本發(fā)明屬于污泥脫水技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料及其安裝使用方法。

背景技術(shù)：

為了使城鎮(zhèn)污泥滿足后續(xù)處置要求，很多污泥處理企業(yè)采用板框壓濾方式進(jìn)行脫水。傳統(tǒng)的板框壓濾調(diào)理方式是加入污泥干基的5％～10％三氯化鐵、20％～30％生石灰等無(wú)機(jī)調(diào)理劑進(jìn)行調(diào)理。該調(diào)理技術(shù)未真正達(dá)到污泥減量目的，污泥熱值也進(jìn)一步降低。

污泥電動(dòng)脫水是通過(guò)加載直流電壓，利用電動(dòng)現(xiàn)象對(duì)污泥進(jìn)行脫水的方法。電動(dòng)現(xiàn)象是指溶膠粒子的運(yùn)動(dòng)與電性能之間關(guān)系所產(chǎn)生的現(xiàn)象。是電泳、電滲、流動(dòng)電位與沉降電位等4種動(dòng)電現(xiàn)象的總稱。電動(dòng)使污泥能夠脫除表面水和胞內(nèi)水，適用性強(qiáng)于普通機(jī)械脫水方法。

目前不少污泥脫水將板框壓濾脫水技術(shù)和電滲析脫水技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，增強(qiáng)高干板框脫水機(jī)的污泥脫水效果。

中國(guó)授權(quán)發(fā)明專利CN104671632 A公開了一種序批式點(diǎn)滲透污泥深度脫水設(shè)備。陽(yáng)極板的材質(zhì)為鈦金屬材料，所述陽(yáng)極板表面依次設(shè)有中間層和表面活性層，所述中間層的材質(zhì)為SnO₂-Sb₂Ox-La₂O₃復(fù)合材料，所述表面活性層的材料為MnO₂材料。

中國(guó)授權(quán)發(fā)明專利CN104058567公開了一種電滲析氧化法隔膜板框污泥脫水機(jī)。專利中的電極材料為金屬電極，電極材料為復(fù)合結(jié)構(gòu)，外層是稀土金屬(鑭與銅復(fù)合金屬)，內(nèi)層是稀有金屬(Pt和Ni混合物)，內(nèi)層稀有金屬與金屬電極直接接觸。

上述專利中，陽(yáng)極板的材質(zhì)均為金屬。對(duì)于陽(yáng)極材料，因?yàn)樵陉?yáng)極附近會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極材料有可能會(huì)因被氧化而失去電子，并以離子的形式釋放至污泥中。使用導(dǎo)電性能好的金屬材料進(jìn)行電滲透脫水時(shí)，會(huì)引起腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致陽(yáng)極附近的污泥受到污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于電動(dòng)與高壓彈性壓榨技術(shù)相結(jié)合的新型板框脫水設(shè)備—電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料及其安裝使用方法，即一種電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料及其安裝使用方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料，它是由30-60％的碳纖維與40-70％的丙綸纖維或聚丙烯纖維混合編織得到的編織物，即碳纖維復(fù)合材料布；其中，碳纖維選用電阻率為36-144歐姆米，抗拉強(qiáng)度為3530-4410Mpa，纖度為400-700g/1000m，燃燒性為UL94V-0，鹵素含量為Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纖維。

本發(fā)明中用碳纖維復(fù)合材料做電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料的方法如下：

(一)、碳纖維材料的篩選

碳纖維是一種無(wú)機(jī)非金屬高分子材料，由含碳量較高，在熱處理過(guò)程中不熔融的人造化學(xué)纖維，經(jīng)熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成。碳纖維是含碳量在90％以上不完全石墨結(jié)晶化的纖維狀碳素材料，分子結(jié)構(gòu)界于石墨與金剛石之間，含碳體積分?jǐn)?shù)隨種類不同而異。

本發(fā)明采用的碳纖維材料的性能如下：電阻率為36-144歐姆米、抗拉強(qiáng)度為3530-4410Mpa、纖度為400-700g/1000m、燃燒性為UL94V-0、鹵素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)。

