[发明专利]一种新型流化床电极反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型流化床电极反应器，用于处理含有低浓度金属离子的工业废水，也可在湿法冶金工艺中净化去除溶液中比主金属更正电性的杂质离子，属于电化学处理工业废水领域或湿法冶金溶液净化领域。

背景技术

工业生产特别是冶金、贵金属加工、制革、电镀等领域所产生的工业废水，通常含有多种金属离子，如铜、铅、钴、镍、锌、镉、金、银、砷等。这些离子即便在废水中含量很低，也对环境危害极大，必须对其进行严格的净化处理，才能排放。目前，工业废水的处理方法一般包括物理法、化学法、生物法、及物理化学法。物理法一般只能作为其他方法的一个环节；化学法一般是向废水中加入化学药剂，通过化学反应降低或消除废水中金属的毒性，或将其变成易与废水分离的物质，但当金属离子浓度降低到一定程度后，就很难继续发挥作用。另外，化学法还会产生严重的二次污染，资源化的效果更差；生物法受限于单一菌种处理单一污染物，当废水中含有不止一种金属离子时，其净化效果往往很不稳定；物理化学法包括离子交换法、活性炭吸附法、电化学法等，离子交换法存在交换树脂价格高，易被废水中的其它物质污染，运行成本高等缺陷，活性炭吸附法难以实现对金属离子的选择性脱除，废弃的活性炭容易造成二次污染。

电化学法因不需要添加化学药剂，不会产生二次污染，回收后的金属可以资源化利用，而被称作清洁处理法。目前的电化学净化装置主要包括平板电极反应器和流态化电极反应器两种。对低浓度金属废水，平板电极运行过程中存在着浓差极化大，造成电流效率低，设备体积及投资过大等缺点；流态化电极反应器通过在废水中放置流态化导电颗粒，大大降低了离子极化，从而提高了电流效率，并降低了设备体积和投资。

但是，目前的流化床电极反应器，也存在着很多不足，主要是要导电颗粒的流态化很难达到理想状况并要耗费大量的能量，导电颗粒的制作、添加和取出、及沉积了金属的导电颗粒的处理加工增加了操作成本，反应器制造复杂，运行过程中隔膜容易因金属沉积而堵塞等，使得流化床电极在低浓度废水处理上的工业应用非常有限。

湿法冶金领域为了保证产品的纯度，必须设置净化流程，去除溶液中的低含量杂质离子，目前一般应用的是化学沉淀法和置换法，这些方法成本高，流程长，去除下来的金属纯度差，并均形成二次污染的净化渣。近年来，电解除杂开始被湿法冶金领域看重并进行了一定的研究。但由于这些溶液中杂质离子种类繁多，主金属离子与杂质离子的浓度过大，造成实际分解电压的差值远远小于理论值，传统平板电极工业上很难应用于湿法冶金领域的除杂，而传统流态化电极由于上述不足，也无法进入湿法冶金领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型流化床电极反应器，设备制作简单，无需向溶液中添加导电颗粒和处理沉积金属后的导电颗粒，溶液流化态好，电流效率高，运行成本低。

为了解决上述技术问题，本发明提供的新型流化床电极反应器是这样实现的：

一种新型流化床电极反应器，包括：反应器床体，阴阳极板和流化风管；所述反应器床体分为反应区和粉体收集区，所述阴阳极板位于所述反应区内，所述流化风管均匀分布于每块所述的阴阳极板下方，所述流化风管连接于一个主风管，所述主风管在所述反应区外与风机相连。

可选的，所述阴阳极板采用高纯石墨制作，阴阳极板数目相同或者数目相差一块；单块阳极板面积为单块阴极板面积的0.25～1倍，所述阴阳极板的厚度为10～45mm，阴极板宽度比所述反应区宽度少100～300mm。

可选的，所述流化风管每根长度比阴极板长0～60mm，直径为阴极板厚度的0.75～1.25倍，在管道直径相对的两边开有气孔。

可选的，所述气孔的直径为1～3mm，气孔间距为10～50mm。

可选的，所述反应器床体的反应区为长方体，下部连接锥形的粉体收集区，锥形底部开有排料口，通过阀门与排料管连接。

可选的，所述排料管与排料罐连接；所述排料罐的进口装有滤袋。

可选的，所述新型流化床电极反应器还包括：蒸汽加热盘管；所述蒸汽加热盘管在所述反应器床体的反应区，位于所述主风管的下方，进气口与蒸汽装置连接。

本发明提供的新型流化床电极反应器，反应器床体分为反应区和粉体收集区，阴阳极板位于所述反应区内，流化风管均匀分布于每块所述的阴阳极板下方，所述流化风管连接于一个主风管，主风管在所述反应区外与风机相连，相对于现有技术中流化床电极反应器，本发明结构简单，无需制造、添加、去除和再加工导电颗粒，更不需对导电颗粒上电沉积下来的金属进行与导电颗粒分离的操作，设备成本、操作成本和能耗均大幅降低。

附图说明