第一陽極(29)、第一陽極導(dǎo)電柱(30)、第一陽極導(dǎo)電連接片(31)、第二陰極(32)、第二陰極導(dǎo)電柱(33)、第二陰極導(dǎo)電連接片(34)、第二陰極固定管(35)、第二陰極固定管外牙(36)、第二陽極(37)、第二陽極導(dǎo)電連接片(38)、離心泵出液口(39)、離心泵進(jìn)液口(40)，第一陰極固定管(27)旋入底封(28)再將第二陰極固定管(35)旋入底封(28)內(nèi)，在其空隙內(nèi)分別套入第二陰極(32)第一陰極(25)在外部分別套入第二陽極(37)和第一陽極(29)后一起裝入最外層槽體(16)后扣入第一密封圈(12)第二密封圈(13)再將4個(gè)鎖蓋螺帽(11)扣入。

優(yōu)選的是，所述上蓋裝好第一密封圈(2)再裝好3個(gè)壓力彈簧(5)的第二上蓋(3)裝好陽極導(dǎo)電連接線(9)陰極導(dǎo)電連接線(10)分別與陽極導(dǎo)電柱(7)和陰極導(dǎo)電柱(8)固定后，再裝入第二密封圈(4)后，整體扣入裝配好的最外層槽體(16)后在底封(28)裝入裝有底板(23)。

優(yōu)選的是，所述第二出液口(24)的出液口裝置再將裝有第三密封圈(21)的第一出液口(22)裝入離心泵出液口(39)內(nèi)，然后將裝配有流量計(jì)(18)及流量閥門(17)第一進(jìn)液口(20)的第二進(jìn)液口(19)90度插入最外層槽體的最外側(cè)后焊死后再將第一進(jìn)液口(20)裝入離心泵進(jìn)液口(40)后即可正常工作。

通過多級(jí)滲透電解裝置處理，可將電鍍廢水中的銅離子最低降至0.1ppm以下，金離子降至0.05ppm以下，鎳離子降至0.3ppm以下，鋅離子降至0.5ppm以下，鉻離子降至0.5ppm以下。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，以使得本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)更加明確。其中，

圖1是多級(jí)滲透電解機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1，一種多級(jí)滲透電解機(jī)，包括：第一上蓋(1)、第一上蓋密封圈(2)、第二上蓋(3)、第二上蓋密封圈(4)、壓力彈簧(5)、彈簧固定柱(6)、陽極導(dǎo)電柱孔(7)、陰極導(dǎo)電柱孔(8)、陽極導(dǎo)電連接線(9)、陰極導(dǎo)電連接線(10)、鎖蓋螺帽(11)、第一密封圈槽(12)、第二密封圈槽(13)、陽極導(dǎo)電連接線孔(14)、陰極導(dǎo)電連接線孔(15)、最外層槽體(16)、流量閥門(17)、流量計(jì)(18)、第二進(jìn)液口(19)、第一進(jìn)液口(20)、第三密封圈(21)、第一出液口(22)、底板(23)、第二出液口(24)、第一陰極(25)、第一陰極導(dǎo)電連接片(26)、第一陰極固定管(27)、底封(28)、第一陽極(29)、第一陽極導(dǎo)電柱(30)、第一陽極導(dǎo)電連接片(31)、第二陰極(32)、第二陰極導(dǎo)電柱(33)、第二陰極導(dǎo)電連接片(34)、第二陰極固定管(35)、第二陰極固定管外牙(36)、第二陽極(37)、第二陽極導(dǎo)電連接片(38)、離心泵出液口(39)、離心泵進(jìn)液口(40)，第一陰極固定管(27)旋入底封(28)再將第二陰極固定管(35)旋入底封(28)內(nèi)，在其空隙內(nèi)分別套入第二陰極(32)第一陰極(25)在外部分別套入第二陽極(37)和第一陽極(29)后一起裝入最外層槽體(16)后扣入第一密封圈(12)第二密封圈(13)再將4個(gè)鎖蓋螺帽(11)扣入。

