一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置制造方法
【專利摘要】一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，包括設在電解槽里的陽極、陰極和中間電極；所述陰極和陽極分別與直流電源的負極和正極連接，所述陰極和陽極均為圓柱形且同心安裝在圓柱形電解槽的外壁和中心；所述中間電極為顆粒型可溶性金屬并裝填在陽極與陰極之間；在陽極與中間電極之間及中間電極與陰極之間設有隔膜。本發(fā)明大大增加了電解槽的面體比，使具有一定流速的含氟廢水在電場作用下的遷移動力和效率得到提高，具有極高的電化學性能；其電流效率達到92%；單位時空產率比原有提高60%；平均除氟率≥95%。
【專利說明】一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理廢水的電化學反應器，特別是涉及一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置。
【背景技術】
[0002]區(qū)域水源含氟量大于1.0mg/L就能造成地方性氟中毒。我國有將近1.2億人生活在高氟地區(qū)，目前在我國氟受害者多達幾千萬人。除少數地區(qū)自然因素外，造成高氟污染的主要原因是大量高氟工業(yè)廢水的排放。因此，國家對含氟廢水的排放已制定了嚴格的排放標準(國家一級排放標準:含氟量〈10mg/L)。目前含氟廢水的處理主要采用化學沉淀法和吸附法?；瘜W沉淀法一般用于處理高濃度的含氟廢水；吸附法主要用于水量較小的飲用水的深度處理。但是采用這兩種方法進行水處理很難達到現行的國家標準，而且運行費用非常高，除氟效率低，技術上有很多問題難以突破。采用電化學設備進行水處理已有悠久的歷史。傳統(tǒng)的電化學設備通常為二維電凝聚水處理裝置，是采用二維平板電極在直流電場的作用下，利用可溶性陽極向溶液中溶出金屬離子，金屬離子經過水解、聚合形成一系列多核羥基絡合物和氫氧化物，這些產物吸附能力很強，起到凝聚、吸附等作用，以去除水中有害物質。但是傳統(tǒng)的二維平板電極面體比較小，單位槽體處理量小，電流效率低(尤其是在電導率低時)，因而在實際使用中難以有突破性地進展。CN 101514040A提供了一種三維電極反應器及其在難降解有機廢水處理中的應用，其中三維電極反應器由槽體、電陰極、電陽極、粒子中間電極、隔膜板和直流電源構成；電陰極和電陽極均由高純石墨制成，分別置于槽體兩邊，并分別與直流電源的負極和正極連接；隔膜板位于槽體內靠近電陰極一側；粒子電極填充于槽體內電陰極和隔膜板之間；電陽極下方有進水口，電陰極上方有出水口，隔膜板上布滿Imm的微孔；粒子電極為活性炭顆粒。
[0003]

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現有技術的上述不足，提供一種深度處理廢水的三維電凝聚裝置，以增加電解槽的面體比，增大物質的傳質速度，提高電流效率和單位
時空產率。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是:包括設在電解槽里的陽極、陰極和中間電極；所述陰極和陽極分別與直流電源的負極和正極連接，其特征在于，所述陰極和陽極均為圓柱形且同心安裝在圓柱形電解槽的外園和中心；所述中間電極為顆粒型可溶性金屬并裝填在陽極與陰極之間；在陽極與中間電極之間及中間電極與陰極之間設有隔膜。
[0006]所述陰極與中間電極之間裝有自動轉動的清洗刷；以去除陰極上的污垢，確保電解槽的導電性能。
[0007]所述自動轉動的清洗刷是通過安裝在圓柱形陰極桶上端蓋的電機和減速機及與之連接的轉動軸和連接橫桿驅動清洗刷慢速旋轉。[0008]進一步，所述顆粒型可溶性金屬是粒度為4~6毫米的鐵和鋁的混合顆粒；鐵和鋁的重量比為1:1~5。優(yōu)選1:3。所述鐵和鋁的顆粒；它們在電場的作用下溶出金屬離子并形成氫氧化物，在直流電場的作用下以緊密吸附氟離子。
