專利名稱：一種網(wǎng)板柱塞流電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種網(wǎng)板柱塞流電解裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)有機(jī)廢水處理一直是水污染控制領(lǐng)域的一個(gè)難題。電分解是除去工業(yè)廢水中有毒有害物質(zhì)的一種有效方法，在制藥、化工、印染等行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的研究和應(yīng)用。柱塞流(又稱管式或平推流)電化學(xué)反應(yīng)器因流經(jīng)反應(yīng)器的流體體積元呈活塞狀平推移動(dòng)， 前后體積元不發(fā)生返混，各體積元內(nèi)物料組成反應(yīng)時(shí)間相同，可實(shí)現(xiàn)單位能耗污染物轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值?，F(xiàn)有柱塞流(或管式)電化學(xué)反應(yīng)器的電極與水流向呈平行排列，受反應(yīng)器高長徑比結(jié)構(gòu)限制(通常，L/D = 50 1)，配套的電極(包括陽極和陰極)需長條(筒)狀，活性電極制作難度大，且筒狀電極還存在面積不一導(dǎo)致電流密度分布差異大的缺陷，因此該類反應(yīng)器目前仍以試驗(yàn)研究為主，難以工程化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容為了解決柱塞流反應(yīng)器以上問題，推進(jìn)柱塞流反應(yīng)器工程應(yīng)用，本實(shí)用新型提出一種用于水相有機(jī)物分解的網(wǎng)板柱塞流電解裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種網(wǎng)板柱塞流電解裝置，主要包括管式電解槽槽體，槽體兩端設(shè)置有水流入口區(qū)和水流出口區(qū)，槽體內(nèi)設(shè)置有陰極和陽極，其特征在于所述陰極和陽極為網(wǎng)板式結(jié)構(gòu)、沿槽體橫截面方向放置，運(yùn)行時(shí)水流通過所述陰極板和陽極板；所述陽極為網(wǎng)狀的鈦基鍍層金屬氧化物電極板，所述陰極為網(wǎng)狀的鉛或不銹鋼電極板；所述陰極和陽極有多個(gè)，在槽體內(nèi)交替均勻分布，陰極數(shù)目比陽極多一個(gè)(即兩端均為陰極)。優(yōu)選的，所述陽極為網(wǎng)狀的Ti/Pb02電極，所述電極在鈦網(wǎng)上鍍上具有高析氧電位的二氧化鉛涂層，網(wǎng)孔尺寸為5. OX 12. 5mm, Ti/Pb02電極制作工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，具體在工程應(yīng)用的Ti/Pb02電極可向生產(chǎn)電極的廠商定制。所述陰極和陽極之間間距為2 5cm。所述管式電解槽槽體可由多個(gè)直管或彎管串聯(lián)而成，需處理的有機(jī)物廢水可從一端電解槽的入口流入，穿過電解槽內(nèi)的網(wǎng)板電極群,從最后一個(gè)出口流出，完成電解處理工作，有機(jī)廢水的處理過程可以連續(xù)。作為電解槽的材料，推薦使用聚丙烯或聚氯乙烯材料。需要說明的是，工程應(yīng)用時(shí)，也可根據(jù)實(shí)際情況采用溝渠狀，槽體采用混凝土制作，內(nèi)部環(huán)氧樹脂防腐處理，其他結(jié)構(gòu)與管式裝置一樣，電極仍為網(wǎng)狀，與水流向垂直，溝渠截面積最大值不宜超過Im2。本實(shí)用新型所述的網(wǎng)板柱塞流電解裝置基礎(chǔ)是化工反應(yīng)裝置的管式反應(yīng)器，廢水從電解裝置的一端進(jìn)入，從網(wǎng)狀電極群的孔間穿過，一邊流動(dòng)一邊分解，從裝置的另一端流出時(shí)已達(dá)到預(yù)定的凈化率。與傳統(tǒng)的管式電化學(xué)反應(yīng)器相比，本實(shí)用新型所述的反應(yīng)器的網(wǎng)板電極與水流呈垂直放置，陰陽極都采用網(wǎng)狀電極，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證反應(yīng)器柱塞流的同時(shí)解決了管式反應(yīng)器活性電極制作難度大及筒狀電極因面積不一導(dǎo)致電流密度分布差異大的工程化缺陷，在廢水處理領(lǐng)域極具工程應(yīng)用前景。