優(yōu)選的是，所述上蓋裝好第一密封圈(2)再裝好3個(gè)壓力彈簧(5)的第二上蓋(3)裝好陽極導(dǎo)電連接線(9)陰極導(dǎo)電連接線(10)分別與陽極導(dǎo)電柱(7)和陰極導(dǎo)電柱(8)固定后，再裝入第二密封圈(4)后，整體扣入裝配好的最外層槽體(16)后在底封(28)裝入裝有底板(23)。

優(yōu)選的是，所述第二出液口(24)的出液口裝置再將裝有第三密封圈(21)的第一出液口(22)裝入離心泵出液口(39)內(nèi)，然后將裝配有流量計(jì)(18)及流量閥門(17)第一進(jìn)液口(20)的第二進(jìn)液口(19)90度插入最外層槽體的最外側(cè)后焊死后再將第一進(jìn)液口(20)裝入離心泵進(jìn)液口(40)后即可正常工作。

其中，更具體地說，本發(fā)明的原理如下：

所有的電解技術(shù)均建立在電化學(xué)基礎(chǔ)理論上，該技術(shù)也不例外,化學(xué)反應(yīng)原理與反應(yīng)方程式與傳統(tǒng)電解技術(shù)相同，唯一的區(qū)別在于工作原理以及相關(guān)的細(xì)節(jié)變化。

多級(jí)滲透電解技術(shù)是一種讓帶有金屬離子的液體在多個(gè)陽極與陰極之間來回穿透電解，解決了因?yàn)殡娊庖弘x子濃度過低、電解液流動(dòng)不充分等一系列會(huì)造成對(duì)電解不利的因素。

金屬離子在陰極上獲得電子而被還原的電化冶金過程被稱為陰極過程。陰極的材質(zhì)、聚集狀態(tài)和表面特性對(duì)陰極過程都會(huì)有影響。

所以此技術(shù)的另外一個(gè)革新之處也在于使用了連有大量微孔的新型多孔介質(zhì)材料，當(dāng)金屬離子穿透蜂窩狀的微孔陰極時(shí)，極易于在陰極微小的孔隙之間析出，且由于溶液可以穿透陰極進(jìn)入下一個(gè)電解區(qū)域，故可以在一個(gè)槽內(nèi)套用多層陽極與陰極，可以有效的增大電解效率與節(jié)省了設(shè)備的占地空間，顯著降低了能耗。

多級(jí)滲透電解技術(shù)是通過一套完整的裝置系統(tǒng)來完成的，根據(jù)生產(chǎn)工藝控制條件，該系統(tǒng)包括多個(gè)單獨(dú)的電解裝置串、并聯(lián)，以及供電與管道系統(tǒng)。

每個(gè)獨(dú)立電解裝置內(nèi)部是可以套有多個(gè)陽極與陰極(本文只以2組陽極與陰極作為示例對(duì)象)。所有的陽極與陰極都可以自由拆卸，陰極為富有彈性的極細(xì)微孔組成的蜂窩狀材質(zhì)，緊箍著鉆有大量孔洞的圓柱外側(cè)，陽極為涂層鈦陽極，緊貼著圓柱內(nèi)側(cè)。液流方向?yàn)閹в写┩感再|(zhì)并且旋轉(zhuǎn)向上，當(dāng)液體到達(dá)裝置頂端后再從裝置的中心管內(nèi)進(jìn)入下一個(gè)電解裝置。當(dāng)陰極析出大量的金屬后，會(huì)造成陰極的蜂窩孔堵塞，液體將垂直向上從中心管流走。