[0009]進一步，所述隔膜為PTF網孔隔膜，具有較高的流體通過率和耐腐蝕的特點。
[0010]進一步，所述陽極為不溶性鈦銥陽極，所述陰極為Cr1Ni18Ti9不銹鋼陰極。
[0011]進一步，所述陰極通過設在圓柱形陰極桶下端一側的陰極輸入栓與電源負極連接。
[0012]進一步，所述陽極通過設在圓柱形陽極下端的陽極輸入栓與電源正極連接。
[0013]本發(fā)明的陰極桶呈圓柱形，陰極桶內的水流方向與電子流方向垂直，具有極高的電化學性能。根據廢水中的氟離子具有半徑小、電負性強、極易被吸附的特點，在直流電場作用下，氟離子迅速向陽極遷移；而中間電極由陽極和陰極供給電流流到其粒子表面，引起電化學反應，使中間電極溶出金屬離子并形成氫氧化物，緊密吸附氟離子，以達到去除的目的。 [0014]本發(fā)明與現有技術相比具有的有益效果:
(O陽極與陰極之間裝填有顆粒型可溶性金屬材料作為中間電極，這種帶有顆粒型可溶性中間電極作為擴展陽極的電解槽為三維單極性電凝聚槽，大大增加了電解槽的面體t匕，使得單位槽體的處理量增大；且粒子間距小，進而增大了物質的傳質速度，提高電流效率；其電流效率由原為80%提高到92% ;也提高了單位時空產率；使同槽體積比處理量增大了 60%。
[0015](2)陽極、中間電極、陰極的極間裝有PTF網孔隔膜，形成電勢梯度電場，極間距離小，導電率高；且PTF網孔隔膜具有微孔徑和耐腐蝕的特點，使電解槽內形成梯度電場；
(3 )中間電極與陰極之間裝有自動旋轉的清洗刷，能夠及時去除陰極上的污垢，確保電解槽的導電性能。
[0016](4)陰極桶為圓柱形,易于陰極桶內的水流方向與電流方向垂直,使具有一定流速的含氟廢水在電場作用下的遷移動力和效率得到提高，具有極高的電化學性能；電流效率達到92%，單位時空產率比原有提高60% ;平均除氟率> 95%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖為本發(fā)明一實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]實施例:參照圖1:
本實施例的電陰極是安裝在圓柱形電解槽外園的圓柱形陰極桶3。陰極桶3的下端一側設有用于連接電源負極的陰極接線耳31。在陰極桶3的中心同心安裝有圓柱形陽極4 ；陽極4的下端設有用于連接電源正極的陽極輸入栓41。
[0020]在陽極4與陰極3之間裝填有顆粒型可溶性金屬作為中間電極5 ;本實施例的可溶性金屬是粒度為4~6毫米的鐵和鋁的混合顆粒；其鐵和鋁的重量比為1:3。它們在電場的作用下溶出金屬離子并形成氫氧化物，在直流電場的作用下以緊密吸附氟離子。[0021 ] 陽極4與中間電極5之間設有陽極PTF網孔隔膜51，在中間電極5與陰極3之間設有陰極PTF網孔隔膜52。
[0022]在陰極桶3的上、下端分別設有上端蓋I和下端蓋2 ;用于吊裝的吊鉤7通過電焊固定在陰極桶3上端蓋I上，吊鉤7與上端蓋I之間設有密封墊11，在陰極桶3的上端蓋7上方裝有電機8，電機8的下端安裝有與電機8配套的擺線雙極減速機9 ;電機8和減速機9通過穿過上端蓋I的轉動軸81和橫桿82驅動清洗刷6旋轉，用于去除陰極桶內壁上的污垢，確保電解槽的導電性能。