碳纖維的規(guī)格有1k、3k、6k、12k等多種規(guī)格，可對(duì)以上各種規(guī)格的碳纖維材料進(jìn)行篩選。

(二)、將碳纖維與其他種類的纖維進(jìn)行混合編織，制成碳纖維

復(fù)合陽(yáng)極材料。

本發(fā)明將導(dǎo)電性能優(yōu)良的碳纖維與其他種類的纖維(如丙綸單絲、丙綸復(fù)絲、聚丙烯纖維等)進(jìn)行混合編織得到的編織物，就是碳纖維復(fù)合材料布，可作為陽(yáng)極材料使用(即：碳纖維復(fù)合陽(yáng)極材料)。

碳纖維與其他纖維混合編織的編織方式有平紋、斜紋、五紋、八紋等多種，可對(duì)以上各種編織方式進(jìn)行篩選。

編織物的類型優(yōu)選為：經(jīng)向3k～12k/緯向300～1500，織物結(jié)構(gòu)為平紋/斜紋，經(jīng)緯密度為經(jīng)向3～12/緯向3～12，單位面積質(zhì)量為170-200g/m²，厚度為0.30～0.50mm。

碳纖維與其他纖維混合編織的優(yōu)勢(shì)是電導(dǎo)率可控。因?yàn)?，?yáng)極材 料的電導(dǎo)率不可過(guò)高，否則陽(yáng)極污泥極易失水、陽(yáng)極污泥電阻瞬間增大，不利于最終污泥含水率的降低。

(三)、按一定的安裝方式將碳纖維復(fù)合材料布安裝在高壓彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極濾框上，作為電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料使用。

上述電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料的安裝使用方法如下：

碳纖維復(fù)合材料作為陽(yáng)極材料使用，其在電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)上的安裝方式有兩種：①將碳纖維復(fù)合材料布安裝在常規(guī)電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極濾框上的普通濾布的后面，通過(guò)金屬導(dǎo)線與正極電源相連接，做陽(yáng)極使用(如圖1所示)；②將碳纖維復(fù)合材料布直接替代常規(guī)高壓彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極濾框上的普通濾布，通過(guò)金屬導(dǎo)線與正極電源相連接，做陽(yáng)極使用。(如圖2所示)。

為了使浸濕的陽(yáng)極濾布和陰極濾布之間達(dá)到絕緣，在陽(yáng)極濾布(包括碳纖維復(fù)合材料布和普通濾布)的外表面四周邊緣處設(shè)置一圈厚度2-5mm的橡膠絕緣層或環(huán)氧樹脂絕緣層，尤其可防止碳纖維復(fù)合材料濾布與金屬過(guò)渡層(指碳纖維復(fù)合材料濾布與電源正極連接的金屬導(dǎo)線)之間出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕(如圖3所示)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出了一種全新的碳纖維非金屬陽(yáng)極材料，克服了傳統(tǒng)金屬陽(yáng)極材料容易腐蝕的致命缺陷，大大延長(zhǎng)了陽(yáng)極材料的使用壽命，同時(shí)大幅度降低了陽(yáng)極材料的損耗費(fèi)用。這項(xiàng)技術(shù)極大地推動(dòng)及提高 了電滲析技術(shù)與高壓彈性壓榨機(jī)技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展。

本發(fā)明中的碳纖維非金屬陽(yáng)極材料具有：導(dǎo)電、耐腐蝕、柔軟、各向異性、耐摩擦、比重小、耐高溫、導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)異性能。其市場(chǎng)價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)在常規(guī)的鈦基涂層金屬陽(yáng)極材料。

本發(fā)明中用碳纖維復(fù)合材料做陽(yáng)極材料優(yōu)勢(shì)明顯：電導(dǎo)率可控、成本低、壽命長(zhǎng)、能量利用率高、安裝方式靈活，與現(xiàn)有電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)能夠完美結(jié)合，可提高電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的脫水效果，使泥餅的含水率從80-85％降至50-55％。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料碳纖維復(fù)合材料布安裝在陽(yáng)極濾框的普通濾布的后面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料布直接作為陽(yáng)極濾框的濾布使用的示意圖；

