[发明专利]EFT惰性复合电极的阴极板及其制备方法,包含该阴极板的电解设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境友好技术(EFT，Environment Friendly Technology)的惰性复合电极的电极板，尤其是惰性复合电极的阴极板，该电极板的制备方法及其应用。

背景技术

电化学法水处理技术被称为“环境友好”技术(EFT，Environment Friendly Technology。EFT电化学技术的要点是：电絮凝/电气浮/共沉淀技术，是应用电化学氧化还原的反应原理、控制污染的电化学法。在电解槽中通入一定电压的直流电，让废水通过电解槽，使废水中的电解质的阴离子移向阳极，并在阳极失去电子而被氧化，阳离子移向阴极，并在阴极得到电子而被还原。利用这种反应使污染成分生成不溶于水的沉淀物，并生成气体从水中逸出，使废水净化。

电化学法处理污水是一般化学法，物理法等方法运行成本的1/3，而且工艺简单，操作方便，基础建设占地面积少，处理污水能够长期稳定达标排放。电化学方法治理污水，具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品，设备体积小，占地面积少，操作简便灵活等优点。但电化学方法一直存在着能耗大(使用电能设备运行时间长，一般3个多小时)、成本高(电极板消耗快，主要问题是钝化，活性金属电极板)等缺点，从而大大限制了电化学方法在处理废水领域中的应用。

在外加电压的作用下，利用可溶性的阳极，产生大量的阳离子(如Fe²⁺、Al³⁺等)，对废水进行凝聚沉淀，这种方法称为电凝聚。电凝聚往往伴随着气浮，在阴极有氢气被还原，故也有称为电凝聚浮上法的。电极反应如下：

阳极：Fe-2e→Fe²⁺或Al-3e→Al³⁺

阴极：2H⁺+2e→H₂↑或O_x+ne→Re

在几种电化学处理废水类型中，电凝聚与电气浮的运用比较成熟。与化学凝聚相比，电凝聚方法无需投资加药设施，且材料消耗要少许多。其缺陷在于能耗问题。

铁离子或铝离子与氢氧根结合起到凝聚作用。同时，在阴极发生还原反应，逸出的氢气形成极小的气泡，将废水中的凝聚物浮上电解槽的液体表面。电凝聚作为废水处理的一种有效手段，很早就得到了应用，但由于其在实际应用中单位铝、铁耗材过大，使电凝聚法的发展及应用受到了限制。

目前废水的处理方法一般采用物化法分流-----综合两段处理。前段处理多分三类水；铬水、氰水和综合水(铜镍锌水)。铬水用还原剂使之变价还原，氰水用两级氧化破氰，铜镍锌水直接与前两股水汇合而成为综合水。后段处理综合水，基本上是用碱(烧碱或石灰)、聚合氯化铝(PAC)和有机絮凝剂(PAM)，具体操作是：把综合水的pH值调整到10-13，碱浓度大而迫使碱与重金属的反应向生成氢氧化物的方向进行。由于pH值＞9，排放口又需要使用酸进行中和从而使pH值降到9以下。这属于传统的处理工艺，存在诸多不足。例如前处理三支污水的划分，不符合生产实际，铬水以铬为主、氰水以氰为主、铜镍锌三合水以3元素居多。这些实际情况，是在废水处理的实践中发现的，几乎所有企业的废水都是如此。由于第二段处理的污水中各种污染物都存在，用简单的药剂化学方法很难使终端水达标排放。前段处理不可能达到反渗透膜的处理要求，处理运行成本高，又不能达标排放。后段处理成了各家污水处理企业追求的方向和目标。

而且电化学法处理污水过程中，电解一段时间后，阳极会发生钝化现象，阴极会发生结垢问题，钝化时电极表面附着一层氧化物保护膜，表现为阳极溶出停止，处理的污水不能达标排放，而且电极材料、电能源消耗大，污水处理运行成本高等。这些问题一直困扰着电化学法在污水处理生产化中的应用。

同时，目前国内外广泛采用的可溶性电极多为铁板、铝板，作为处理污水的絮凝剂，但是电极板材料消耗太高，容易积垢，易老化，使用寿命短(30天左右)，增加了废水处理成本。

发明内容

本发明人在经过大量实验研究的基础上，成功研究了用作惰性复合电极的电极板。

根据本发明的技术方案，其通过如下方式实现：

(1)一种电极板，其包括多层结构，其至少由内层的中间层、以及在所述中间层两侧的石墨层的三层结构组成。

(2)根据(1)所述的电极板，其中所述的中间层为活性金属层、不锈钢层或碳钢层。

(3)根据(2)所述的电极板，其中的活性金属层为铁层或铝层。

(4)根据前述任一项所述的电极板，其中在该多层结构的一侧的石墨层外侧，由内向外还依次设置活性金属层和石墨层。