專利名稱：一種回收廢水中重金屬的筒式復(fù)合電化學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)保領(lǐng)域的一種電化學(xué)裝置，特別是是采用筒式電極套來強(qiáng)化廢 水中的微電解的電化學(xué)處理裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)有色金屬、電鍍、制藥等行業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)能力不斷提高，生產(chǎn)過程 中產(chǎn)生大量含重金屬離子的廢水，且水量越來越大，若直接排放會(huì)對(duì)水體和其他環(huán)境因素 造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)也會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。因此，如何高效凈化、回收廢水中重金屬 已成為環(huán)保領(lǐng)域迫切需要解決的重大技術(shù)問題。目前對(duì)含重金屬?gòu)U水的處理方法有中和沉淀法、硫化沉淀法、電化學(xué)法、離子交換 法及膜處理法等，其中電化學(xué)法以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)越來越受到環(huán)保工作者的青睞，電化學(xué)處 理方法主要有兩種微電解法和電解法。微電解法包括鐵-碳微電解、鋁-碳微電解、鐵-銅微電解等，以鐵-碳微電解為 主要方法。鐵-碳微電解是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差形成無數(shù)個(gè)細(xì)微原電池，并 以廢水為電解質(zhì)溶液，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)來處理回收廢水中的重金屬。但是，由于該法僅利用 其自身的原電池作用，只能在鐵-碳微粒表面形成微弱的電流，而該電流催化反應(yīng)的能力 是有限的，這必然帶來水力停留時(shí)間過長(zhǎng)等問題。電解法是在外加電場(chǎng)的作用下利用廢水中不同金屬組分的電位差，發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)，將自由態(tài)或是結(jié)合態(tài)的重金屬在陰極析出，從而處理回收廢水中重金屬的一種方法。雖 然電解法在外加電流的作用下能大大促進(jìn)重金屬離子的遷移反應(yīng)，但是目前的電解裝置仍 然面臨一些瓶頸問題(如電極表面電流分布不均、電極表面?zhèn)髻|(zhì)效率低等)亟待解決。因此，迫切需要引入其它一些方法聯(lián)合開發(fā)、設(shè)計(jì)新型裝置，而將微電解技術(shù)應(yīng)用 到筒式電極套電化學(xué)裝置中，能在原有的電化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)上，提高微電解處理能力，使微電 解與電解功能有機(jī)融合于同一裝置，共同發(fā)揮作用，從而高效處理回收廢水中重金屬，降低 處理成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于回收廢水中重金屬的新型筒式復(fù)合電化學(xué)裝 置，可將筒式電極套電化學(xué)技術(shù)與微電解技術(shù)有機(jī)融為一體，共同發(fā)揮作用，從而可高效處 理回收廢水中重金屬，提高出水水質(zhì)，降低處理成本。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所述目的采取的技術(shù)方案是在本裝置的殼體中通過固定板和支 撐板定位裝入的同向筒狀電極單元，電極單元的中心有一電極棒，電極棒外設(shè)置有二層以 上同心的電極套，電極套之間以及電極棒與電極套之間都有惰性網(wǎng)狀套筒隔離，在各惰性 網(wǎng)狀套筒隔離的空間內(nèi)填充微電解填料，電極棒和電極套交替連接正負(fù)電源。所述的電極單元置于隔離套筒內(nèi)，作為陰極的電極采用鑄鐵金屬材料或復(fù)合電極 材料，作為陽(yáng)極的電極采用鐵、鋁、銅金屬材料或碳素材料，電極材料的具體選擇根據(jù)實(shí)際待處理廢水中主要待去除的重金屬和PH值來決定；微電解填料采用碳粒、鐵粒、銅粒、鋁粒 的任兩種以上。裝置的殼體中采取單一設(shè)置電極單元或成組設(shè)置電極單元的結(jié)構(gòu)，電極單 元的上端設(shè)置有惰性材料制成的進(jìn)料口，下端設(shè)置有惰性材料制成的排料口。在本裝置的殼體下端還設(shè)置有上大下小的喇叭狀集雜斗和相應(yīng)的排雜管。當(dāng)含重金屬?gòu)U水流經(jīng)該裝置的電化學(xué)反應(yīng)區(qū)時(shí)，在外加電流及原電池電流共同作 用下，重金屬在陽(yáng)極和陰極分別發(fā)生氧化、還原反應(yīng)，將自由態(tài)或是結(jié)合態(tài)的重金屬在陰極 析出，回收重金屬元素。陰極反應(yīng)如下金屬陽(yáng)離子自由態(tài)的電沉積Mz+ + ze"--- M(1)金屬陽(yáng)離子結(jié)合態(tài)的電沉積MY.z)++ruT--- M+Yz"(2)本實(shí)用新型裝置的陽(yáng)極若采用金屬材料，則該電極在合適的電勢(shì)條件下溶解，生 成金屬離子。陽(yáng)極反應(yīng)如下ff-ne"--- ffn+(3)。本實(shí)用新型電化學(xué)裝置將新型筒式電極套電化學(xué)技術(shù)與微電解技術(shù)有機(jī)結(jié)合于 一體，大大提高了裝置處理回收廢水中重金屬的能力，降低處理成本，并具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)單個(gè)電極套極板面積有限，有利于電流在極板上均勻的分布，降低電極板的電 壓降，能提高電流利用效率，同時(shí)也能簡(jiǎn)化電極供電方式。(2)微電解填料處于一定的電場(chǎng)下，強(qiáng)化了重金屬離子在顆粒表面的電遷移過程， 提高了原電池反應(yīng)速率，進(jìn)而提高微電解處理能力。(3)本實(shí)用新型電極單元安裝了進(jìn)料口和排料口，使得微電解填料的加料和排料 能在該裝置正常運(yùn)行條件下進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單、方便。