本實(shí)用新型所述網(wǎng)板柱塞流電解裝置應(yīng)用于處理有機(jī)廢水時(shí)，操作如下將有機(jī)廢水通入電解槽的入口區(qū)，電解條件為電流密度8 15mA/cm2，槽電壓5 8V(具體視廢水導(dǎo)電率確定，但不宜過高，否則能耗會(huì)很大)，常溫下控制有機(jī)廢水流經(jīng)電解裝置的時(shí)間為30 60min (即電解時(shí)間)，進(jìn)行電解反應(yīng)，處理后的廢水由出口區(qū)排出。本實(shí)用新型推薦所述的網(wǎng)板柱塞流電解裝置由若干個(gè)電解槽串聯(lián)而成，所述的電解反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，控制有機(jī)廢水從網(wǎng)板柱塞流電解裝置的一端流入到出口流出的流經(jīng)時(shí)間是 30 60min。具體的，如廢水為油墨生產(chǎn)廢水時(shí)，所述有機(jī)廢水C0D&800 1000mg/L，色度6000倍，pH8. 0 9. 0，推薦電解條件為電流密度lOmA/cm2，槽電壓5V，水相溫度常溫，控制有機(jī) 廢水在電解裝置內(nèi)的滯留時(shí)間在30 60min。如廢水為染料有機(jī)廢水時(shí)，所述廢水C0De500 600mg/L，色度250 300倍，pH6. 0 7. O。推薦電解條件為電流密度lOmA/cm2，槽電壓3V，水相溫度常溫，控制有機(jī)廢水在電解裝置內(nèi)的滯留時(shí)間在30 60min。本實(shí)用新型的網(wǎng)板柱塞流電解裝置除具備柱塞流反應(yīng)器一切特點(diǎn)外，電極為網(wǎng)板式結(jié)構(gòu)(不是圓筒狀)，以實(shí)現(xiàn)水流垂直穿過。本實(shí)用新型重點(diǎn)是一種網(wǎng)板柱塞流電解裝置，對(duì)不同有機(jī)廢水具有通用性。該電解裝置因改變了電極與水流向的排布，電極為小面積的網(wǎng)板式結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有柱塞流電化學(xué)反應(yīng)器因高長徑比需要配置長筒狀電極的特殊要求，有利于該反應(yīng)器的工程化以及一些高性能電極的應(yīng)用。本實(shí)用新型的有益效果主要體現(xiàn)在⑴小尺寸裝置，電極間距小，電耗低；⑵廢水流向與電極面垂直，過程連續(xù)穩(wěn)定；(3)可采用其他新型的網(wǎng)板活性電極，具有很高的催化活性；(4)傳質(zhì)好，電解效率高。

圖I為實(shí)施例I所述網(wǎng)板柱塞流電解裝置中單個(gè)電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例I所述網(wǎng)板柱塞流電解裝置中電解槽串聯(lián)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅限于此實(shí)施例I :本實(shí)用新型重點(diǎn)是一種網(wǎng)板柱塞流電解裝置，對(duì)不同有機(jī)廢水具有通用性。實(shí)施例以兩類有代表意義的實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)性有機(jī)廢水進(jìn)行試驗(yàn)。網(wǎng)板柱塞流電解裝置如下網(wǎng)板柱塞流電解裝置結(jié)構(gòu)參見圖1，電解槽包括電解槽槽體4、入口區(qū)I、出口區(qū)5，電解槽槽體內(nèi)設(shè)置有陽極2、陰極3，所述的陰極、陽極分別與直流穩(wěn)流電源的陰極與陽極導(dǎo)線連接，所述電解槽槽體為管式電解槽，所述陰陽電極為網(wǎng)板狀結(jié)構(gòu)，陽極為網(wǎng)狀Ti/PbO2電極，陰極為網(wǎng)狀鉛板電極，網(wǎng)孔尺寸5. OX 12. 5mmo所述的陽極和陰極交替均勻分布，間距為3cm，與水流向呈垂直狀態(tài)置入管式電解槽體4內(nèi)，本實(shí)施例的電極均向電極廠商根據(jù)工程需求定制；所述的單元模塊的連接通過相同直徑材質(zhì)的直管或彎管法蘭連接。