若干個(gè)電解裝置并聯(lián)形成一個(gè)模塊，每個(gè)模塊均配備動(dòng)力源，再將每個(gè)模塊串聯(lián)起來，相當(dāng)于是多個(gè)獨(dú)立電解裝置并聯(lián)后串聯(lián)，在工藝生產(chǎn)過程中，目標(biāo)溶液通過輸送泵連續(xù)地從儲(chǔ)罐流進(jìn)第一組模塊(輸送泵設(shè)置有自動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)低液位時(shí)，自動(dòng)停止輸送)，然后分別進(jìn)入模塊的每個(gè)電解裝置，經(jīng)過電解處理后，再進(jìn)入下一組模塊中，根據(jù)特定的要求，電解后液達(dá)標(biāo)后可直接排放，若是電解后液無法達(dá)到目標(biāo)，還可再增加模塊進(jìn)行更進(jìn)一步的處理。

每組模塊設(shè)一個(gè)整流器。供電要求為x(根據(jù)實(shí)際的裝置數(shù)量而定)v、3相50hz電源、接地系統(tǒng)。電流設(shè)定由整流機(jī)控制面板或控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制，面板上同時(shí)有電壓及電流表。電壓的波動(dòng)取決于處理溶液的導(dǎo)電率。

當(dāng)陰極析出一定的金屬后，即可將陰極取出，然后將陰極上的金、銀等貴金屬用相關(guān)方法進(jìn)行提取。

該技術(shù)相比傳統(tǒng)的生產(chǎn)提純過程，金屬離子吸附到陰極表面更為簡單有效，其根本不同之處在于本裝置使用的是多對(duì)同心管式陽極與陰極，而不是平面電極，陽極與陰極都可讓液體充分滲透，且陰極的材質(zhì)與性狀也極易讓離子析出。最終在高電流密度條件下，目標(biāo)溶液在陰極周圍以滲透對(duì)流方式實(shí)現(xiàn)金屬離子的高效地向陰極孔隙表面遷移析出。

該裝置系統(tǒng)可采用最小化的移動(dòng)部件構(gòu)成，形成模塊化生產(chǎn)，從而操作更簡單便攜；組與組的構(gòu)成，模塊化的操作為今后的擴(kuò)能擴(kuò)展或遷移提供更簡便的可操作性；在生產(chǎn)過程中不需要添加傳統(tǒng)電解過程中的化學(xué)試劑或化學(xué)品，使得生產(chǎn)成本更低廉、經(jīng)濟(jì)；單體、模塊設(shè)計(jì)提供更簡單低廉的維護(hù)成本，同時(shí)可以作為一個(gè)小型的完整設(shè)施交付使用。

優(yōu)勢概括：

一、對(duì)低濃度重金屬廢水(ppm級(jí))進(jìn)行高效與完全的回收和分離。

二、具有成本低、便攜與模塊化、安裝方便、操作簡單、占地小、空間利用率高、無污染、回本期短等特點(diǎn)。

三、較高的電流密度、極高的電流效率，顯著降低能耗。

四、廣泛的原料適應(yīng)性，同一裝置可處理多種重金屬，可直接處理重金屬廢水或是在特定溶液中對(duì)某一金屬目標(biāo)提取。

多級(jí)滲透電解技術(shù)主要用于各類體系溶液中，進(jìn)行金、銀、銅、鉑、鈷、鎳、鋅以及其他的有價(jià)金屬的生產(chǎn)和回收，或混合金屬溶液的分離以及含有重金屬離子廢水的處理等。同時(shí)，相較于傳統(tǒng)電解技術(shù)，它擁有在濃度極低的范圍內(nèi)進(jìn)行金屬的電解生產(chǎn)和金屬分離的能力。該技術(shù)可應(yīng)用于有色金屬，特別是稀貴金屬冶煉和電鍍廢水、印刷電路板、廢舊金屬、廢電池回收處理等行業(yè)。

經(jīng)過相關(guān)測試得出以下結(jié)果：

通過多級(jí)滲透電解裝置處理，可將電鍍廢水中的銅離子最低降至0.1ppm以下，金離子降至0.05ppm以下，鎳離子降至0.3ppm以下，鋅離子降至0.5ppm以下，鉻離子降至0.5ppm以下。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。