圖1為本實(shí)用新型復(fù)合電化學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型電極單元平面布置圖，圖3為本實(shí)用新型電極單元三維示意圖。圖中1 一固定板，2—?dú)んw，3—支撐板，4一排料口，5—進(jìn)水管，6—集雜斗，7—出 水管，8—進(jìn)料口，9 一電極單元，10—排雜管，11 一電極棒，12—電極套，13—惰性網(wǎng)狀套筒， 14一微電解填料，15—隔離套筒。
具體實(shí)施方式
參見圖1、2和3，本裝置由一個(gè)或一組電極單元9陣列裝于殼體2中的固定板1和 支撐板3之間，從而構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)室，每個(gè)電極單元9又是由兩個(gè)或兩個(gè)以上不同內(nèi)徑的 筒式電極套12和中心電極棒11套疊組成，并在電極套12之間、電極套12與中心電極棒11 之間設(shè)置相互隔離開的惰性網(wǎng)狀套筒13，該惰性套筒間構(gòu)成的內(nèi)腔內(nèi)填充一定比例的微電 解填料14，而整個(gè)電極單元9置于隔離套筒15內(nèi)；在容器殼體2上下端分別設(shè)置出水管7 和進(jìn)水管5。電極套12之間或電極套與中心電極棒之間均采用正負(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。重金屬?gòu)U水時(shí)，廢水在裝置內(nèi)的流動(dòng)方向是自下而上的。廢水經(jīng)壓力輸 送從進(jìn)水管5流入電化學(xué)反應(yīng)室；廢水向上流動(dòng)，流經(jīng)各個(gè)電極單元內(nèi)，廢水中的重金屬在 電化學(xué)反應(yīng)室內(nèi)定向遷移，在陰極表面沉積，進(jìn)而達(dá)到去除回收廢水中重金屬的目的，同時(shí) 陽(yáng)極材料溶解生成亞鐵離子等，并遷移到廢水中，這些離子最終轉(zhuǎn)化為有極強(qiáng)絮凝作用的 絮體，經(jīng)過吸附、網(wǎng)捕等作用進(jìn)一步去除廢水中難以電沉積的其他雜質(zhì)離子(As、F、Mn等)， 提高裝置處理能力；處理后的廢水經(jīng)過固定板1流進(jìn)出水室，從出水管7排出裝置，完成廢 水處理過程。隨著含重金屬?gòu)U水處理的進(jìn)行，該新型裝置中微電解填料反應(yīng)活性逐漸降低，反 應(yīng)能力逐步下降，此時(shí)可通過進(jìn)料口和排料口來完成微電解填料的定期進(jìn)料和排料，以確 保該裝置的正常、高效運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種回收廢水中重金屬的筒式復(fù)合電化學(xué)裝置，其特征是在裝置的殼體中通過固 定板和支撐板定位裝入的同向筒狀電極單元，電極單元的中心有一電極棒，電極棒外設(shè)置 有二層以上同心的電極套，電極套之間以及電極棒與電極套之間都有惰性網(wǎng)狀套筒隔離， 在各惰性網(wǎng)狀套筒隔離的空間內(nèi)填充微電解填料，電極棒和電極套交替連接正負(fù)電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收廢水中重金屬的筒式復(fù)合電化學(xué)裝置，其特征是電極 單元置于隔離套筒內(nèi)，裝置的殼體中采取單一設(shè)置電極單元或成組設(shè)置電極單元的結(jié)構(gòu)， 電極單元的上端設(shè)置有惰性材料制成的進(jìn)料口，下端設(shè)置有惰性材料制成的排料口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的回收廢水中重金屬的筒式復(fù)合電化學(xué)裝置，其特征是在裝 置的殼體下端還設(shè)置有上大下小的喇叭狀集雜斗和相應(yīng)的排雜管。
專利摘要本實(shí)用新型為一種用于回收廢水中重金屬的筒式復(fù)合電化學(xué)裝置，屬于環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本裝置是在裝置的殼體中通過固定板和支撐板定位裝入的同向筒狀電極單元，電極單元的中心有一電極棒，電極棒外設(shè)置有二層以上同心的電極套，電極套之間以及電極棒與電極套之間都有惰性網(wǎng)狀套筒隔離，在各惰性網(wǎng)狀套筒隔離的空間內(nèi)填充微電解填料，電極棒和電極套交替連接正負(fù)電源。該裝置將筒式電極套電化學(xué)技術(shù)與微電解技術(shù)有機(jī)融為一體，共同發(fā)揮作用，從而可高效處理回收廢水中重金屬，提高出水水質(zhì)，降低處理成本；同時(shí)也可用于處理各種類型的有機(jī)廢水。
文檔編號(hào)C02F1/62GK201864611SQ20102061351
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)