圖3是本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料布-絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陰極濾框的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、陽(yáng)極濾框 2、碳纖維復(fù)合材料布 3、普通濾布

4、環(huán)氧樹脂絕緣層 5、橡膠絕緣層 6、陰極濾框

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

本發(fā)明一種電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料，它是由40％的碳纖維與60％的丙綸纖維混合編織得到的編織物，即碳纖維復(fù)合材料布；其中，碳纖維選用電阻率為144歐姆米，抗拉強(qiáng)度為4410Mpa，纖度為700g/1000m，燃燒性為UL94V-0，鹵素含量為Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纖維。碳纖維的規(guī)格為3k。編織物的類型為：經(jīng)向3k/緯向1000，織物結(jié)構(gòu)為平紋，經(jīng)緯密度為經(jīng)向5/緯向5，單位面積質(zhì)量為185g/m²，厚度為0.30mm。

如圖1所示，本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料布2，安裝在常規(guī)電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極濾框1上的普通濾布3的后面；該碳纖維復(fù)合材料布2通過(guò)金屬導(dǎo)線7與電源正極相連接，做陽(yáng)極使用。在碳纖維復(fù)合材料布2的外表面四周邊緣處設(shè)有一圈厚度3mm的環(huán)氧樹脂絕緣層4；在普通濾布3的外表面四周邊緣處設(shè)有一圈厚度3mm的橡膠絕緣層5。如圖4所示，該電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陰極濾框6仍采用普通濾布3。

實(shí)施例2

本發(fā)明一種電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料，它是由30％的碳纖維與70％的聚丙烯纖維混合編織得到的編織物，即碳纖維復(fù)合材料布；其中，碳纖維選用電阻率為36歐姆米，抗拉強(qiáng)度為3530Mpa，纖度為400g/1000m，燃燒性為UL94V-0，鹵素含量為Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纖維。碳纖維的規(guī)格為6k。編織物的類型為：經(jīng)向6k/緯向1500，織物結(jié)構(gòu)為斜紋，經(jīng)緯密度為經(jīng)向5/緯向5，單 位面積質(zhì)量為170g/m²，厚度為0.30mm。

如圖2所示，本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料布2，替代常規(guī)電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極濾框1上的普通濾布，直接作為陽(yáng)極濾框1的濾布；該碳纖維復(fù)合材料布2通過(guò)金屬導(dǎo)線7與電源正極相連接，做陽(yáng)極使用。如圖2、圖3所示，在電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極濾框的濾布(碳纖維復(fù)合材料布2)的外表面四周邊緣處設(shè)有一圈厚度2-5mm的環(huán)氧樹脂絕緣層4。如圖4所示，該電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陰極濾框6仍采用普通濾布3。

實(shí)施例3

本發(fā)明一種電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極材料，它是由45％的碳纖維與55％的丙綸纖維混合編織得到的編織物，即碳纖維復(fù)合材料布；其中，碳纖維選用電阻率為100歐姆米、抗拉強(qiáng)度為3800Mpa、纖度為600g/1000m，燃燒性為UL94V-0，鹵素含量為Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纖維。碳纖維的規(guī)格為6k。編織物的類型為：經(jīng)向6k/緯向1000，織物結(jié)構(gòu)為平紋，經(jīng)緯密度為經(jīng)向6/緯向6，單位面積質(zhì)量為200g/m²，厚度為0.30mm。

在本發(fā)明中，碳纖維復(fù)合材料濾布2安裝在常規(guī)電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陽(yáng)極濾框1的普通濾布3的后面；該碳纖維復(fù)合材料濾布2通過(guò)金屬導(dǎo)線7與電源正極相連接，做陽(yáng)極使用。碳纖維復(fù)合材料濾布2的外表面四周邊緣處設(shè)有一圈厚度2mm的橡膠絕緣層；在普通濾布3的外表面四周邊緣處設(shè)有一圈厚度5mm的環(huán)氧樹脂絕 緣層。如圖4所示，該電動(dòng)/高壓耦合彈性壓榨機(jī)的陰極濾框6仍采用普通濾布3。