工作時(shí)，將有機(jī)廢水通入入口，控制直流穩(wěn)流電源，提供電流密度lOmA/cm2、槽電壓5V電場條件，實(shí)現(xiàn)水相有機(jī)物有效分解。本實(shí)施例試驗(yàn)網(wǎng)板柱塞流電解裝置單元模塊的電解槽管徑直徑為60mm，總管長為1200mm。實(shí)際工程上應(yīng)以處理規(guī)模及處理效率確定具體尺寸，但柱塞流電解槽截面積一般< 1.0m2。實(shí)施例2 分別利用實(shí)施例I的網(wǎng)板柱塞流電解裝置處理某企業(yè)實(shí)際油墨廢水。利用本實(shí)用新型實(shí)施I的管式填充床電解裝置來處理有機(jī)廢水的方案和工作原理為當(dāng)處理的廢水為實(shí)際油墨廢水時(shí)，C0D&800 1000mg/L，色度6000倍，pH8. 0 9. O。廢水由進(jìn)水泵經(jīng)電解槽一端經(jīng)水流分布區(qū)入口進(jìn)入電解反應(yīng)區(qū)，于槽電流密度lOmA/cm2、電壓5V、水相溫度常溫條件下電解，控制有機(jī)廢水管內(nèi)流速為I. 0,2. 0m/h，保持有機(jī)廢水在網(wǎng)板柱塞流電解裝置內(nèi)滯留時(shí)間為30、60min，這段時(shí)間即有機(jī)廢水的電解時(shí)間。處理后的廢水經(jīng)電解槽另一端排出。工作原理是，水電解產(chǎn)生 0H，H2O — OH+ H。形成的 OH基團(tuán)具有強(qiáng)氧化性，氧化電極電位高達(dá)2. 80V,比O3(2. 07V)高35% ；另外，該基團(tuán)具有高電負(fù)性(親電性)，其電子親和能為569. 3kJ，容易進(jìn)攻高電子云密度點(diǎn)。因此， OH基團(tuán)可以起到對(duì)污染物的深度氧化分解，進(jìn)而達(dá)到處理目的。廢水處理結(jié)果見表I。表I :油墨廢水處理結(jié)果
權(quán)利要求1.一種網(wǎng)板柱塞流電解裝置，主要包括管式電解槽槽體，槽體兩端設(shè)置有水流入口區(qū)和水流出口區(qū)，槽體內(nèi)設(shè)置有陰極和陽極，其特征在干所述陰極和陽極為網(wǎng)板式結(jié)構(gòu)、沿槽體橫截面方向放置，運(yùn)行時(shí)水流通過所述陰極板和陽極板；所述陽極為網(wǎng)狀的鈦基鍍層金屬氧化物電極板，所述陰極為網(wǎng)狀的鉛或不銹鋼電極板；所述陰極和陽極有多個(gè)，在槽體內(nèi)交替均勻分布，陰極比陽極多ー個(gè)。
2.如權(quán)利要求I所述的網(wǎng)板柱塞流電解裝置，其特征在于所述陽極為網(wǎng)狀的Ti/Pb02電極。
3.如權(quán)利要求I所述的網(wǎng)板柱塞流電解裝置，其特征在于所述陰極和陽極之間間距為2 5cm。
4.如權(quán)利要求I所述的網(wǎng)板柱塞流電解裝置，其特征在于所述管式電解槽槽體可由多個(gè)直管或彎管形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種網(wǎng)板柱塞流電解裝置，主要包括管式電解槽槽體，槽體兩端設(shè)置有水流入口區(qū)和水流出口區(qū)，槽體內(nèi)設(shè)置有陰極和陽極，所述陰極和陽極為網(wǎng)板式結(jié)構(gòu)、沿槽體橫截面方向放置，運(yùn)行時(shí)水流通過所述陰極板和陽極板；所述陽極為網(wǎng)狀的鈦基鍍層金屬氧化物電極板，所述陰極為網(wǎng)狀的鉛或不銹鋼電極板，所述陰極和陽極有多個(gè)，在槽體內(nèi)交替均勻分布，陰極比陽極多一個(gè)。本實(shí)用新型的有益效果主要體現(xiàn)在(1)小尺寸裝置，電極間距小，電耗低；(2)廢水流向與電極面垂直，過程連續(xù)穩(wěn)定；(3)可采用其他新型的網(wǎng)板活性電極，具有很高的催化活性；(4)傳質(zhì)好，電解效率高。
文檔編號(hào)C02F1/461GK202542927SQ20122006239
公開日2012年11月21日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者楊初引, 王家德, 甘永平, 陳建孟, 陳飛翔 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)