[0023]當直流電源接通后，陽極、陽極PTF網孔隔膜、中間電極、陰極和陰極PTF網孔隔膜形成電勢梯度電場，中間電極為顆粒狀態(tài)，可提高導電率，尤其能提高電導率低的廢水的電解效率；PTF網孔隔膜具有微孔徑和耐腐蝕的特點，使電解槽內形成梯度電場。陰極桶為圓柱形Cr1Ni18Ti9.Ni不銹鋼材料，耐腐蝕性強；將陰極桶做成圓柱形，易于使陰極桶3內的水流方向與電流方向精確垂直，使具有一定流速的含氟廢水在電場作用下，氟離子加速向陽極遷移，使遷移動力和效率得到提高，極大地提高電解槽的電化學性能。 [0024]本實施例的工作過程為:將待處理的含氟廢水從電解槽的入水口輸送至陰極桶；陰極桶通過陰極接線耳連接直流電源的負極，陽極通過陽極輸入栓連接直流電源的正極；調整陽極和陰極之間的電壓至8V，電流至600A。直流電源接通后，陽極、陽極PTF網孔隔膜、中間電極、陰極和陰極PTF網孔隔膜形成電勢梯度電場，在電場的電勢梯度作用下，含氟廢水中的氟離子發(fā)生向極板方向的橫向運動，氟離子迅速向陽極遷移，而中間電極由于陽極和陰極供給電流流到其粒子表面，引起電化學反應，使得中間電極迅速溶出金屬離子并形成氫氧化物，緊密吸附氟離子，達到去除氟離子的目的；工作過程中，可開啟電機，并配合擺線雙極減速機調至合適的的速度，使得清洗刷桶不斷旋轉，去除陰極桶內壁上的污垢，確保電解槽的導電性能。
[0025]采用本實施例進行含氟廢水的深度處理，克服了傳統(tǒng)平板電極的缺陷，增加了電解槽的面體比，使得單位槽體的處理量增大，充填或流動化的電極粒子容易交換；粒子間距小，傳質速度進而改善，電流效率可達92%以上，單位時空產率同槽體積比處理量增大60%，平均除氟率可達95%以上，達到深度去除氟離子的目的。處理后的廢水符合《污水綜合排放標準》(GB8789-88)。
【權利要求】
1.一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，包括設在電解槽里的陽極、陰極和中間電極；所述陰極和陽極分別與直流電源的負極和正極連接，其特征在于，所述陰極和陽極均為圓柱形且同心安裝在圓柱形電解槽的外園和中心；所述中間電極為顆粒型可溶性金屬并裝填在陽極與陰極之間；在陽極與中間電極之間及中間電極與陰極之間設有隔膜。
2.根據權利要求1所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陰極與中間電極之間裝有自動轉動的清洗刷。
3.根據權利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述自動轉動的清洗刷是通過安裝在圓柱形陰極桶上端蓋的電機和減速機及與之連接的轉動軸和連接橫桿驅動清洗刷慢速旋轉。
4.根據權利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述顆粒型可溶性金屬是粒度為4~6毫米的鐵和鋁的混合顆粒；鐵和鋁的重量比為1:1~5;它們在電場的作用下溶出金屬離子并形成氫氧化物，在直流電場的作用下吸附氟離子。
5.根據權利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述隔膜為PTF網孔隔膜。
6.根據權利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陽極為不溶性鈦銥陽極，陰極為Cr1Ni18Ti9不銹鋼陰極。
7.根據權利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陰極通過設在圓柱形陰極桶下端一側的陰極輸入栓與電源負極連接。
8.根據權利要求1 或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陽極通過設在圓柱形陽極下端的陽極輸入栓與電源正極連接。
9.根據權利要求4所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述鐵和鋁的重量比為1:3。
【文檔編號】C02F1/463GK104030412SQ201410301450
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】楊小佳 申請人:楊小佳