實(shí)施例4

常規(guī)壓榨機(jī)與碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

A)常規(guī)壓榨機(jī)實(shí)驗(yàn)：

將含水率為85％的污泥泵入常規(guī)壓榨機(jī)內(nèi)，泵入壓力0.6-0.9Mpa，2.5Mpa壓榨壓力55分鐘，壓榨后泥餅含水率降至65％。

B)碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)實(shí)驗(yàn)：

選用的碳纖維材料參數(shù)如下：電阻率為100歐姆米、抗拉強(qiáng)度為3800Mpa、纖度為600g/1000m、燃燒性為UL94V-0、鹵素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)；碳纖維的規(guī)格為6k；與丙綸單絲進(jìn)行平紋混合編制，質(zhì)量比為碳纖維：丙綸為4：6；將碳纖維復(fù)合材料布安裝在常規(guī)壓榨機(jī)陽(yáng)極濾框的濾布的后面，做陽(yáng)極使用。

將含水率為85％的污泥泵入裝有碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)內(nèi)，泵入壓力0.6-0.9Mpa，通入直流電(電壓18V)12分鐘，壓榨壓力2.5Mpa維持15分鐘，壓榨后泥餅含水率降至55％。

實(shí)施例5

不銹鋼做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)，與碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

A)不銹鋼做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)實(shí)驗(yàn)：

將含水率為85％的污泥泵入不銹鋼做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)內(nèi)，泵入壓力0.6-0.9Mpa，通入直流電(電壓位置18V)12分鐘，壓榨壓力2.5Mpa維持15分鐘，壓榨后泥餅含水率降至56％。

上述實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行30批次，不銹鋼陽(yáng)極出現(xiàn)腐蝕凹坑，腐蝕明顯。

B)碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)實(shí)驗(yàn)：

將含水率為85％的污泥泵入裝有碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)內(nèi)，泵入壓力0.6-0.9Mpa，通入直流電(電壓18V)12分鐘，壓榨壓力2.5Mpa維持15分鐘，壓榨后泥餅含水降至55％。

上述實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行30批次，碳纖維復(fù)合材料布無(wú)表觀變化，腐蝕不明顯。

實(shí)施例6

兩種不同碳纖維材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

A)第一種碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)實(shí)驗(yàn)：

第一種碳纖維復(fù)合材料布的制作及安裝使用方法：

碳纖維材料參數(shù)如下：電阻率為100歐姆米、抗拉強(qiáng)度為3800Mpa、纖度為600g/1000m、燃燒性為UL94V-0、鹵素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)；碳纖維的規(guī)格為6k；碳纖維與丙綸單絲進(jìn)行平紋混合編織，質(zhì)量比為碳纖維：丙綸為4：6；將碳纖維復(fù)合材料布安裝在常規(guī)壓榨機(jī)陽(yáng)極濾框的濾布的后面，做陽(yáng)極使 用。

將含水率為85％的污泥泵入裝有第一種碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)內(nèi)，泵入壓力0.6-0.9Mpa，通入直流電(電壓18V)12分鐘，壓榨壓力2.5Mpa維持15分鐘，壓榨后泥餅含水率降至55％。

B)第二種碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)實(shí)驗(yàn)：

第二種碳纖維復(fù)合材料布的制作及安裝使用方法：

碳纖維材料參數(shù)如下：電阻率為50歐姆米、抗拉強(qiáng)度為4100Mpa、纖度為700g/1000m、燃燒性為UL94V-0、鹵素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)；碳纖維的規(guī)格為6k；碳纖維與丙綸單絲進(jìn)行斜紋混合編織，質(zhì)量比為碳纖維：丙綸為5：5；將碳纖維復(fù)合材料布直接替代常規(guī)板框過(guò)濾機(jī)陽(yáng)極濾框的濾布，做陽(yáng)極使用。

將含水率為85％的污泥泵入裝有第二種碳纖維復(fù)合材料布做陽(yáng)極的電動(dòng)壓榨機(jī)內(nèi)，泵入壓力0.6-0.9Mpa，通入直流電(電壓18V)12分鐘，壓榨壓力2.5Mpa維持15分鐘，壓榨后泥餅含水率降至50％。